Синхронные машины. Машины постоянного тока




Дисциплина: «Электрические машины»

Основные вопросы для подготовки к экзамену.

Трансформаторы

  1. Назначение и роль трансформаторов в процессе преобразования электроэнергии. Устройство и принцип действия и виды трансформаторов.
  2. Магнитопроводы и обмотки трансформаторов.
  3. Холостой ход трансформатора, параметры схемы замещения, векторная диаграмма.
  4. Физические процессы, уравнения трансформатора под нагрузкой.
  5. Приведенный трансформатор, уравнения, схема замещения, векторные диаграммы.
  6. Опыт короткого замыкания. Напряжение короткого замыкания, схема замещения, векторная диаграмма.
  7. Определение параметров трансформатора по опытам холостого хода и короткого замыкания.
  8. Изменение напряжения, внешние характеристики трансформатора.
  9. Потери и КПД трансформаторов.
  10. Трехфазные трансформаторы. Особенности физических процессов в трансформаторах с различными конструкциями магнитопроводов на холостом ходу и при нагрузке.
  11. Схемы и группы соединения обмоток трансформаторов.
  12. Параллельная работа трансформаторов.
  13. Регулирование напряжения трансформаторов.
  14. Несимметричная нагрузка трехфазных трансформаторов, применение метода симметричных составляющих. Сопротивление для токов прямой, обратной и нулевой последовательностей.
  15. Переходные режимы трансформаторов. Переходные процессы происходящие в трансформаторе при включении его на холостом ходу.
  16. Внезапное короткое замыкание трансформатора.
  17. Нагревание обмоток, механические усилия в трансформаторе.
  18. Специальные типы трансформаторов. Трехобмоточные трансформаторы. Векторная диаграмма, схема замещения, определение параметров.
  19. Автотрансформатор, его особенности, сравнение с классическим трансформатором.
  20. Измерительные трансформаторы.
  21. Сварочные трансформаторы.
  22. Реакторы.
  23. Пиктрансформаторы.
  24. Материалы, применяемые в трансформаторах и электрических машинах: проводниковые, изоляционные, магнитные.

Задача № 4 Трехфазный двухобмоточный трансформатор

1. Определить фазные напряжения. Фазные (К) и линейные (Кл) коэффициенты трансформации.

2. Определить номинальные токи первичной и вторичной обмоток, ток холостого хода.

3. Определить активные и реактивные сопротивления обмоток, если при КЗ трансформатора мощности потерь первичной и вторичной обмоток равны. Начертить Т-образную схему замещения трансформатора и нанести на ней параметры всех элементов схемы.

4. Определить напряжение на вторичной обмотке при нагрузке, равной 25, 50, 75 и100% номинальной и cosφ2 = 0,9 (нагрузка активно-индуктивная). Построить внешние характеристики трансформатора при активно-индуктивной нагрузке с cosφ2 = 0,9 и cosφ2 = 0,75.

5. Определить КПД при нагрузке, равной 25, 50, 75 и100% номинальной, при cosφ2 = 0,9 и cosφ2 = 0,75. Построить графики КПД(Кн).

6. Построить векторную диаграмму трансформатора при номинальной активно-индуктивной нагрузке с cosφ2 = 0,9 при φ2>0 и φ2<0.

 

Таблица 1

Параметры трансформаторов

№ варианта Тип Трансфор- тора Sном, кВA Напряжение U, кВ Потери мощности, кВт uк, %     iх, %   Схема соединения
U1ном U2ном Pх Pк  
  ТМ–25/10     0,4 0,125 0,600 4,5 3,2 Y/ Yн
  ТМ–25/10     0,4 0,125 0,600 4,5 3,2 Δ/ Yн
  ТМ–40/10     0,4 0,18 0,880 4,5 3,0 Y/ Yн
  ТМ–40/10     0,4 0,180 0,880 4,5 3,0 Δ / Yн
  ТМ–63/10     0,4 0,265 1,28 4,5 2,8 Y/ Yн
  ТМ–63/10     0,4 0,265 1,28 4,5 2,8 Δ / Yн
  ТМ–100/10     0,4 0,365 1,97 4,5 2,6 Y/ Yн
  ТМ–100/10     0,4 0,365 1,97 4,5 2,6 Δ / Yн
  ТМ–160/10     0,4 0,54 2,65 4,5 2,4 Y/ Yн
  ТМ–160/10     0,4 0,54 2,65 4,5 2,4 Δ / Yн
  ТМ–250/10     0,4 0,78 3,7 4,5 2,3 Y/ Yн
  ТМ–250/10     0,4 0,78 3,7 4,5 2,3 Δ / Yн
  ТМ–400/10     0,4 1,08 5,5 4,5 2,1 Y/ Yн
  ТМ–400/10     0,4 1,08 5,5 4,5 2,1 Δ / Yн
  ТСЗ–630/10     0,4   7,3 5,5 2,0 Y/Yн
  ТСЗ–630/10     0,4   7,3 5,5 2,0 Y/ Yн
  ТМ–1000/10     0,4 2,45 12,2 5,5 1,4 Y/ Yн
  ТМ–1000/10     0,4 2,45 12,2 5,5 1,4 Δ / Yн
  ТМ–100/35     0,4 0,465 1,97 6,5 2,6 Y/ Yн
  ТМ–100/35     0,4 0,465 1,97 6,5 2,6 Δ / Yн
  ТМ–160/35     0,4 0,66 2,65 6,5 2,4 Y/ Yн
  ТМ–160/35     0,4 0,66 2,65 5,5 2,4 Δ / Yн
  ТСЗ–250/35     0,4 0,96 3,7 5,5 2,3 Y/ Yн
  ТСЗ–250/35     0,4 0,96 3,7 6,5 2,3 Δ / Yн
  ТМ–400/35     0,4 1,35 5,5 6,5 2,1 Y/ Yн
  ТМ–400/35     0,4 1,35 5,5 6,5 2,1 Δ / Yн
  ТСЗ–630/10     0,4   7,6 6,5 2,0 Y/ Yн
  ТСЗ–630/1     0,4   7,6 6,5 2,0 Δ / Yн
  ТМ–1000/5     0,4 2,75 12,2 6,5 1,5 Y/ Yн
  ТМ–1000/35     0,4 2,75 12,2 6,5 1,5 Δ / Yн

 

Асинхронные машины

1. Основные виды и области применения машин переменного тока.

2. Устройство и принцип действия асинхронных машин.

3. Магнитодвижущие силы (МДС) обмоток переменного тока. МДС однофазной сосредоточенной обмотки. МДС распределенной обмотки. МДС при укорочении шага обмотки. Обмоточный коэффициент.

4. Принципы построения обмоток машин переменного тока. Однослойные и двухслойные обмотки. Практические схемы обмоток.

5. ЭДС фазы обмотки. Улучшение формы кривой ЭДС.

6. Индуктивные сопротивления обмоток машин переменного тока. Главные индуктивные сопротивления и индуктивные сопротивления рассеяния обмоток машин переменного тока. Потоки пазового, лобового и дифференциального рассеяния.

7. Трехфазная асинхронная машина при неподвижном роторе. Сравнение с трансформатором. Приведение электрических величин и параметров вторичной цепи к первичной обмотке. Параметры короткозамкнутой обмотки ротора.

8. Трехфазная асинхронная машина при вращающемся роторе. Уравнения напряжений и токов, схема замещения и векторная диаграмма асинхронного двигателя.

9. Энергетическая диаграмма асинхронной машины. Потери и КПД асинхронной машины.

10. Электромагнитный момент асинхронной машины, его зависимость от скольжения и параметров машины.

11. Паразитные моменты и меры борьбы с ними. Статическая устойчивость работы асинхронного двигателя.

12. Пуск в ход асинхронных двигателей с короткозамкнутыми и фазными роторами. Пуск при полном и пониженном напряжениях. Глубокопазные двигатели. Двухклеточные двигатели.

13. Регулирование частоты вращения трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым и фазным ротором воздействием со стороны статора и ротора.

14. Работа трехфазного асинхронного двигателя при не симметрии в цепи статора и ротора. Механические характеристики двигателя при однофазном включении статора и симметричном роторе, при симметричном статоре и однофазном роторе.

15. Работа асинхронного двигателя при неноминальных условиях. Работа при несинусоидальном напряжении. Работа при несимметричном питающем напряжении.

16. Асинхронные микродвигатели. Трехфазные, однофазные конденсаторные и однофазные с пусковым сопротивлением. Асинхронный однофазный двигатель с экранированными полюсами.

17. Асинхронные исполнительные микродвигатели. Способы управления исполнительными двигателями. Самоход исполнительных двигателей. Исполнительный двигатель при амплитудном и амплитудно-фазовом управлении. Механические и регулировочные характеристики. Мощности управления и возбуждения.

18. Асинхронный тахогенератор. Принцип действия, требования, предъявляемые к тахогенераторам, причины погрешностей АТГ и способы их устранения.

19. Асинхронный генератор.

 

Задача №5

Рассчитать и начертить развернутую схему трехфазной двухслойной обмотки с укороченным шагом по данным таблицы. Шаг обмотки выбрать таким, чтобы по возможности в кривой ЭДС отсутствовала пятая гармоника. Определить обмоточные коэффициенты для основной, третьей, пятой и седьмой гармоник.

Построить кривую намагничивающей силы для трехфазной двухслойной обмотки для момента времени, когда ток в фазе А имеет амплитудное значение, приняв его за условную единицу.

 

Таблица 2

Параметры обмотки

Исходные данные   Варианты
                             
Число полюсов 2р                              
Число пазов Z                              

 

 

Исходные данные   Варианты  
                             
Число полюсов 2р                              
Число пазов Z                              
                               
                                 

 

Задача №6

Трехфазный асинхронный двигатель имеет следующие параметры (представлены в таблице):

  • номинальное линейное напряжение UНОМ, В;
  • активное сопротивление обмотки статора R1, Ом;
  • активное сопротивление обмотки ротора, приведенное к обмотке статора R′2, Ом;
  • реактивное сопротивление рассеяния обмотки статора X, Ом;
  • реактивное сопротивление рассеяния обмотки ротора, приведенное к обмотке статора X′, Ом;
  • активное сопротивление контура намагничивания RM, Ом;
  • реактивное сопротивление контура намагничивания XM, Ом;
  • потери механические ∆Рмех, Вт;
  • скольжение номинальное s ном, %.

 

Таблица 3

Параметры асинхронного двигателя

№ варианта UНОМ R1, Ом R′2, Ом X, Ом X′,Ом RM, Ом   XM, Ом ∆Рмех, Вт   s ном, %
    0,109 0,0976 0,484 0,52 1,27 22,1   1,7
    0,15 0,095 0,47 0,44 1,14 20,3   2,8
    0,0372 0,031 0,19 0,246 0,315 5,8   2,7
    0,045 0,029 0,15 0,21 0,2 4,2   1,8
    0,518 0,59 1,67 2,74 2,88 49,2   3,3
    0,59 0,51 1,36 1,9 2,1 41,3    
    0,326 0,335 0,895 1,37 2,24 43,6   2,7
    0,4 0,324 0,82 1,1 1,97 36,6   1,3
    0,58 0,526 1,3 1,42 3,74      
    0,63 0,517 1,1 1,19 2,86 46,5   3,4
    0,0154 0,0175 0,105 0,161 0,224 5,15   2,7
    0,031 0,0163 0,09 0,131 0,203 4,8   3,3
    0,036 0,0295 0,191 0,295 0,34 7,11    
    0,043 0, 028 0,143 0,22 0,26 6,8   5,2
    0,51 0,59 1,67 2,74 2,88 49,2   3,3
    0,59 0,51 1,36 1,9 2,1 41,3    
    0,326 0,335 0,895 1,37 2,24 43,6   2,7
    0,4 0,324 0,82 1,1 1,97 36,6   1,3
    0,58 0,526 1,3 1,42 3,74      
    0,63 0,517 1,1 1,19 2,86 46,5   3,4
    0,015 0,017 0,105 0,161 0,224 5,15   2,7
    0,031 0,0163 0,09 0,131 0,203 4,8   3,3
    0,03 0,0295 0,191 0,295 0,34 7,11    
    0,518 0,59 1,67 2,74 2,88 49,2   3,3

 

Определить токи в обмотках, электромагнитный и полезный моменты, потребляемую и полезную мощности, КПД и cosφ асинхронного двигателя при заданном номинальном скольжении.

Определить максимальный электромагнитный момент и соответствующее ему критическое скольжение.

При расчете КПД учесть добавочные потери в размере 0,5% от Рном.

Задача №7

1. Для асинхронного короткозамкнутого двигателя, паспортные данные которого для каждого варианта приведены в таблице,

2. Рассчитать (5 точек) и построить механическую характеристику двигателя n = f(M) в пределах рабочей части (до Mкр). Расчет произвести по формуле Клосса, задаваясь скольжением в пределах от S = 0 до S = Sкр.

3. По данному в паспорте соотношению Mп/Mном вычислить пусковой момент двигателя. Пунктиром изобразить примерный вид характеристики от Mкр до Mп.

4. На том же графике нанести шкалу S.

5. Отдельно рассчитать и отметить на характеристике Mном и nном.

6. Вычислить для данного двигателя P1 ном, I1 ном, Iп.Определить частоту вращения двигателя в об/мин при Mc = 0,7 Mном.

7. Рассчитать и построить на том же графике механическую характеристику двигателя при U = 0,8Uном. Для этого же напряжения вычислить Mп и Iп.

 

Обмотка статора соединена «звездой», линейное напряжение сети Uл = 380 В.

 

Таблица 4

Паспортные данные асинхронного двигателя. См.справочник по ЭМ

№ варианта Тип двигателя Pном, кВт Sном % 2p ном % cosφ
  4A80B2У3 2,2 4,3   83,0 0,87 2,6 6,5 2,1
  4А90L2У3 3,0 4,3   84,5 0,85 2,5 6,5 2,1
  4А100S2У3 4,0 3,3   86,5 0,89 2,5 7,5 2,0
  4A100L2У3 5,5 3,4   87,5 0,91 2,5 7,5 2,0
  4А112M2У3 7,5 2,5   87,5 0,88 2,8 7,5 2,0
  4А132М2У3 11,0 2,3   88,0 0,90 2,8 7,5 1,7
  4А160S2У3 15,0 2,1   88,0 0,91 2,2 7,0 1,4
  4А160М2У3 18,5 2,1   88,5 0,92 2,2 7,0 1,4
  4А180S2У3 22,0 1,9   88,5 0,91 2,5 7,5 1,4
  4А180M2У3 30,0 1,8   90,5 0,90 2,5 7,5 1,4
  4А90L4У3 2,2 5,1   80,0 0,83 2,4 6,0 2,1
  4А100S4У3 3,0 4,4   82,0 0,83 2,4 6,0 2,0
  4A100L4У3 4,0 4,6   84,0 0,84 2,4 7,1 2,0
  4А112M4У3 5,5 3,6   85,5 0,85 2,2 7,0 2,0
  4А132S4У3 7,5 2,9   87,5 0,86 3,0 7,5 2,2
  4А132M4У3 11,0 2,8   87,5 0,87 3,0 7,5 2,2
  4А160S4У3 15,0 2,3   88,5 0,88 2,3 7,0 1,4
  4А160М4У3 18,5 2,2   89,5 0,88 2,3 7,0 1,4
  4А180S4У3 22,0 2,0   90,0 0,90 2,3 6,5 1,4
  4А180M4У3 30,0 1,9   91,0 0,89 2,3 6,5 1,4
  4A100L6У3 2,2 5,1   81,0 0,73 2,2 5,0 2,0
  4А112MA6У3 3,0 4,7   81,0 0,76 2,5 6,0 2,0
  4А112MB6У3 4,0 5,1   82,0 0,81 2,5 6,0 2,0
  4А132S6У3 5,5 3,3   85,0 0,80 2,5 6,0 2,0
  4А132M6У3 7,5 3,2   85,5 0,81 2,5 6,0 2,0
  4А160S6У3 11,0 2,7   86,0 0,86 2,0 6,0 1,2
  4А160M6У3 15,0 2,7   87,5 0,87 2,0 6,0 1,2
  4А180M6У3 18,5 2,6   88,0 0,87 2,0 6,0 1,2
  4А200M6У3 22,0 2,3   90,0 0,90 2,4 6,5 1,3
  4А200L6У3 30,0 2,1   90,5 0,90 2,4 6,5 1,3

Синхронные машины. Машины постоянного тока

1. Назначение и роль синхронных машин. Холостой ход синхронного генератора. Реакция якоря синхронного генератора при симметричных активной, индуктивной и емкостной нагрузках. Принцип двух реакций при анализе электромагнитных процессов явнополюсных машин. Параметры обмотки статора при установившемся режиме, их значения в системе относительных единиц.

2. Уравнения и векторные диаграммы неявнополюсных и явнополюсных синхронных машин.

3. Характеристики синхронных генераторов в автономном режиме. Определение параметров обмотки статора по этим характеристикам.

4. Параллельная работа синхронных генераторов. Условия включения на параллельную работу, методы синхронизации.

5. Регулирование активной и реактивной мощности синхронных машин, работающих с сетью бесконечно большой мощности. Угловые и U-образные характеристики.

6. Статическая устойчивость работы синхронных машин. Удельная синхронизирующая мощность. Динамическая устойчивость.

7. Синхронные двигатели. Принцип работы, особенности конструкции, область применения. Уравнения и векторная диаграмма. Угловые и U-образные характеристики.

8. Рабочие характеристики. Пуск в ход. Сравнение свойств синхронных и асинхронных двигателей.

9. Синхронный компенсатор. Вентильный двигатель.

10. Переходные процессы в синхронных машинах. Внезапное короткое замыкание, физическая картина внезапного КЗ. Схема замещения машины при переходном процессе. Сверхпереходное, переходное и установившееся индуктивное сопротивление обмотки статора. Постоянные времени обмоток.

11. Электродинамические силы и моменты при внезапном КЗ. Особенности переходных процессов в обмотке возбуждения. Гашение поля.

12. Синхронные микромашины с постоянными магнитами.

13. Реактивный синхронный микродвигатель, гистерезисный микродвигатель.

14. Шаговые (импульсные) микродвигатели. Синхронные микродвигатели с катящимся ротором.

15. Синхронные машины с когтеобразными полюсами.

16. Индукторные синхронные машины.

17. Системы возбуждения синхронные машины.

18. Принцип действия, элементы конструкции, области применения машин постоянного тока

19. Обмотки якоря машин постоянного тока. Их типы и примеры построения простых петлевых и волновых обмоток. Выбор типа обмотки. Уравнительные соединения.

20. Магнитное поле в воздушном зазоре машин постоянного тока при холостом ходе.

21. Электродвижущая сила обмотки якоря. Электромагнитный момент машин постоянного тока.

22. Магнитное поле машины постоянного тока при нагрузке. Продольное и поперечное поле якоря. Реакция якоря. Влияние реакции якоря на работу машины при различных положениях щеток и при различной степени насыщения магнитной цепи. Компенсационная и легкая последовательная обмотка.

23. Коммутационные процессы в машинах постоянного тока. Искрение на коллекторе механического, потенциального и токового характера. Реактивная ЭДС и меры по ее уменьшению. Устранение потенциального искрения с помощью компенсационной обмотки. Меры, применяемые для улучшения коммутации. Понятие о практических методах настройки коммутации.

24. Генераторы постоянного тока. Уравнение напряжения якоря. Энергетическая диаграмма. Классификация генераторов по способу возбуждения. Условия самовозбуждения.

25. Характеристики генераторов с независимым, параллельным, и смешанным возбуждением. Параллельная работа генераторов постоянного тока.

26. Двигатели постоянного тока. Энергетическая диаграмма. Уравнения равновесия ЭДС и напряжений двигателя. Соотношения для тока и частоты вращения якоря. Пуск в ход и пусковые характеристики. Условия устойчивой работы.

27. Механические и регулировочные характеристики двигателей постоянного тока с различными схемами возбуждения.

28. Принципы регулирования скорости двигателей постоянного тока: включение реостата в цепь якоря, изменение потока двигателя, изменение напряжения на якоре.

29. Тормозные режимы двигателей постоянного тока. Рекуперативное, динамическое и электромагнитное торможение. Современные способы регулирования скорости двигателей постоянного тока.

30. Машины постоянного тока с полупроводниковыми коммутаторами.

31. Магнитогидродинамические машины постоянного тока.

32. Электромашинные усилители.

33. Повторить:

Магнитодвижущие силы (МДС) обмоток переменного тока. МДС однофазной сосредоточенной обмотки. МДС распределенной обмотки. МДС при укорочении шага обмотки. Обмоточный коэффициент.

Принципы построения обмоток машин переменного тока. Однослойные и двухслойные обмотки. Практические схемы обмоток.

ЭДС фазы обмотки. Улучшение формы кривой ЭДС.

Индуктивные сопротивления обмоток машин переменного тока. Главные индуктивные сопротивления и индуктивные сопротивления рассеяния обмоток машин переменного тока. Потоки пазового, лобового и дифференциального рассеяния.

 

Задача №8

Синхронный э лектродвигатель серии СДН (напряжение Uном = 6кВ, частота 50Гц) имеет номинальные данные, приведенные в таблице№5: мощность - Рном, КПД – η, ном, отношение максимального момента к номинальному - Ммах/Мном, кратность пускового момента - Мпуск/Мном, кратность пускового тока Iпуск / Iном, коэффициент мощности (емкостной) сosфном = 0,9. Определить: номинальную частоту вращения n и угловую частоту вращения Ω ротора, Мном, Ммах, Мпуск, Iпуск, полную мощность при номинальной нагрузке, угол нагрузки θном.

1. Построить угловую характеристику М(θ) э лектродвигателя, отметив на ней точку для номинальной нагрузки Мном (рис.1).

2. Построить упрощенную векторную диаграмму СД в правильно выбранном масштабе (рис.2), определив Ео и I *Xd.

3. С помощью U-образных характеристик, представленных на рис.3 в относительных единицах, определить коэффициент мощности cosφ для заданных пониженных значений мощности Р = Кр*Рном и неизменном токе возбуждения I* = Iв/Iв ном, а также полную и реактивные мощности, потребляемые э лектродвигателем при заданных условиях.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-04-14 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: