Лабораторная работа № 1. Исследование режимов работы цепей постоянного тока.
Задачи и вопросы для самопроверки
1. Что называют электрическим током? Укажите его направление во внешней и внутренней цепях источника электрической энергии.
2. Приведите примеры источников электрического тока, в которых механическая и химическая энергия превращается в электрическую.
3. Начертите схему электрической цепи, состоящей из источника тока, выключателя, предохранителей и двух ламп, включенных параллельно. Что произойдет в цепи при перегорании одной лампы?
4. Дайте определение электродвижущей силы источника, напряжения на зажимах и внутреннего падения напряжения. Чему равны эти величины, если в цепи проходит ток 2 А через внутреннее сопротивление 0,5 Ом и внешнее сопротивление 9,5 Ом? Ответ: 20 В, 19 В, 1 В.
5. Имеются два источника тока с сопротивлениями 0,1 и 0,5 Ом. Какой из них нужно выбрать, чтобы изменение тока нагрузки в меньшей степени сказывалось на значении напряжения на его зажимах?
6. Напишите закон Ома для всей цепи.
7. Можно ли считать, что напряжение на концах какого-либо резистора одновременно является падением напряжения в нем?
8. Напишите формулы для определения сопротивления проводника через его удельное сопротивление и электрическую проводимость. Как изменится сопротивление проводника при одновременном увеличении его длины в четыре раза, а диаметра - в два раза? Ответ: останется прежним.
9. Для определения длины медного провода катушки к ней приложили напряжение 4 В и измерили ток в цепи, который оказался равным 0,5 А. Диаметр провода 0,8 м. Найдите длину провода, если проводимость меди . Ответ: 213 м.
10. Напишите формулы для определения мощности, теряемой в резисторе сопротивлением R, через квадрат тока и сопротивление; квадрат напряжения и сопротивления; ток и напряжение.
11. Электрическая печь рассчитана на напряжение 220 В и ток 5 А. Какую энергию израсходует печь за 4 ч работы? Принимая стоимость 1 кВт∙ч равной 2 коп., определите стоимость израсходованной энергии. Ответ: 4,4 кВт∙ч; 8,8 коп.
12. Какое явление называют коротким замыканием цепи? Как защитить цепь от тока короткого замыкания?
13. Напишите формулу для определения потери напряжения в проводах. Чему равен КПД линии электропередачи напряжением 220 В, если в ней теряется 10 Вт? Ответ: 94,5%.
14. Выведите формулы для определения общего сопротивления цепи в двух случаях: а) последовательно включены резисторы , б) параллельно включены резисторы
15. Последовательно включены три резистора: Ом; Ом; Ом. Чему равно общее сопротивление цепи? Какое падение напряжения будет на третьем резисторе, если к цепи приложено напряжение, равное 62 В? Ответ: 31 Ом, 12 В.
16. Резисторы, указанные в предыдущем вопросе, соединили параллельно и включили в цепь с напряжением 60 В. Чему равно общее сопротивление цепи и ток во втором резисторе. Ответ: 3 Ом, 4 А.
17. Две лампы мощностью 200 и 25 Вт, рассчитанные на напряжение 127 В, соединили последовательно и включили в сеть с напряжением 220 В. Какой накал будет у каждой лампы? Ответ: напряжение на лампах В, В. Свечение лампы мощностью 200 Вт практически отсутствует.
18. Сформулируйте второй закон Кирхгофа для замкнутого контура с несколькими ЭДС. Как в этом случае определяется знак каждой ЭДС?
19. Какую цепь называют сложной? Какие законы используют для ее расчета?
20. Сложная цепь содержит четыре узла и пять ветвей. Сколько уравнений для ее расчета нужно написать на основании первого и второго законов Кирхгофа? Ответ: 3 по первому закону Кирхгофа и 2 - по второму.
Раздел 3. Электромагнетизм
Теория магнетизма: магнитное поле, силовые линии магнитного поля, магнитная плотность силовых линий и её изменение. Свойства магнита. Поведение магнита в магнитном поле Земли. Магнитная защита. Закон Ампера. Магнитная индукция, магнитный поток, собственное и взаимное потокосцепление. Индуктивность. Магнитные свойства вещества. Магнитная проницаемость. Напряженность магнитного поля. Mагнитодвижущая сила. Правила для определения направления магнитного поля вокруг проводника с током. Энергия магнитного поля. Проводник с током в магнитном поле. Энергия магнитного поля. Проводник с током в магнитном поле. Механические силы в магнитном поле. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле. Конструкция электромагнитов и принципы работы. Меры предосторожности при хранении магнитов. Различные типы магнитных материалов. Магнитно-твердые, магнитно-мягкие материалы. Намагничивание ферромагнитных материалов. Магнитный гистерезис: петля гистерезиса, остаточная намагниченность, насыщение магнитных материалов, принудительное размагничивание.
Расчет магнитных цепей. Применение закона полного тока для расчета параметров магнитной цепи. Прямая и обратная задачи. Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Электродвижущая сила в проводнике, движущемся в магнитном поле, и влияние на ее величину скорости движения проводника. Закон Фарадея. Применение законов. Явление и ЭДС самоиндукции, явление и ЭДС взаимоиндукции. Влияние на взаимную индуктивность: количество витков в катушке, физический размер катушки, проницаемость катушки, расположение катушек относительно друг друга. Применение закона электромагнитной индукции в практике. Вихревые токи, их использование и способы ограничения
Задачи и вопросы для самопроверки
1. Что называют магнитным полем? Начертите магнитное поле вокруг прямолинейного проводника с током, кольцевого тока и катушки с током.
2. Дайте определение основных магнитных величин и их единиц измерения: индукции, магнитного потока, напряженности, абсолютной магнитной проницаемости, магнитной проницаемости, намагничивающей силы.
3. Выведите формулу для определения напряженности магнитного поля на осевой линии кольцевой катушки.
4. Напишите формулу, связывающую магнитную индукцию, напряженность и абсолютную магнитную проницаемость.
5. Определите индукцию магнитного поля, если на помещенный в поле проводник длиной 1 м с сопротивлением 10 Ом, присоединенный к источнику с напряжением на зажимах 50 В, действует сила 0,5 Н. Ответ: 0,1 Тл.
6. От каких величин зависит электромагнитная сила, действующая на проводник с током в магнитном поле? Как определить направление этой силы? В каких единицах выражают все величины, входящие в формулу для электромагнитной силы?
7. Определите напряженность магнитного поля, создаваемого катушкой, имеющей 100 витков, если через нее проходит ток 15 А, а длина средней силовой линии магнитного поля 2 м. Ответ: 750 А/м.
8. Какое разрывающее усилие действует на каждый метр алюминиевой оболочки двухжильного кабеля, если по его жилам, находящимся на расстоянии 10 мм друг от друга, проходит ток, равный 200 А? Магнитная проницаемость изоляции жил равна 1,0. Ответ: 0,8 Н/м.
9. В чем сущность намагничивания ферромагнитных материалов? Начертите начальную кривую намагничивания стали. Почему ее последний участок называют участком магнитного насыщения?
10. Какой характер имеет петля гистерезиса для магнитомягких и магнитотвердых материалов? Как зависят потери на гистерезис oт площади петли?
11. Опишите порядок расчета магнитной цепи, если заданы ее размеры и магнитный поток или индукция.
12. На стальном магнитопроводе помещена обмотка с числом витков, равным 800. Определите напряженность магнитного поля, если ток в обмотке равен 2 А, а длина средней магнитной линии составляет 0,2 м. Ответ: 8000 А/м.
13. Сформулируйте принцип электромагнитной индукции. Почему при движении проводника в магнитном поле происходит разделение зарядов в проводнике?
14. Как определить значение и направление ЭДС, наведенной в проводнике, движущемся в магнитном поле?
15. Сформулируйте закон Ленца.
16. Определите ЭДС в катушке с числом витков 250, если пронизывающий ее магнитный поток растет со скоростью 0,01 Вб/с. Ответ: -2,5 В.
17. Поясните сущность явления самоиндукции. От каких факторов зависит ЭДС самоиндукции? Какое направление имеет она при возрастании и убывании тока в цепи?
18. Найдите ЭДС самоиндукции в обмотке с индуктивностью 0,1 Гн, если ток в обмотке равномерно возрастает со скоростью 20 А/с. Ответ: -2 В.
19. Поясните принцип возникновения вихревых токов в стальных магнитопроводах электрических машин и трансформаторов. Какое влияние оказывают эти токи на работу машин?
Раздел 4. Электрические цепи переменного тока
Переменный ток, его определение. Период и частота переменного тока.
Фаза, начальная фаза, сдвиг фаз. Действующие значения тока, напряжения и ЭДС. Получение синусоидальной ЭДС. Угловая скорость и угловая частота. Изображение синусоидальных величин кривыми - синусоидами и вращающимися векторами. Векторная диаграмма.
Особенности цепей переменного тока. Цепь переменного тока с активным сопротивлением. Векторная диаграмма, кривые тока, напряжения и мощности. Средняя (активная) мощность. Цепь переменного тока с индуктивностью. Векторная диаграмма; кривые тока, напряжения и мощности. Реактивное индуктивное сопротивление. Средняя и максимальная (реактивная) мощности. Цепь переменного тока с емкостью.
Общий случай последовательного соединения активного, индуктивного и емкостного сопротивлений. Векторная диаграмма. Разложение напряжений на активные и реактивные составляющие. Резонанс напряжений, условие резонанса напряжений.
Общий случай параллельного соединения активно-индуктивных и емкостного сопротивлений. Векторная диаграмма. Разложение токов на активные и реактивные составляющие. Резонанс токов, условие резонанса токов. Технико-экономическое значение реактивной мощности в электрических системах. Использование конденсаторов для компенсации реактивной мощности.
Сравнение однофазной и трехфазной систем переменных токов. Генерирование трехфазной ЭДС. Четырехпроводная трехфазная система при соединении обмоток генератора и потребителей в звезду. Фазовые и линейные напряжения генератора и потребителя. Соотношение между фазовыми и линейными напряжениями. Равномерная и неравномерная нагрузки. Фазовые и линейные токи. Векторная диаграмма напряжений и токов. Нейтральный (нулевой) провод и его значение.
Соединение обмоток генератора в треугольник, недостатки этого соединения. Соединение потребителей в треугольник. Зависимость между фазовыми и линейными токами. Векторная диаграмма напряжений и токов. Мощность трехфазной цепи при соединении потребителей в звезду и треугольник.
Несинусоидальные периодические напряжения и токи: причины возникновения. Аналитическое выражение несинусоидальной величины в форме тригонометрического ряда. Действующая величина, коэффициент формы. Расчет электрической цепи при несинусоидальном периодическом напряжении на входе цепи Фильтры. Функционирование, применение и использование фильтров следующих типов: низкой частоты, высокой частоты, полосовые фильтры, заграждающие фильтры.
Практическое занятие № 2. Расчет цепей однофазного и трехфазного переменного тока.
Лабораторная работа № 2. Исследование цепей переменного тока с последовательным соединением катушки, конденсатора и резистора.
Задачи и вопросы для самопроверки
1. Каким образом можно получить синусоидальную ЭДС и от каких факторов зависит ее значение?
2. Что называют мгновенным, амплитудным и действующим значениями переменного тока и напряжения? К каким из этих значений относятся стандартные напряжения 127, 220, 380, 660 В?
3. Выведите зависимость частоты переменного тока от частоты вращения рамки и числа пар полюсов машины.
4. Определите период и частоту переменного тока, если угловая частота равна 314 рад/с. Ответ: 0,02 с, 50 Гц.
5. Что называют начальным фазовым углом и углом сдвига фаз? Как определить угол сдвига фаз между двумя ЭДС, пользуясь их волновыми диаграммами?
6. Как определить, какая из синусоидальных величин опережает по фазе другую?
7. Начертите графики тока, напряжения, мощности и векторную диаграмму для цепи с активным сопротивлением. Какой вид имеет закон Ома для такой цепи?
8. То же для цепи с индуктивностью; то же для цепи с емкостью.
9. То же для неразветвленной цепи с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью. Начертите для такой цепи треугольники напряжений, сопротивлений и мощностей.
10. В чем заключается явление резонанса напряжений? Каковы его последствия? Почему при резонансе напряжения на катушке и конденсаторе могут превышать напряжение сети?
11. В цепь переменного тока включен резистор с сопротивлением R=10 Ом. Ток и напряжение в цепи изменяются по законам . Определите показания амперметра, вольтметра и ваттметра, включенных в эту цепь. Ответ: 20 А, 220 В, 4400 Вт.
12. В цепь предыдущего примера включили катушку с индуктивностью L=0,01 Гн. Определите ее индуктивное сопротивление. Ответ: 3,14 Ом.
13. Определите сопротивление конденсатора емкостью 5 мкФ при частоте переменного тока 50 Гц. При какой частоте его сопротивление уменьшится в 10 раз? Ответ: 637 Ом, 500 Гц.
14. Конденсатор и электрическую лампу соединили последовательно и включили в сеть переменного тока с напряжением 220 В и частотой 50 Гц. Какую емкость должен иметь конденсатор, чтобы лампа мощностью 60 Вт и напряжением 127 В имела нормальный накал? Ответ: 8,3 мкФ.
15. Начертите векторную диаграмму цепи при параллельном соединении реальной катушки и конденсатора без потерь.
16. Как определить ток в неразветвленной части цепи при параллельном соединении сопротивлений?
17. Напишите условие наступления в цепи резонанса токов и начертите для такого случая векторную диаграмму. В цепи реальная катушка и конденсатор без потерь.
18. Почему повышение реактивной мощности потребителя приводит к необходимости увеличивать установленную мощность генераторов и трансформаторов?
19. Что называют коэффициентом реактивной мощности?
20. Какую реактивную мощность называют оптимальной?
21. Предприятие потребляет активную мощность Р = 1000 кВт и реактивную Q = 800 кВАР. Энергосистема задает предприятию оптимальную реактивную мощность кВАР. Определите необходимую мощность конденсаторной батареи для выполнения предписания энергосистемы. Чему равен коэффициент реактивной мощности до установки батареи конденсаторов и после ее установки? Ответ: кВАР; tgj=0,8; , .
22. Какими преимуществами обладает трехфазная система перед однофазной?
23. Как получить трехфазную систему ЭДС? Какие стандартные напряжения используются для трехфазных цепей?
24. Начертите схемы несвязанной и связанной систем; для связанной системы - при соединении обмоток генератора и потребителя звездой и треугольником. Покажите на схеме фазные и линейные напряжения.
25. Приведите соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами при соединении звездой и треугольником.
26. Каждая фаза обмотки трехфазного электродвигателя рассчитана на напряжение 380 В. Как следует соединить обмотки при линейном напряжении сети 380 и 660 В?
27. Три одинаковых резистора соединили звездой и включили в сеть с линейным напряжением . Затем резисторы соединили треугольником и включили в ту же сеть. Во сколько раз изменились линейные токи при таком переключении резисторов? Ответ: в 3 раза.
28. В каких случаях применяют четырехпроводную систему? Какова в ней роль нулевого провода?
29. К трехфазной сети с нулевым проводом присоединена несимметричная нагрузка: в фазу А включены активное сопротивление Ом и индуктивное Ом, в фазу B - емкостное сопротивление Ом, в фазу С - активное сопротивление Ом. Нагрузка соединена звездой. Линейное напряжение сети В. Определите линейные токи, начертите векторную диаграмму, из которой графически найдите ток в нулевом проводе. Ответ: А; = 44 А; А; А.
30. Начертите в масштабе векторную диаграмму напряжений и токов потребителя при симметричной нагрузке и соединении треугольником. Из диаграммы графически определите линейные токи. Потребитель в каждой фазе содержит активное сопротивление R = 4 Ом и индуктивное = 3 Ом. Линейное напряжение сети = 220 В. Ответ: А.
31. Почему в нулевой провод не разрешается устанавливать предохранитель? Является ли аварийным режимом обрыв нулевого провода при соединении трехфазного генератора и потребителя: а) при симметричной нагрузке; б) при несимметричной нагрузке?
32. Как определить активную, реактивную и полную мощности в трехфазной цепи при симметричной и несимметричной нагрузках?
33. Определите активную мощность трехфазного потребителя, соединенного звездой, имеющего в каждой фазе активное и индуктивное сопротивления. Полное сопротивление фазы равно 9 Ом, коэффициент мощности фазы . Линейное напряжение сети = 380 В. Ответ: 11,25 кВт.
Раздел 5. Электрические машины
Назначение трансформаторов и их применение. Устройство и принцип действия однофазного трансформатора. Параметры, характеризующие работу трансформатора: ЭДС обмоток, коэффициент трансформации, уравнение ЭДС, уравнение токов, зависимость токов в первой обмотке от токов во второй. Режимы холостого хода и короткого замыкания. Работа трансформаторов под нагрузкой. Равновесие намагничивающих сил обмоток. Упрощенная векторная диаграмма трансформатора: внешняя характеристика. Понятие о процентном изменении напряжения, номинальные токи и напряжения трансформатора. Номинальная мощность трансформатора. Потери энергии и КПД трансформаторов.
Понятие о трехфазных трансформаторах, измерительных трансформаторах, автотрансформаторах и сварочных трансформаторах. Их особенности.
Назначение машин переменного тока. Асинхронные электродвигатели. Получение вращающегося магнитного поля в трехфазных асинхронных электродвигателях. Статор электродвигателя и его обмотки. Ротор электродвигателя и его обмотки. Принцип работы трехфазного асинхронного электродвигателя. Частота вращения магнитного поля статора и частота вращения ротора. Скольжение. ЭДС, сопротивление и ток в обмотках статора и ротора. Вращающий момент асинхронного электродвигателя и зависимость его от скольжения и напряжения на зажимах электродвигателя. Механические характеристики. Пуск в ход трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым и фазным роторами. Регулирование частоты вращения трехфазных электродвигателей. Однофазный электродвигатель. Потери и КПД асинхронного электродвигателя. Синхронный генератор. Синхронный электродвигатель. Их устройство, работа, свойства и область применения.
Общее устройство электрических машин постоянного тока, основные элементы конструкции и их назначение. Обратимость машин. Принцип работы машины постоянного тока.
Генератор постоянного тока с независимым возбуждением, его схема и характеристики (холостого хода и внешняя). Самовозбуждение генераторов постоянного тока. Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением, его схема и внешняя характеристика. Генератор постоянного тока со смешанным возбуждением при согласном и встречном соединениях обмоток возбуждения: внешние характеристики, потери, КПД.
Электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением, его схема. Пуск двигателя, роль пускового и регулировочного реостатов. Вращающий момент и зависимость его от тока якоря и магнитного потока. Связь между вращающим моментом, мощностью и частотой вращения. Механическая характеристика двигателя с параллельным возбуждением. Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением. Реверсирование электродвигателей постоянного тока. Потери и КПД двигателей постоянного тока. Краткие сведения о двигателях постоянного тока с последовательным и смешанным возбуждением.
Области применения машин постоянного тока.
Практическое занятие № 4. Расчет параметров машин переменного тока.
Задачи и вопросы для самопроверки
1. Поясните роль трансформатора в энергетической системе при передаче и распределении электрической энергии.
2. Укажите назначение и устройство основных элементов трансформатора.
3. Поясните принцип действия трансформатора. Почему магнитопровод должен быть изготовлен из ферромагнитного материала и по возможности иметь минимальный зазор?
4. Почему коэффициент трансформации можно практически определить отношением напряжений обмоток именно при холостом ходе трансформатора?
5. Выведите формулу для определения ЭДС, наводимых в обмотках трансформатора. Почему в формулу должна входить частота тока?
6. Определите число витков вторичной обмотки трансформатора, если при магнитном потоке в магнитопроводе = 0,001 Вб и частоте тока в сети f = 50 Гц в обмотке наводится ЭДС = 220 В. Как изменится масса трансформатора, если частоту тока увеличить вдвое, а ЭДС обмоток оставить прежними? Ответ: число витков - 990.
7. Определите коэффициент трансформации однофазного трансформатора, если амплитуда магнитной индукции в нем = 0,8 Тл, сечение магнитопровода Q = 11,5 см2, число витков вторичной обмотки = 18. Трансформатор включен в сеть с напряжением = 220 В и частотой тока f = 50 Гц. Ответ: 60.
8. Как объяснить постоянство основного магнитного потока при изменении нагрузки трансформатора?
9. Дайте определение номинальных параметров трансформатора: мощности, напряжений обмоток, токов.
10. Номинальное напряжение вторичной обмотки (напряжение при холостом ходе) равно 400 В. Потери напряжения в трансформаторе при нагрузке составили 20 В. Чему равно напряжение на вторичной обмотке нагруженного трансформатора?
11. Трансформатор с номинальной мощностью = 10 кВА имеет номинальное вторичное напряжение = 400 В. Найдите полезную мощность и коэффициент нагрузки, если при коэффициенте мощности вторичный ток = 24 А. Потерями в трансформаторе пренебречь. Ответ: 7,84 кВт; 0,91.
12. Число витков первичной обмотки = 100, вторичной = 500. Определите напряжение холостого хода вторичной обмотки, если трансформатор включен в сеть с напряжением 220 В. Найти вторичный ток, если при подключении ко вторичной обмотке активной нагрузки первичный ток = 10 А. Потерями в трансформаторе пренебречь. Ответ: 1100 В; 2 А.
13. Начертите и поясните векторные диаграммы трансформатора в режиме холостого хода и при нагрузке.
14. Какие неисправности могут вызвать понижение вторичного напряжения трансформатора?
15. Какие потери мощности имеют место в трансформаторе при нагрузке?
16. Напишите формулу для определения КПД трансформатора при любой нагрузке. Как изменится КПД при повреждении изоляции пластин магнитопровода?
17. Определите КПД трехфазного трансформатора номинальной мощностью = 630 кВА, работающего с номинальной нагрузкой при коэффициенте мощности потребителя . Потери в стали кВт, потери в обмотках = 12,2 кВт. Ответ: 97,5%.
18. Каково назначение масла в трансформаторе? Что произойдет с трансформатором, если в результате повреждения бака масло вытекло из него?
19. Поясните принцип действия и область применения автотрансформатора.
20. Почему недопустимо размыкание вторичной обмотки трансформатора тока при нагрузке? Почему у трансформатора напряжения, или обычного силового трансформатора, такое размыкание безопасно?
21. Каковы особенности устройства сварочных трансформаторов?
22. Каково назначение основных частей машины постоянного тока: cтанины, полюсов, якоря, коллектора, обмоток?
23. Выведите формулу для определения ЭДС генератора. Каким образом можно регулировать значение ЭДС?
24. Определите ЭДС четырехполюсного генератора, если частота вращения якоря равна 1500 об/мин, магнитный поток полюса составляет 0,01 Вб, а отношение числа активных проводников обмотки якоря к числу пар параллельных ветвей равно 450. Ответ: 225 В.
25. Выведите формулу для электромагнитного момента машины постоянного тока.
26. Определите сопротивление нагрузки генератора с независимым возбуждением, если ток якоря равен 40 А при ЭДС 240 В и сопротивлении обмотки якоря 0,5 Ом. Ответ: 5,5 Ом.
27. В чем заключается явление реакции якоря, каковы ее последствия для генератора и двигателя?
28. Поясните принцип самовозбуждения машины постоянного тока. В каких случаях машина может не возбудиться?
29. Начертите схемы генераторов постоянного тока с независимым, параллельным и смешанным возбуждением и поясните назначение каждого элемента схемы.
30. Какой вид имеют характеристики холостого хода и внешняя у генератора с независимым возбуждением? Какие причины снижают напряжение на выводах такого генератора при увеличении нагрузки?
31. Найдите ток якоря генератора с независимым возбуждением с сопротивлением цепи якоря 1,0 Ом и напряжением холостого хода 230 В, если сопротивление нагрузки составляет 10, 20, 50 Ом. Постройте в масштабе внешнюю характеристику. Ответ: 21 А; 11 А; 4,5 А.
32. Укажите три причины снижения напряжения генератора с параллельным возбуждением при увеличении нагрузки.
33. Найдите полезную мощность генератора, если при напряжении на выводах 110 В ток нагрузки равен 50 А. Ответ: 5,5 кВт.
34. При полезной мощности генератора 10 кВт его КПД равен 90%. Определите суммарные потери мощности в генераторе. Ответ: 1,11 кВт.
35. Поясните принцип действия электродвигателя постоянного тока. Каково назначение коллектора у двигателя?
36. Какова роль противо-ЭДС, наводимой в якоре электродвигателя? Почему в момент пуска велик пусковой ток?
37. Начертите схему электродвигателя с параллельным возбуждением. Каково назначение обоих реостатов?
38. Якорь двигателя постоянного тока вращается с частотой 1500 об/мин. Магнитный поток полюса равен 0,01 Вб. Противо-ЭДС двигателя составляет 220 В. Определите число полюсов, если отношение числа активных проводников на якоре к числу пар параллельных ветвей обмотки равно 440. Ответ: 8.
39. Начертите и поясните рабочие характеристики двигателя с параллельным возбуждением. Почему в области больших нагрузок график момента отклоняется от прямой?
40. Начертите зависимость частоты вращения и момента двигателя с последовательным возбуждением от полезной нагрузки на валу. Почему двигатель с такими характеристиками широко применяется в тяговых установках?
41. Перечислите способы регулирования частоты вращения двигателя с параллельным возбуждением. Какой способ применяется наиболее часто?
42. Какими способами чаще всего регулируют частоту вращения двигателя с последовательным возбуждением?
43. Какие виды потерь имеют место в машине постоянного тока?
44. По каким формулам определяют КПД генератора и двигателя постоянного тока? При какой нагрузке КПД достигает максимума?
45. К двигателю с параллельным возбуждением подведено напряжение 220 В. Чему равна подводимая мощность, если ток якоря равен 25 А, а сопротивление обмотки возбуждения 80 Ом? Ответ: 6,1 кВт.
46. Ток в цепи якоря двигателя с последовательным возбуждением равен 20 А. Найдите противо-ЭДС, наводимую в якоре, электромагнитную мощность и подводимую к двигателю мощность, если сопротивление обмотки якоря 0,5 Ом, обмотки возбуждения 1,5 Ом, а напряжение на выводах двигателя 440 В. Ответ: 400 В; 8 кВт; 8,8 кВт.
47. Найдите сопротивление обмотки якоря двигателя с параллельным возбуждением, если наибольшее сопротивление пускового реостата равно 5 Ом, а ток в момент пуска составил 20 А при напряжении в сети 110 В. Ответ: 0,5 Ом.
48. Построите механическую характеристику двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением, если известны его номинальные данные: кВт, об/мин, В, А, 0м.
49. Поясните получение вращающегося магнитного поля в асинхронном электродвигателе. От чего зависит его частота вращения?
50. Какое число пар полюсов должен иметь асинхронный двигатель, если частота тока в сети 50 Гц, а частота вращения магнитного поля статора равна 600 об/мин? Ответ: 5.
51. Поясните принцип действия асинхронного двигателя. Почему такой двигатель называют асинхронным?
52. Что называют скольжением? Почему увеличение нагрузки на валу вызывает увеличение скольжения?
53. Номинальная частота вращения ротора 735 об/мин. Чему равно скольжение ротора, если частота тока в сети 50 Гц? Ответ: 2%.
54. Напишите формулы для определения ЭДС в фазе статора, неподвижного и вращающегося ротора.
55. Магнитный поток асинхронного двигателя равен 0,018 Вб. В фазе обмотки статора наводится ЭДС, равная 380 В. Обмотки статора соединены звездой. Обмоточный коэффициент равен 0,95. Определите число витков фазы статора, если частота тока в сети 50 Гц. Ответ: 100.
56. Число витков фазы обмотки статора 70, ротора 40, а обмоточные коэффициенты равны 0,95 и 0,965 соответственно. Определите ЭДС, наводимые в обмотках статора, неподвижного и вращающегося ротора, если магнитный поток равен 0,015 Вб, а скольжение ротора 0,022. Частота тока в сети 50 Гц. Ответ: 220 В; 128 В; 2,8 В.
57. Определите индуктивное сопротивление фазы обмотки неподвижного ротора, если известны следующие величины: активное сопротивление фазы ротора 5 Ом; наводимая ЭДС 110 В; ток в роторе 10 А. Ответ: 9,8 Ом.
58. Напишите формулы для определения тока в неподвижном и вращающемся роторе асинхронного двигателя.
59. Активное и индуктивное сопротивления фазы неподвижного ротора равны 0,45 и 1,9 Ом соответственно. Определите ток в фазе ротора при пуске и при работе со скольжением 0,05, если в фазе ротора наводится ЭДС, равная 10 В, при работе с упомянутым скольжением. Ответ: 102 А; 21,7 А.
60. На графике зависимости вращающего момента от скольжения покажите устойчивую и неустойчивую области. Почему их так называют?
61. Что называют способностью двигателя к перегрузке и кратностью пускового момента?
62. С помощью зависимости вращающего момента от скольжения поясните причину увеличения тока двигателя при снижении напряжения в сети и постоянной нагрузке.
63. Ротор асинхронного двигателя вращается с частотой 1440 об/мин, двигатель потребляет из сети мощность 55 кВт. Определите мощность на валу двигателя и развиваемый момент, если суммарные потери в двигателе равны 5 кВт. Ответ: 50кВт; 330 Нм.
64. Определите мощность, подводимую к двигателю с фазным ротором, а также ток в обмотках статора при соединении их звездой и треугольником, если при номинальном режиме полезная мощность на валу равна 6,3 кВт, напряжение в сети 380/220 В, КПД двигателя 0,88, а коэффициент мощности 0,69. Ответ: 7,15 кВт; 15,8 А; 15,8 А.
65. В цепь ротора асинхронного двигателя включили реостат. Изменится ли при этом скольжение, если момент на валу остался прежним?
66. Напряжение сети понизилось на 10%. Как изменится при этом вращающий момент асинхронного двигателя? Ответ: уменьшится на 19%.
67. Какие схемы пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым и фазным ротором вам известны? Их особенности.
68. Почему включение реостата в цепь ротора асинхронного двигателя увеличивает пусковой момент и снижает пусковой ток?
69. Какие способы регулирования частоты вращения асинхронного двигателя вам известны?
70. Какие потери имеют место в асинхронном двигателе при работе и в режиме холостого хода?
71. Поясните устройство и принцип действия синхронной машины. Может ли ротор такой машины вращаться асинхронно?
72. Определите число пар полюсов синхронного генератора, если частота вращения ротора равна 500 об/мин, а частота тока в сети 50 Гц. Ответ: 6.
73. Как производится пуск синхронных двигателей?
74. Как можно регулировать частоту вращения синхронного двигателя?
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ