ТЕМА 1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА 

Задание №1. В соответствии с Вашим вариантом задания (табл. 1, столбцы 2, 3, 4) начертите эскиз поперечного разреза двухполюсной машины постоянного тока и покажите на нем положение северного и южного полюсов, направление вращения якоря, магнитные линии потока полюсов, направление ЭДС и тока в проводниках якоря («кресты» или «точки»).
Задание №2. Ответьте подробно в письменном виде на три контрольных вопроса. Номера вопросов Вашего варианта указаны в табл.1 столбец 5.Принятые сокращения: МПТ – машина постоянного тока, ГПТ – генератор постоянного тока, ДПТ – двигатель постоянного тока.

Таблица 1

       Продолжение табл.1

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Начертите график мгновенных значений ЭДС в проводнике вращающегося якоря за время одного оборота вала для двухполюсного ГПТ. Поясните, как в ГПТ получается на щетках постоянное напряжение.
2. Докажите, что ЭДС в проводниках якоря ГПТ изменяется во времени, а напряжение между щетками - постоянное.
3. Какие условия самовозбуждения ГПТ параллельного возбуждения? Что нужно сделать, если при выведенном реостате возбуждения генератор не возбудился?
4. Как и почему изменится ЭДС якоря двухполюсного ГПТ, если щетки сдвинуть с геометрической нейтрали на угол 90°?
5. Как и почему изменится электромагнитный момент двухполюсного ДПТ, если щетки сдвинуть с геометрической нейтрали на угол 90°?
6. Почему магнитная цепь МПТ имеет участки из массивного и шихтованного материалов?
7. Сравните ЭДС между щетками, соединенными с проводниками обмотки якоря, расположенными на геометрических нейтралях и под серединами полюсов.
8. Докажите, что электромагнитный момент МПТ в двигательном и генераторном режимах имеет различные знаки по отношению к направлению вращения якоря.
9. Докажите, что ЭДС якоря МПТ в двигательном и генераторном режимах имеет различные направления по отношению к току якоря.
10. Начертите схему включения обмоток МПТ со смешанным возбуждением. Покажите расположение обмоток возбуждения на эскизе магнитной цепи машины. Каковы принципиальные различия в конструктивном исполнении параллельной и последовательной обмоток возбуждения?
11. Как можно регулировать в широких пределах величину магнитного потока возбуждения МПТ? Как можно изменить на противоположное направление магнитных силовых линий?
12. На схемах замещения цепи якоря ГПТ и ДПТ независимого возбуждения покажите направления напряжения, ЭДС и тока якоря. Запишите уравнения электрического состояния цепи якоря.
13. Проанализируйте, как изменение полярности напряжения, подводимого к обмотке возбуждения ГПТ независимого возбуждения, повлияет на величину и направление электромагнитного момента, тока и ЭДС якоря.
14. Рассмотрите процесс преобразования энергии в генераторном и двигательном режимах. Для обоих режимов запишите баланс мощности.
15. Начертите и обоснуйте вид характеристики холостого хода ГПТ.
16. Изобразите на одном графике внешние характеристики ГПТ независимого и параллельного возбуждений. Объясните их различие.
17. Изобразите на одном графике внешние характеристики ГПТ смешанного возбуждения при согласном и встречном включении обмоток. Объясните их различие.
18. Как можно изменить полярность напряжения ГПТ независимого возбуждения?
19. Как изменится характеристика холостого хода ГПТ независимого возбуждения, если частота вращения приводного двигателя уменьшится в 2 раза по сравнению с номинальной? К каким последствиям может привести такое уменьшение частоты вращения в ГПТ параллельного возбуждения?
20. Как надо включить обмотки возбуждения ГПТ смешанного возбуждения, чтобы уменьшить влияние тока нагрузки на напряжение генератора. Начертите схему включения обмоток генератора и его внешнюю характеристику.
21. Начертите схему ГПТ независимого возбуждения и его внешнюю характеристику. Объясните, как можно исключить влияние тока нагрузки на напряжение генератора.
22. Изобразите внешнюю характеристику ГПТ независимого возбуждения. Покажите, как она изменится, если:

а) уменьшилась частота вращения первичного двигателя;

б) увеличился ток возбуждения;

в) возросло сопротивление обмотки якоря.

23. Как изменяются напряжение и ток возбуждения ГПТ параллельного возбуждения с ростом тока нагрузки? Изобразите его внешнюю характеристику. Объясните, как можно обеспечить независимость напряжения на зажимах генератора от тока нагрузки.
24. Генератор какого способа возбуждения можно использовать в качестве тахогенератора и как с его помощью определить частоту вращения якоря?
25. Объясните, можно ли изменить полярность щеток ГПТ параллельного возбуждения, если при том же направлении вращения якоря пересоединить концы обмотки возбуждения? Рассмотрите этот случай для генератора независимого возбуждения.
26. Начертите схемы ГПТ независимого и параллельного возбуждений, покажите условно-положительные направления U, I и Е. Почему при одном и том же токе нагрузки напряжение генератора параллельного возбуждения ниже, чем при независимом возбуждении?
27. Начертите и обоснуйте вид внешних характеристик ГПТ независимого возбуждения при различных значениях тока возбуждения.
28. Объясните процесс самовозбуждения ГПТ параллельного возбуждения. Докажите, что уменьшение частоты вращения приводного двигателя может привести к отсутствию самовозбуждения.
29. Рассмотрите процесс преобразования энергии в генераторном режиме. Запишите баланс мощности.
30. Начертите и обоснуйте вид внешних характеристик ГПТ независимого возбуждения при различных значениях сопротивления якорной цепи.
31. Проанализируйте, как уменьшение тормозного момента на валу ДПТ независимого возбуждения повлияет на частоту вращения якоря, а также на величины ЭДС и тока якоря.
32. Изобразите схемы ДПТ параллельного и независимого возбуждений. Используя эти схемы и эскиз поперечного разреза машины, рассмотрите возможные способы реверсирования двигателей.
33. Проанализируйте, как увеличение регулировочного сопротивления в цепи якоря ДПТ независимого возбуждения повлияет на частоту вращения, а также на величины ЭДС и тока якоря, если момент нагрузки на валу остается постоянным.
34. Проанализируйте, как уменьшение напряжения на якоре повлияет на частоту вращения и на величины ЭДС и тока якоря ДПТ независимого возбуждения, если момент нагрузки на валу остается постоянным.
35. Какое назначение имеет пусковой реостат? Проанализируйте, что может произойти, если при пуске ДПТ независимого возбуждения с помощью пускового реостата резко перевести движок пускового реостата из положения «стоп» в положение «ход».
36. Сравните условия пуска ДПТ независимого возбуждения в двух случаях:

а) пуск при номинальном токе возбуждения;

б) пуск при пониженном токе возбуждения.

В обоих случаях сравните величины пусковых токов и моментов, а также частот вращения в установившемся режиме.

37. Проанализируйте, как увеличение регулировочного сопротивления в цепи возбуждения ДПТ независимого возбуждения повлияет на частоту вращения, а также на величины ЭДС и тока якоря, если момент нагрузки на валу меньше номинального и остается постоянным.
38. Сравните механические характеристики ДПТ параллельного, последовательного и смешанного (с согласным включением обмоток) возбуждений. Двигатели какого способа возбуждения обладают «жесткими» характеристиками?
39. Изобразите график тока якоря ДПТ независимого возбуждения от момента нагрузки. Как изменится этот график при введении регулировочного реостата в цепь якоря? В цепь возбуждения?
40. Поясните свойство саморегулирования ДПТ параллельного возбуждения при увеличении момента нагрузки.
41. Начертите механические характеристики ДПТ параллельного возбуждения при трех возможных способах регулирования частоты вращения и объясните их вид.
42. Зависит ли ток якоря ДПТ независимого возбуждения при неизменном моменте нагрузки:

а) от величины напряжения сети;

б) от потока возбуждения;

в) от сопротивления цепи якоря?

43. Зависит ли ток якоря ДПТ параллельного возбуждения при неизменном моменте нагрузки:

а) от величины напряжения сети;

б) от сопротивления цепи возбуждения;

в) от сопротивления цепи якоря?

44. От чего зависит частота вращения при холостом ходе ДПТ независимого возбуждения? Как она изменяется при трех возможных способах регулирования частоты вращения?

ТЕМА 2. ТРЕХФАЗНЫЕ АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Задание №1. Начертите эскиз поперечного разреза двухполюсного асинхронного двигателя (АД).

        Задание №2. Изобразите картину результирующего магнитного поля статора для указанного момента времени (табл. 2, столбец 2), покажите направление оси магнитного поля и направление её вращения.

        Задание №3. Покажите направление ЭДС и тока в одном стержне ротора, находящемся под серединой полюса вращающегося магнитного поля, покажите направление силы, действующей на этот стержень.

        Задание №4. Укажите, на какой угол переместится ось магнитного поля, через ½ периода тока статора.

         Задание №5. Используя данные двигателя (табл. 2, столбцы 3-8), рассчитайте для номинального режима:

а) полезный механический момент;

б) активную мощность и ток двигателя;

в) частоту ЭДС и тока ротора.

Задание №6. Постройте естественную механическую характеристику асинхронного двигателя, приняв s_кр=2s_ном.

Задание №7. Ответьте подробно в письменном виде на три контрольные вопроса. Номера вопросов Вашего варианта указаны в табл.2 столбец 9.

Таблица 2

Продолжение табл.2

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 

1. Как влияет нагрузочный момент на величину ЭДС роторной обмотки и частоту токов ротора АД? Постройте качественные зависимости Е_2S(М) и I_2S(М) и объясните их.
2. Почему ток холостого хода АД меньше, чем при номинальном моменте?
3. Когда токи статорной обмотки максимальны? Чему при этом равно скольжение и частоты токов статора и ротора?
4. С какой целью при пуске АД с контактными кольцами в цепь ротора вводится добавочное сопротивление? Постройте механические характеристики для двух значений R_ДОБ=0 и R_ДОБ>0.
5. Почему отношение(I_ПУСК/I_НОМ) больше, чем (М_ПУСК/М_НОМ)?
6. Зависит ли частота вращения при холостом ходе АД:

а) от величины напряжения на обмотке статора;

б) от величины сопротивления роторной цепи;

в) от числа пар полюсов?

7. В каком режиме ток роторной обмотки максимален? Чему при этом равно скольжение? Постройте качественно зависимости тока статора I₁(s) и ротора I_2S(s) и объясните их.
8. Чему равна частота токов ротора в момент пуска? Постройте и объясните зависимость f_2S(s).
9. Как влияет на процесс пуска АД момент нагрузки?
10. Как переключение обмоток статора со схемы “треугольник” на схему “звезда” повлияет на величину пускового момента АД? Ответ проиллюстрируйте на механических характеристиках для этих схем.
11. Почему пусковые свойства АД с контактными кольцами лучше, чем у двигателя с короткозамкнутым ротором?
12. Каким способом улучшают пусковые свойства АД с короткозамкнутым ротором?
13. Зависит ли пусковой момент АД от величины напряжения сети? Постройте механические характеристики АД при U=U_НОМ и U=0,5U_НОМ.
14. Как зависит ЭДС ротора от частоты вращения? Когда в роторе наводится максимальная ЭДС?
15. Как и во сколько раз изменится максимальное значение момента, развиваемого АД, если напряжение сети упадет на 10%?
16. Начертите рабочие характеристики АД и поясните их вид.
17. Поясните вид механической характеристики АД.
18. Как изменятся параметры критической точки механической характеристики АД при введении реостата в цепь ротора?
19. Как изменится естественная механическая характеристика АД:

             а)     при понижении напряжения сети;

             б)    при введении реостата в цепь ротора?

20. Как изменятся величины тока статора, коэффициента мощности и частоты вращения ротора АД при уменьшении момента нагрузки?
21. Почему коэффициент мощности АД при холостом ходе значительно ниже, чем при номинальной нагрузке?
22. Почему при введении пускового реостата в цепь ротора АД с контактными кольцами пусковой ток уменьшится, а пусковой момент возрастет?
23. Каковы основные достоинства и недостатки АД?
24. Как изменятся величины токов статора и ротора, а также частота ЭДС ротора АД при уменьшении частоты вращения?
25. Во сколько раз ЭДС ротора в начале пуска больше ЭДС в номинальном режиме, если номинальная частота вращения АД равна 980об/мин.?
26. Как улучшить коэффициент мощности недогруженного АД?
27. Сравните значения индуктивных сопротивлений фазы ротора при пуске и номинальном режиме?
28. Сравните коэффициент мощности АД в режиме холостого хода при соединении обмотки статора звездой и треугольником (U_CЕТИ=const)?
29. Сравните магнитные потери в статоре и в роторе, укажите способы их уменьшения.
30. Как можно регулировать частоту вращения АД с контактными кольцами?
31. Изобразите графически и поясните зависимость токов ротора и статора от частоты вращения АД?
32. Как можно регулировать частоту вращения АД с короткозамкнутым ротором?
33. Изобразите графически и поясните зависимость частоты токов ротора от частоты вращения АД?
34. Изобразите графически и поясните зависимость ЭДС ротора от частоты вращения АД?
35. Во сколько раз ЭДС ротора в начале пуска больше ЭДС в номинальном режиме, если номинальная частота вращения АД равна 725об/мин.?
36. Как и почему изменится механическая характеристика АД при частотном регулировании частоты вращения?
37. Как и почему изменится механическая характеристика АД при изменении числа полюсов на статоре с 2 на 4?
38. Каким образом осуществляется реостатное регулирование частоты вращения АД?
39. Оцените преимущества и недостатки АД с короткозамкнутым ротором и АД с контактными кольцами?
40. Что произойдет с АД и как изменится его механическая характеристика, если при пуске произошел обрыв одной из его фаз?
41. Что произойдет с АД и как изменится его механическая характеристика, если в процессе работы произошел обрыв одной из его фаз?

ТЕМА 3. СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ 

Задание №1. На рис. А и Б изображены угловые и V-образные характеристики синхронной машины (СМ). Постройте векторные диаграммы для режимов работы СМ в точках, указанных в таблице 3 (столбцы 2 и 3), и поясните процессы регулирования для этих режимов.

Задание №2. Ответьте подробно в письменном виде на два контрольные вопроса. Номера вопросов Вашего варианта указаны в табл.3 столбец 4. 

Принятые сокращения: СД – синхронный двигатель; СГ – синхронный генератор; ВД – векторная диаграмма.

Продолжение табл.3

Контрольные вопросы

1. Объясните порядок пуска и регулирования частоты вращения приводного ДПТ, установленного на лабораторном стенде, до включения обмотки статора СГ в сеть.
2. Что называется характеристикой холостого хода СГ и каковы условия ее экспериментального определения?
3. Назовите условия синхронизации и объясните порядок включения СГ в трехфазную сеть.
4. Вольтметры показывают одинаковые напряжения сети и генератора. Что может произойти, если при включении СГ в сеть использовать только показания вольтметров?
5. Мощность СГ, включенного в трехфазную сеть, равна 300 МВт при угле рассогласования 25^о. Определите максимальную мощность генератора при том же токе ротора? Как влияет изменение тока ротора СГ на величину максимальной мощности?
6. Ротор СГ, включенного в трехфазную сеть, приводится во вращение ДПТ. Как увеличить вращающий момент ДПТ и что при этом изменится в работе СГ?
7. Когда возникает и какими явлениями сопровождается неустойчивая работа СГ?
8. Как предотвратить выпадение СГ из синхронизма при начале неустойчивой работы?
9. Как регулируется активная мощность СГ, работающего в энергосистеме? Для ответа на вопрос используйте угловые характеристики и векторные диаграммы СГ.
10. Как регулируется реактивная мощность СГ, работающего в энергосистеме? Для ответа на вопрос используйте векторные диаграммы и V-образные характеристики СГ.
11. Поясните, когда и почему при регулировании реактивной мощности СГ возможно выпадение его из синхронизма.
12. Рассмотрите процесс регулирования активной мощности СГ и объясните чем определяются пределы ее регулирования.
13. Рассмотрите процесс регулирования реактивной мощности СГ. Как, используя экспериментально снятые характеристики СГ, определить его синхронное индуктивное сопротивление?
14. Что может произойти с паровой турбиной при аварийном отключении от сети СГ, работающего с номинальной нагрузкой?
15. Что может произойти с турбиной и СГ, работающим на энергосистему, при внезапном исчезновении тока в обмотке ротора?
16. Какую роль играет короткозамкнутая обмотка, размещенная в полюсах ротора, при работе синхронной машины в двигательном режиме?
17. Укажите причины выпадения СГ из синхронизма.
18. Укажите последовательность операций при подготовке СГ для подключения его на параллельную работу с сетью.
19. Сколько полюсов должен иметь ротор СГ, приводимый во вращение гидротурбиной с частотой вращения n=120 об/мин? Как влияет на частоту вращения ротора процесс регулирования активной мощности?
20. Сколько полюсов имеет ротор СГ, приводимый во вращение гидротурбиной с частотой вращения n=360 об/мин? Как влияет на частоту вращения ротора процесс регулирования реактивной мощности?
21. Поясните принцип действия СГ. Что такое угол рассогласования полюсов и как зависит электромагнитная мощность от этого угла?
22. Поясните принцип действия СД.
23. Почему СД не имеет собственного пускового момента и как происходит пуск этого двигателя?
24. Укажите последовательность операций при пуске СД.
25. Как регулируется в лаборатории момент сопротивления на валу СД?
26. СД развивает номинальный момент при угле рассогласования 30^о. Каков при этом максимальный момент двигателя?
27. От чего зависит максимальный момент СД? Как повлияет на режим работы двигателя снижение напряжения сети при постоянной нагрузке? Проиллюстрируйте Ваш ответ соответствующими характеристиками и ВД.
28. Как изменится режим работы СД при регулировании тока возбуждения ротора и неизменном моменте на валу? Проиллюстрируйте Ваш ответ соответствующими характеристиками и ВД.
29. Как регулируют коэффициента мощности СД? При каких условиях СД может работать в режиме синхронного компенсатора?
30. Поясните с помощью ВД процесс регулирования коэффициента мощности СД.
31. Что произойдет с СД, если во время работы отключить с помощью муфты нагрузку на валу?
32. Что произойдет с СД, если отключить внезапно источник питания обмотки ротора?
33. Какова роль короткозамкнутой обмотки ротора при работе синхронной машины в режиме СД. Какова механическая характеристика при пуске и работе СД?
34. Как отражается на КПД СД наличие на роторе короткозамкнутой обмотки?
35. Как использовать СД для улучшения коэффициента мощности электроустановок?
36. Каковы преимущества и недостатки СД по сравнению с асинхронными? Как повысить устойчивость работы СД при снижении напряжения трехфазной сети?
37. Как пускают СД? Какова роль при этом короткозамкнутой обмотки и пускового резистора?
38. Как измениться режим работы, механическая и угловая характеристики СД при уменьшении тока ротора?
39. Что приводит к выпадению из синхронизма СД и в чем это выражается?
40. Поясните ход V-образных характеристик СД. Как, используя V-образные характеристики и характеристику холостого хода, определить синхронное индуктивное сопротивление?
41. Как, используя экспериментально снятые характеристики, для произвольно выбранной точке на V-образных характеристиках определить j, Q и Х СД?
42. Поясните, почему в двигательном и генераторном режимах работы СМ угол рассогласования имеет разный знак? Как зависит электромагнитный момент СД от угла рассогласования?

Мы готовы помочь Вам с выполнением любых студенческих работ.

Кроме того, в случае необходимости мы всегда готовы научить Вас решать задачи самостоятельно, подготавливать дипломы, курсовые, рефераты и прочее.