Ответы на экзаменационные билеты № 1-30 по курсу "Электрические машины" (Принципы выполнения якорных обмоток электрических машин переменного тока. Способы улучшения коммутации коллекторных машин)

Билет 1

2. Принципы выполнения якорных обмоток Эл. Машин переменного тока.

Однослойная распределенная обмотка: на катушке проводники находятся в разных магнитных условиях и ЭДС их складывается геометрически, распределение делается по технологическим соображениям и для улучшения формы кривой.

Рсапред. обмотка концентрическая: Недостатки концентрических катушек является разная их величина, поэтому иногда катушки выполняют шаблонными в форме трапеции, а для того чтобы уменьшить их лобовую часть катушки делают в развалку

Двухслойные обмотки: в 2-х слойных обмотках на один паз приходится 2 активные стороны разных секций, 2-х слойные обмотки в основном используют в мощных машинах перемен. тока. Основные достоинства: 1 путем укорочения шага можно добиться лучшей формы кривой ЭДС, 2 В следствии механизации изготовления катушек уменьшается стоимость  и расход меди, 3 сравнительно легко выбиарать число витков фазы

3 М_max=М/sin2q=50,476

Билет 2

1.Классификация трансформаторов. Устройство силового трансформатора.

Трансформатор - статический электромагнитный преобразователь переменного тока ( по U, f, числу фаз, форме кривой)

Классификация: 1) По назначению: А. Силовые – для передачи и распределения электроэнергии различным потребителям. Б. Измерительные – предназначены для измерения высших напряжений и больших токов. В. Специальные ( автотрансформаторы, импульсные и т.д.)

2) По конструкции магнитопровода: А. Стержневые. Б. Броневые. В. Тораидальные.

Сердечник трансформатора может быть пластинчатым, ленточным или металлокерамическим.

3) По способу охлаждения: А. Воздушные(сухие) Б. Обдуваемые В. Погруженные в масло (масляные)

Трансформатор состоит из магнитопровода, обмоток, вводов, бака. Магнитопровод бывает стержневого, броневого и бронестержневого типа, стыковая  или шихтовая конструкция. Обмотки делятся на чередующиеся (дисковые) и концентрические (1. цилиндрические одно и двухслойные 2. Винтовые одно и многоходовые 3. Непрерывные)

2. ЭДС фазы якорной обмотки машины переменного тока.

Однослойн. сосредоточ. обмотка: согласно закону электромагнитной индукции ЭДС в проводнике E_пр=Bl_прv_пр, т.к l_пр=const и v=const, то E_пр=В,

Следоват. Форма кривой ЭДС определяется исключительно формой кривой распред.магнит. индукции в зазоре по окружности статора. Среднее значение ЭДС в проводнике E_прср=B_срl_прv_пр , известно что действующее значение ЭДС можно выразить через среднее значение E_пр=К_ф* E_прср , где К_ф=Е_пр/Е_прср – коэффициент формы кривой

3 I_a=P₂/U_H=960/48=20      E=U+I_aR_a=48+20*0,4=56

Билет 3

1.Принцип действия однофазного трансформатора. Уравнения ЭДС и напряжений обмоток.

При подключении W₁ в сеть ~I, U₁ по обмотке потечет i₁=I_max*sinωt. МДС создает Ф также изменяющийся по синусоидальному закону Ф=Ф_max*sinωt. Большая часть потока будет замыкаться по сердечнику как по пути наименьшего сопротивления. Переменный ток, пронизывая обмотки, по закону электромагнитной индукции будет индуктировать в них ЭДС.

e₁=w₁*ω*Ф_max*sin(ωt-90) (аналогично и е₂)

2. МДС однофазной обмотки переменного тока

iw=I_max*w*sinwt, т.е. МДС обмотка изменяется во времени по синусоидальному закону. Магнитное поле создаваемое этой катушкой будет пульсировать по оси катушки поскольку поток пересекает воздушный зазор по пути наименьшего сопротивления, то МДС в пространстве воздушного зазора будет распределяться в форме прямоугольника.

Пространственный прямоугольник можно разложить на основную 1-ю гармонику и высшие гармонические. Амплитуда первой гармонической – F_1m=0,9Iw – МДС необходимо для проведения потока через 1 зазор, D=1,8Iw- на пару полюсов. Пульсирующее поле можно представить в виде 2-х вращающихся полей Ф/2 каждый с одинаковой скоростью w , но в разную сторону.

Все высшие гармонические пульсируют во времени с одной частотой. Если однофазная обмотка распределенная, то форма кривой МДС в пространстве будет ближе к синусойде.

3 E=N*p/a*60  *Ф*n=180/60  *2*10^-3*6*10³=36

Билет 4

1.Опыт холостого хода тр-ра.

В режиме холостого хода цепь вторич. обмотки разомкнута (Zn=∞)=>I2=0.

Рисунки

В режиме холостого хода трансформатор потребляет небольшой ток при номин. U в питании Io%=Io⁄IH*100%≈10%.

Падение U I1R1+I0X1 небольшие ими можно принебречь, поэтому коэф. трансф. достаточно точно можно по опред.методом 2х вольтметров.1й вольтметр покажет U1≈E1

2й вольтметр U2=E2 . Кт=U1/U2 более точный результат получается при понижении U1 на 0,5-0,8 U1Н.  Схема

Ваттметр в опыте х.х. показывает потери в стали Po=ΣPст+Io²R1=>потери в стали малы.

Параметр Rm=Po/Io². Схема замещения при х.х : Zo=U1H/Io, Ro=R1+ Rm=Po/Io².Po=I²Ro.

Инд. сопротивление х.х: Xo=X1+Xm=√ZH²−Ro², X1<< Xm , COSφo=Po/U1HI≈0.2-0.3=Ro\Zo.

Трансф. потреб. из сети в основном реактив мощность. Актив.составляющяя=потерям в стали. График:

2. Принцип действия СГ с вращающимся индуктором.