Вопросы к аттестационному экзамену по дисциплине "Электрические машины". Раздел "Машины постоянного тока"

4. МАШИНЫПОСТОЯННОГО  ТОКА

(Вопросы к аттестационному экзамену)

4.1. Изобразите устройство машины постоянного тока. Объясните устройство машины постоянного тока и назначение основных элементов конструкции машины 

4.2. Объясните принцип действия генератора постоянного тока. Для чего предназначен коллектор в генераторах постоянного тока?

4.3. Объясните принцип действия двигателя постоянного тока. Для чего предназначен коллектор в двигателях постоянного тока?

4.4. Определите ЭДС обмотки якоря четырехполюсной машины постоянного тока при частоте вращения якоря n = 3000 об/мин. Обмотка якоря простая волновая двухслойная. Число пазов якоря  Z = 37; в каждом пазу якоря находится 6 эффективных проводников. Магнитный поток полюсного деления Ф = 0,0099  Вб.

4.5. Определите электромагнитный момент четырехполюсной машины постоянного тока при номинальном токе якоря I_ЯН = 240 А. Обмотка якоря простая волновая с числом эффективных проводников N = 396. При частоте вращения якоря n= 1500 об/мин в обмотке якоря индуктируется ЭДС E_Я = 414 В.

4.6. Какие виды реакции якоря в машинах постоянного тока Вы знаете? Какой из них оказывает наиболее сильное действие на работу генераторов и двигателей постоянного тока, в чём выражается это влияние?

4.7.  Перечислите известные Вам потери мощности в машинах постоянного тока. В каких частях машины выделяются эти потери? Какие из потерь мощности относят к постоянным потерям или «потерям холостого хода», какие – к переменным или «потерям короткого замыкания» и почему?

4.8. Напишите уравнение напряжения генератора постоянного тока. Поясните входящие в него величины. Объясните, по каким причинам и как изменяется напряжение генератора постоянного тока.

4.9. Якорь генератора постоянного тока независимого возбуждения вращается с частотой n = 1500 об/мин. В режиме холостого хода напряжение генератора U_ХХ = 220 В. Сопротивление якорной  цепи R_Я = 4 Ом. Определите выходное напряжение генератора при токе нагрузки I = 7,3 А. Действием МДС якоря пренебречь.

4.10. При холостом ходе напряжение генератора постоянного тока с независимым возбуждением  меньше номинального. Укажите возможные причины этого. Что следует сделать, чтобы обеспечить работу генератора с номинальным напряжением?

4.11. Начертите внешние характеристики генераторов постоянного тока с независимым и параллельным возбуждением. Объясните, по каким причинам изменяется напряжение с увеличением нагрузки генераторов постоянного тока с независимым и параллельным возбуждением. 

4.12. У генератора постоянного тока со смешанным возбуждением при нагрузке сильно снижается напряжение. Объясните наиболее вероятную причину этого явления. Что нужно сделать, чтобы обеспечить нормальную работу генератора?

4.13. Как следует регулировать ток возбуждения генератора постоянного тока с независимым воз-буждением чтобы сохранить выходное напряжение постоянным при увеличении нагрузки генератора. Начертите соответствующую характеристику и объясните ее вид.

4.14. Как подключить генератор постоянного тока к сети? Назовите условия включения и объясните, как практически выполнить эти условия. 

4.15. Объясните, почему у двигателей постоянного тока без нагрузки на валу при прямом пуске пусковой ток значительно превышает номинальный ток машины, а после разгона ток не превышает (0,03–0,15) номинального тока.

4.16. Номинальные данные двигателя: частота вращения n_Н = 3000 об/мин; напряжение U_Н = 220 В; ток I_Н = 4,1 А. Возбуждение двигателя независимое. Сопротивление якорной цепи R_Я = 6 Ом. Определите пусковой ток при прямом пуске двигателя. Рассчитайте сопротивление пускового  реостата R_П, ограничивающего пусковой ток двигателя на уровне двух номинальных токов. 

4.17. Двигатель постоянного тока последовательного возбуждения включен в сеть с напряжением 220 В. При частоте вращения якоря n = 1500 об/мин ток якоря I_Я = 14 А. Сопротивление якорной цепи двигателя R_Я = 1,7 Ом, момент холостого хода двигателя М₀ = 1,3 Нм. Определите полезный момент на валу и КПД двигателя.

4.18. Какого вида (см. рисунок): 1, 2, 3 должны быть механические характеристики двигателей постоянного тока? Почему? Поясните свой ответ достаточно подробно.

4.19. Определите частоту вращения якоря двигателя постоянного тока при номинальном токе якоря I_ЯН = 240 А. Напряжение сети U_Н = 220 В. При таком напряжении скорость «идеального» холос-того хода n₀ = 1600 об/мин. Сопротивление якорной цепи R_Я = 0,0583 Ом. Действием МДС якоря на магнитное поле машины пренебречь.

4.20. В чем заключается различие «жестких» и «мягких» механических характеристик? Как влияет схема возбуждения двигателя постоянного тока на жёсткость механических характеристик?

4.21. Объясните, как следует включать по магнитному потоку обмотки возбуждения двигателя постоянного тока со смешанным возбуждением. Как влияет соединение обмоток возбуждения на работу двигателя и вид механических характеристик.

4.22. Как влияет МДС якоря на вид механических или скоростных характеристик двигателей постоянного тока независимого или параллельного возбуждения?

4.23. При каком способе регулирования скорости вращения двигателя постоянного тока можно получить изображенные на рисунке механические характеристики? Какова схема возбуждения этого двигателя?  Укажите достоинства и недостатки рассматриваемого способа регулирования скорости  двигателя.              

4.24. На рисунке изображены механические характеристики двигателя постоянного тока. Укажите по виду естест-венной характеристики 1 схему возбуждения двигателя.  Как  можно  получить  из  естественной  механической  характеристики  1  характеристики  вида  2, 3, 4?

4.25. На рис. приведены механические характеристики двига-теля постоянного тока. Определите по виду естественной характеристики 1 схему возбуждения. Как  получить из характеристики 1 характеристики  2, 3?

4.26. На рис. изображены механические характеристики двигателя постоянного тока. Определите по виду естественной характеристики 1схему возбуждения двигателя. Как  можно получить из естественной  характеристики  1 характеристики  вида  2 и 3?

4.27. На рисунке изображены механические характеристики двигателя постоянного тока. Укажите по виду естественной характеристики 1 схему возбуждения двигателя. Как  можно получить из естественной механической характеристики 1 характеристики вида 2, 3, 4?

4.28. Объясните, почему при введении в цепь якоря двигателя постоянного тока добавочного сопротивления уменьшается скорость вращения якоря. Начертите естественную и реостатные механические характеристики двигателя.

4.29. Объясните, почему при уменьшении напряжения, подводимого к обмотке якоря двигателя постоянного тока, частота вращения якоря двигателя уменьшается. Начертите механические характеристики при различных напряжениях на якоре двигателя независимого возбуждения. Оцените достоинства и недостатки рассматриваемого способа регулирования скорости.

4.30. Объясните, как и почему изменяется частота вращения якоря двигателя параллельного или неза-висимого возбуждения при уменьшении тока возбуждения. Начертите механические характе-ристики такого двигателя при различных значениях тока возбуждения.