Характеристика короткого замыкания.

Iа=f(Iв) при U=0 и n=const

2.

В соответствии с формулой ЕДС частота вращения двигателя (об/мин):

 

 

Подставив значение из первого уравнения, получим:

 

 

т.е. частота вращения двигателя прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна магнитному потоку возбуждения.

Из последнего уравнения вытекает, что регулировать частоту вращения двигателя можно изменением или напряжения, которое подводится к якорю двигателя, или магнитного потока, или электрического сопротивления в цепи якоря

 

В двигателях параллельного возбуждения ток

4. двигатель последовательного возбуждения;

Кривая 1- естественная характеристика

Кривая 2- искусственная характеристика

Номинальный вращающий момент достигается при частоте вращения n1 на естественной характеристике, при n2 - на искусственной характеристике; при этом n1>n2

5.

6.1

7.1

8. 2

9.

10.4 М_ем не змінюється, I_a збільшується, а n зменшується

 

Билет №28

1.

Как следует из рассмотрения внешних характеристик генератора независимого возбуждения, при I _в=const напряжение на выводах генератора с изменением нагрузки не остается постоянным. Для того чтобы сохранить напряжение неизменным, необходимо регулировать ток возбуждения. Закон регулирования тока возбуждения с целью сохранения постоянства напряжения при изменении нагрузки дает регулировочная характеристика, представляющая собой зависимость I _в = f(I) при U=U _ном= const. При увеличении тока нагрузки ток возбуждения I _в необходимо несколько увеличить, чтобы скомпенсировать уменьшение напряжения из-за падения напряжения и размагничивающего действия реакции якоря.

2.

Частота вращения двигателя постоянного тока:

где U — напряжение питающей сети; Iя — ток якоря; Rя — сопротивление цепн якоря; kc — коэффициент, характеризующий магнитную систему; Ф — магнитный поток электродвигателя.

Из формулы видно, что частоту вращения электродвигателя постоянного тока можно регулировать тремя путями: изменением потока возбуждения электродвигателя, изменением подводимого к электродвигателю напряжения и изменением сопротивления в цепи якоря.

Величину тока возбуждения двигателя постоянного тока можно регулировать с помощью реостата или любого устройства, активное сопротивление которого можно изменять по величине, например транзистора. При увеличении сопротивления в цепи ток возбуждения уменьшается, частота вращения двигателя увеличивается. При ослаблении магнитного потока механические характеристики располагаются выше естественной (т. е. выше характеристики при отсутствии реостата). Повышение частоты вращения двигателя вызывает усиление искрения под щетками. Кроме того, при работе электродвигателя с ослабленным потоком уменьшается устойчивость его работы, особенно при переменных нагрузках на валу. Поэтому пределы регулирования скорости таким способом не превышают 1,25 - 1,3 от номинальной.

.

В зависимости от соотношения намагничивающей силы обмотки последовательного возбуждения, размагничивающего действия реакции якоря и падения напряжения в цепи якоря внешняя характеристика генератора смешанного возбуждения может иметь различный вид. Если намагничивающая сила обмотки последовательного возбуждения компенсирует размагничивающее действие реакции якоря и падение напряжения в цепи якоря при номинальной нагрузке, то при холостом ходе и при номинальной нагрузке напряжение на зажимах генератора будет одинаковым.
Если поставлено условие поддерживать постоянным напряжение на зажимах приемника, удаленного от генератора, то необходимо еще компенсировать падение напряжения в линии передачи и в этом случае обмотка последовательного возбуждения должна быть усилена, внешняя
характеристика такого генератора показана линией 2. Для сравнения линией 3 изображена внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения.
При встречном включении обмоток параллельного и последовательного возбуждения внешняя характеристика получается падающей (линия 4). Такая характеристика иногда необходима для ограничения тока при малых сопротивлениях нагрузки.

4. Причина перехода работы двигателя постоянного тока из характеристики 1 (точки А) на характеристику (точку Б), это результат введения в цепь якоря активного сопротивления, т.е. ток якоря будет меньше.k

5.Дано:

U=220 B Ia=20A Ra=3 Om N=1000 вр\мин Найти: n -? при U= 60В

Решение ; ;   ;

Ответ: 0 вр\мин

6. хз

7. 4 зменшення напруги на затискачах генератора

Пояснение: при коротком замыкании цепи нагрузки напряжение падает до нуля (небольшой ток короткого замыкания обусловлен лишь остаточной индукцией в машине). Поэтому считают, что генератор параллельного возбуждения не боится короткого замыкания.

8. 1) 100 9. 1) I_a = 0,48 10. Хз

 

 

БІЛЕТ №29

 

Зробіть необхідні розрахунки і дайте обосновані відповіді на запитання

 

1 Генератори із самозбудженням. Принцип самозбудження. Умови самозбудження генераторів паралельного та змішаного збудження. Характеристики цих генераторів. Області застосування. Питание обмотки возбуждения полюсов генератора с самовозбуждением осуществляется от якоря самой машины. Принцип самовозбуждения заключается в следующем. При отсутствии тока в обмотке возбуждения якорь генератора Вращается в слабом магнитном поле остаточного магнетизма полюсов. Незначительная э. д. с, индуктируемая в обмотке якоря в этот момент, посылает слабый ток в обмотку полюсов. Магнитное поле полюсов увеличивается, отчего э. д. с, в проводниках якоря также увеличивается, что в свою очередь вызовет увеличение тока возбуждения. Так будет продолжаться до тех пор, пока в обмотке возбуждения не установится ток, соответствующий величине сопротивления цепи возбуждения. Самовозбуждение машины может произойти лишь в том случае, еслиF ост ¹ 0; F зб усиливает F ост и

Rзб < Rкр

Генераторы с самовозбуждением в зависимости от способа соединения обмотки возбуждения с

обмоткой якоря делятся на три типа:

 

с параллельным возбуждением (шунтовой), у которого обмотка возбуждения полюсов включена параллельно обмотке якоря;

 

с последовательным возбуждением (сериесный), у которого обмотка возбуждения полюсов включена последовательно с обмоткой якоря;

 

со смешанным возбуждением (компауидный), у которого на полюсах имеются две обмотки: одна, включенная- параллельно обмотке якоря, и другая, включенная последовательно с обмоткой якоря.

Генераторы с самовозбуждением по схеме параллельного возбуждения имеют характеристики холостого хода, нагрузочную и регулировочную, практически совпадающие с соответствующими характеристиками генераторов с независимым возбуждением. Характеристика короткого замыкания генератора параллельного возбуждения может быть снята только при питании обмотки возбуждения от постороннего источника, так как в режиме короткого замыкания генератора параллельного возбуждения и.

Лишь внешняя характеристика генераторов параллельного возбуждения имеет свои особенности. Внешние характеристики таких генераторов снимаются при неизменном сопротивлении регулировочного реостата. Вследствие этого к двум причинам, обулавливающим снижение напряжения в генераторах независимого возбуждения, прибавляется третья - уменьшение тока возбуждения при уменьшении напряжения U. Поэтому внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения идет ниже внешней характеристики генератора независимого возбуждения. Характерной особенностью внешней характеристики генератора параллельного возбуждения является то, что при некотором критическом значении тока якоря она делает петлю и переходит в точку b, соответствующую установившемуся короткому замыканию.

Генераторы смешанного возбуждения по своим свойствам близки к генераторам параллельного возбуждения. Из всего семейства характеристик генераторов смешанного возбуждения наиболее важное значение имеют внешние и регулировочные характеристики. Вид этих характеристик зависит от соотношения МДС последовательной и параллельной обмоток.

При согласном включении обмоток напряжение генератора сохраняется практически неизменным или даже растет и для его стабилизации необходимо ток возбуждения параллельной обмотки уменьшать. При встречном включении - картина противоположная. Согласное включение обмоток применяют для получения жесткой внешней характеристики, а встречное включение используют для получения экскаваторной характеристики. Такие характеристики автоматически защищают генератор от перегрузок, а также используются в сварочных генераторах.

	Регулювання частоти обертання двигунiв постiйного струму зміненням напруги, що підводиться до якоря. Механические характеристики двигателя с последовательным возбуждением являются мягкими и имеют гиперболический характер. При малых нагрузках частота вращения резко возрастает и может превысить максимально допустимое значение(двигатель идет в разнос).поэтому такие двигатели нельзя применять дл я привода механизмов, работающих в режиме хх или при небольшой нагрузке, при изменении нагрузочного момента в широких пределах мощность Р2, а следовательно мощность Р1 и тока Ia у двигателей с последовательным возбуждением изменяется в меньших пределах, чем у двигателей с параллельным возбуждением, кроме того, они лучше переносят нагрузки. При заданной кратности перегрузки по моменту М/Mном=Км ток якоря в двигателе с параллельным возбуждением увеличивается в Км раз, а в двигателе с последовательным возбуждением –только в раз. Поэтому двигатель с последовательным возбуждением развивает большой пусковой момент, так как при заданной кратности пускового тока In/Iном=Кі пусковой момент его Мн=МномКі2, а у двигателя с параллельным возбуждением Мп=МномКі2
	Визначити момент, струм, який споживає двигун паралельного збудження, а також струми у колах якоря та збудження, якщо РН =4,5 кВт; UH= 220 B; n н =1000 об/хв;опір кола збудження RВ =137 Ом;h= 81 %. M2 = 43 Н*м; I = 25 A; Izb = 1,6 A; Ia = 23,4 A.
	n   0 Ia	Указати причину переходу режиму роботи двигуна постійного струму з характеристики 1на характеристику 2. Збільшення додаткового опіру у колі якоря Rд і навантаження на валу
	Як запроваджується система відносних одиниць при аналізі роботи електричних машин?
Указати найбільш вірну відповідь на приведені нижче запитання
Запитання	1	2	3	4
6 U, В 440   Iзб 0 0,4 0,8 1,2 А	Визначити критичний опір Rкр кола збудження генератора паралельного збудження.	Rкр = 1100 Ом	Из условия возбуждения генератор» параллельного возбуждения Rв<Rкр понятно, чтопри R кр характеристика пройдет как касательная к прямолинейному участку XXX. Т.е. 4 – соответствует Rр, поэтому: Rкр=- 440/0.4=110 Ом
	Як визначається коефіцієнт насичення магнітної системи?	k = І зб0 / І збн
	Як по паспортним даним двигуна розрахувати його номінальний обертовий момент, якщо: РН =10 кВт; UH = 220 B; Iзб = 1 A;w = 54 c-1;h н = 0,97?	М = 10 Нм	М = 25 Нм	М = 50 Нм	М = 100 Нм
	Які умови самозбудження генератора постійного струму?	F ост ¹ 0; F зб посилює F ост Rзб < Rкр

 

	До чого приведе обрив послідовної				напруга
	обмотки збудження, якщо генератор				Генератора уменннкн
	змішаного збудження працював до цього		титься	рівним прак-	зменшиться
	в номінальному режимі?				уменьшится

 

 

Билет 30.

Вопрос 4.

Нагрузочная характеристика генератора выражает зависимость напряжения на выводах генератора от тока возбуждения при неизменных токе нагрузки, например номинальном, и частоте вращения. При указанных условиях напряжение на выводах генератора меньше ЭДС, поэтому нагрузочная характеристика – график номер 4, а характеристика холостого хода-график 2..внешняя х-ка - 3

 

Вопрос 5.

, имеем

Ток збудження двигуна ПЗ повинен бути постійним, тому Тоді

. Далі Тоді маємо Відповідь. 5 Ом.

Вопрос 1.

Якщо магнітна система машини насичена, що має місце в більшості електричних машин, то підмагнічування одного краю полюсного наконечника і розташованого під ним зубцевого шару якоря здійснюється в меншому ступені, ніж розмагнічування другого краю і розташованого під ним зубцевого шару якоря. Це сприятливо відбивається на розподіленні магнітної індукції в зазорі, яке становиться більш рівномірним, так як максимальне значення індукції під підмагніченим краєм полюсного наконечника зменшується. Таким чином, реакція якоря в машині з насиченою магнітною системою розмагнічує машину. В результаті погіршуються робочі властивості машини: у генераторів знижується ЕРС, у двигунів зменшується обертовий момент.

В машинах малої і середньої потужності, які не мають компенсаційної обмотки, шкідливий вплив реакції якоря по поперечній вісі послабляють відповідним вибором повітряного зазору під головними полюсами. При цьому слід мати на увазі, що при достатньо малому повітряному зазорі і значному лінійному навантаженні реакція якоря по поперечній вісі може не тільки послабити магнітне поле під одною з частин головного полюса, але і перемагнітити його, тобто змінити полярність – „перевернути поле”. Деяке збільшення повітряного зазору під головними полюсами, особливо на їх краях, значно послабляє дію реакції якоря.. Однак не слід забувати, що збільшення повітряного зазору веде до необхідності підвищення МРС обмотки головних полюсів, а отже, і до збільшення розмірів полюсних котушок, полюсів і габариту машини в цілому.

Вопрос 2.

 

 

Вопрос 3.

Принцип действия. Машина постоянного тока имеет обмотку возбуждения, расположенную на явно выраженных полюсах статора. По этой обмотке проходит постоянный ток I_в, который создаёт магнитное поле возбуждения Ф_в. На роторе расположена двухслойная обмотка, в которой при вращении ротора индуцируется ЭДС. Таким образом, ротор машины постоянного тока является якорем, а конструкция машины сходна с конструкцией обращённой синхронной машины.

При заданном направлении вращения якоря направление ЭДС, индуцируемой в его проводниках, зависит только от того, под каким полюсом находится проводник. Поэтому во всех проводниках, расположенных под одним полюсом, направление ЭДС одинаковое и сохраняется таким независимо от частоты вращения. Иными словами, характер, отображающий направление ЭДС, неподвижен во времени: в проводниках, расположенных выше горизонтальной оси симметрии, которая разделяет полюсы (геометрическая нейтраль), ЭДС всегда направлена в одну сторону; в проводниках, лежащих ниже геометрической нейтрали, ЭДС направлена в противоположную сторону.

При вращении якоря проводники обмотки перемещаются от одного полюса к другому; ЭДС, индуцируемая в них, изменяет знак, т.е. в каждом проводнике наводится переменная ЭДС. Однако количество проводников, находящихся под каждым полюсом, остаётся неизменным. При этом суммарная ЭДС, индуцируемая в проводниках, находящихся пол одним полюсом, также неизменна по направлению и приблизительно постоянна по величине. Эта ЭДС снимается с обмотки якоря с помощью скользящего контакта, включённого между обмоткой и внешней цепью.

Обмотка якоря выполняется замкнутой, симметричной. При отсутствии внешней нагрузки ток по обмотке не проходит, т.к. ЭДС, индуцируемые в различных частях обмотки, взаимно компенсируются.

Если щётки, осуществляющие скользящий контакт с обмоткой якоря, расположить на геометрической нейтрали, то при отсутствии внешней нагрузки к щёткам прикладывается напряжение U, равное ЭДС Е, индуцированной в каждой из половин обмоток. Это напряжение практически неизменно, хотя и имеет некоторую переменную составляющую, обусловленную изменением положения проводников в пространстве. При большом количестве проводников пульсации напряжения весьма незначительны.

Для обеспечения надёжного токосъёма щётки скользят по проводникам обмотки якоря (как это было вначале развития электромашиностроения), а по коллектору, выполняемому в виде цилиндра, который набирается из медных пластин, изолированных одна от другой. К каждой паре соседних коллекторных пластин присоединяют часть обмотки якоря, состоящую из одного или нескольких витков; эту часть называют секцией обмотки якоря.

Если машина работает в генераторном режиме, то коллектор вместе со скользящими по его поверхности щётками является выпрямителем. В двигательном режиме, когда к якорю подводится питание от источника постоянного тока и он преобразует электрическую энергию в механическую, коллектор со щётками можно рассматривать как преобразователь частоты, связывающий сеть постоянного тока с обмоткой, по проводникам которой проходит переменный ток.

Таким образом, главной особенностью машины постоянного тока является наличие коллектора и скользящего контакта между обмоткой якоря и внешней электрической цепью.

Двигатели постоянного тока, в отличие от двигателей переменного тока, обладают хорошими регулировочными свойствами и могут иметь механические характеристики n = f(M_вн), удовлетворяющие требованиям большинства рабочих механизмов. Поэтому двигатели постоянного тока широко используются на транспорте (магистральные электровозы, тепловозы, пригородные электропоезда, метрополитен, трамваи, троллейбусы), в станках, прокатных станах, кранах, судовых установках. В подавляющем большинстве автомобилей, тракторов, самолетов и других летательных аппаратов двигатели постоянного тока приводят во вращение все вспомогательное оборудование.

Постоянный ток для питания двигателей получают либо с помощью полупроводниковых выпрямительных установок, преобразующих переменный ток в постоянный, либо с помощью генераторов постоянного тока. Генераторы постоянного тока используют также в технологических процессах для питания электролизных и гальванических установок. Широкое распространение получили генераторы постоянного тока специального назначения (сварочные генераторы, генераторы для освещения поездов, электромашинные усилители постоянного тока, возбудители синхронных машин).

Недостатком машин постоянного тока является их относительно высокая стоимость, а также наличие скользящего контакта между щетками и коллектором. В последние годы в связи с развитием полупроводниковой техники ведутся работы по замене механического коллектора полупроводниковым преобразователем. Однако, несмотря на большие усилия, направленные на создание полупроводниковых преобразователей частоты, электроприводы с такими преобразователями оказываются в 1,5 – 2,5 раза тяжелее и дороже электроприводов с двигателями постоянного тока. Поэтому выпуск машин постоянного тока не сокращается, и они находят все новые области применения.

Вопрос 8. Ответ 4.

Вопрос 9. Ответ 3.

Вопрос 7. Ответ 2.

Вопрос 6. Ответ 1.

Вопрос 10. Задача 5.