Розрахункова схема генератора

Тематичний

Навчально-методичний комплекс

дисципліни

«Електротехніка, електроніка
та мікропроцесорна техніка»

для студентів

Тема 6

ЕЛЕКТРИЧНІ машини
ПОСТІЙНОГО струму

Мелітополь, 2012

ВСТУП

«Електротехніка, електроніка та міропроцесорна техніка» є фундаментальною дисципліною, на базі якої вивчаються всі інші електротехнічні дисципліни навчального плану спеціальності. У свою чергу фізика та вища математика є базовими для дисципліни «Електротехніка, електроніка та міропроцесорна техніка».

Важливу роль відіграють знання фізичних явищ і законів, зокрема семи електромагнітних: електризації тіл, взаємодії зарядів, електричного струму, теплової дії електричного струму, електромагнетизму, електромагнітної індукції, електромагнітної сили. Тому в тематичному навчально-методичному комплексі дисципліни для студента (ТНМКДС) використовуються основні вихідні знання цих явищ і законів.

ТНМКДС виконано таким чином, щоб студенти мали можливість самостійно вивчити курс електротехніки і електроніки за допомогою базового підручника. Для цього кожна тема дисципліни містить завдання для самостійної пізнавальної діяльності студентів: інформаційно-репродуктивні, практично-стереотипні, логічно-поянтійні, експериментальні, тематичні комплексні кваліфікаційні. Експериментальні дослідження пропонується проводити студентам під керівництвом викладача, для чого вони вичають принципову електричну схему експериментальної установки, продумують, як необхідно провести експеримент і проаналізувати отримані результати. Комплексні кваліфікаційні задання студенти виконують самостійно у відповідності до свого варіанту для чого у ТНМКДС наведено алгоритм розв’язання цих завдань. Всі вказані вище завдання виконуються студентами до початку відповідних занять, у противному випадку студент до занять не допускається. На заняттях в лабораторії проводиться детальний розгляд вивчаємого матеріалу за активної участі студентів. Наприкінці лабораторних занять студенти отримують бали за свою роботу в аудиторії пропорційно позитивній участі у занятті.

Для успішного вивчення курсу електротехніки і електроніки необхідно послідовно та ритмічно виконувати програму, прагнучи повного розуміння матеріалу, що викладається, не пропускаючи жодного розділу, тому що курс електротехніки, електроніки та мікропроцесорної техніки є цільним і безперервним.

Завдання інформаційно-репродуктивні, практично-стереотипні та логічно-понятійні виконуються студентами самостійно в наступному порядку:

- прочитуються й усвідомлюються по базовому підручнику розділи, з яких складені завдання;

- по черзі на поставлені в таблицях запитання й завдання знаходяться, на думку студентів, правильні відповіді з таблиць із такими ж номерами та індексом «а»;

- знайдені номери правильних відповідей проставляються у вихідні таблиці.

Студенти мають можливість переконатися в тому, що вони успішно освоїли навчальний матеріал. Для цього вони окремо підсумовують номери правильних відповідей на непарні запитання та завдання й окремо підсумовують номери правильних відповідей на парні запитання та завдання. Від першої суми віднімають другу суму й одержують певне число. Якщо отримане число збігається із тим числом, що приводиться наприкінці кожної таблиці, то це говорить про повне засвоєння вивченого навчального матеріалу. У випадку розбіжності чисел, отриманих студентом і наведених наприкінці таблиць, студенти повинні розуміти, що навчальний матеріал ними повністю не засвоєний. Тому студентам необхідно повторно опрацювати даний навчальний матеріал.

Таким чином, даний ТНМКДС сприяє самостійній пізнавальній діяльності студентів на трьох рівнях: знань, умінь і творчого мислення, забезпечуючи як вивчення навчального матеріалу, так і розвиток мислення, що є основною вимогою кредитно-модульної системи освіти.

Графік наскрізної самостійної пізнавальної діяльності
студентів з дисципліни
«Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна техніка»

№ п/п	Номери занять Види завдань
	Тема і розділи теоретичного матеріалу	Т.6 6.1 – 6.7	Т.6 6.8 – 6.15
	Номери таблиць навчаюче-контролюючих завдань	6.1 – 6.5	6.6 – 6.11
	Номери лабораторних робіт	6.1	6.2
	Номери індивідуальних (логічно-понятійних) завдань		6.12
	Номер тематичного комплексного кваліфікаційного завдання		ККЗ 6

Тема 6

ЕЛЕКТРИЧНІ МАШИНИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ

6.1 Побудова і принцип дії машинного генератора

Завдання інформаційно-репродуктивного характеру

Таблиця 6.1

Номер запитання, завдання	Запитання, завдання	Номер вірної відповіді
1.	У чому суть явища електромагнетизму?
2.	Сформулюйте закон електромагнетизму.
3.	Запишіть математично закон електромагнетизму.
4.	У чому суть явища електромагнітної індукції?
5.	Сформулюйте закон електромагнітної індукції.
6.	Запишіть математично та розшифруйте закон електромагнітної індукції.
7.	Яка електрична машина називається генератором постійного струму?
8.	Складіть і опишіть конструктивну схему найпростішого генератора постійного струму.
9.	Опишіть принцип дії найпростішого генератора постійного струму.
10.	Яке призначення колектора та щіткового механізму в генератора постійного струму?
11.	Сформулюйте правило «правої руки».
12.	Як визначити електрорушійну силу, яку розвиває генератор?
13.	Що таке незалежне збудження генератора постійного струму?
14.	Що таке самозбудження генератора постійного струму?

У разі вірного виконання завдань Σ_{непарних} – Σ_парних = 1.

Таблиця 6.1а

Номер відповіді	Відповіді
1.	При обертанні витка в магнітному полі виникає явище електромагнітної індукції та у ньому наводиться е.р.с. При підключенні до нього навантаження у витку буде протікати електричний струм.
2.	У магнітному полі постійних магнітів (N – S) поміщений виток, який укріплений на осі. До двох кінців витка прикріплені металеві півкільця, на які накладаються щітки (ковзні контакти), до яких підключається навантаження Rнав. N S w Rнав I Iз
3.	Якщо обмотка збудження та обмотка якоря включені незалежно одна від іншої: затискачі обмотки збудження підключають до стороннього джерела постійної е.р.с., а до затискачів обмотки якоря підключають навантаження.
4.	Випрямлення електрорушійної сили, що індуцирується в обмотці якоря (тобто перетворення змінної е.р.с. у постійну е.р.с.).
5.	Якщо різниця потенціалів на затискачах обмотки збудження створюється е.р.с., що індуцирується в обмотці якоря.
6.	.
7.	Якщо розташувати праву руку так, щоб силові лінії магнітного поля входили в долоню, а великий відігнутий палець збігався з напрямом руху витка, то чотири пальці будуть показувати напрям е.р.с., що індуцирується у витку.
8.	Навколо провідника з електричним струмом утворюється магнітне поле.
9.	Електрична машина, у якій механічна енергія обертового вала перетворюється в електричну енергію.
10.	.
11.	У провідному контурі, який пронизується змінним магнітним полем, наводиться електрорушійна сила.
12.	y = w∙Ф = L∙I .
13.	Значення е.р.с., що індуцирується у контурі, прямо пропорційно кількості витків контуру та швидкості зміни магнітного потоку, що пронизує контур.
14.	Потокозчеплення (добуток кількості витків котушки на пронизуючий їх магнітний потік) прямо пропорційно індуктивності котушки та силі струму, що протікає в котушці.

6.2 Фізичні явища та процеси в елементах конструкції генератора

6.3 Енергетична діаграма генератора

Завдання інформаційно-репродуктивного характеру

Таблиця 6.2

Номер запитання, завдання	Запитання, завдання	Номер вірної відповіді
1.	Перелічте фізичні явища, які спостерігаються в механічній системі генератора постійного струму.
2.	Перелічте фізичні явища, які спостерігаються в колі збудження генератора постійного струму.
3.	Перелічте фізичні явища, які спостерігаються в колі якоря генератора постійного струму.
4.	Перелічте фізичні явища, які спостерігаються в магнітопроводі генератора постійного струму.
5.	Складіть енергетичну діаграму генератора постійного струму.
6.	Запишіть рівняння механічних втрат.
7.	Запишіть рівняння електричних втрат.
8.	Запишіть рівняння втрат у магнітопроводі якоря.
9.	Які ще види втрат виникають у генераторі постійного струму?
10.	Запишіть формулу механічної потужності на валу генератора постійного струму.
11.	Запишіть формулу електричної потужності, що віддається генератором постійного струму в мережу.
12.	Запишіть формулу для визначення коефіцієнта корисної дії генератора постійного струму.

У разі вірного виконання завдань Σ_{непарних} – Σ_парних = –6.

Таблиця 6.2а

Номер відповіді	Відповіді
1.	DРел = DРз + DРя + DРщ = Rз∙I2з + Rя∙I2я + Rщ∙I2я .
2.	Додаткові втрати.
3.	.
4.	Рмх = М∙w .
5.	DРмг = DРвх.я + DРгс.я.
6.	Рел = Rнав∙I2.
7.	Електромагнітної індукції, електричного струму, електромагнітної сили (гальмівної), електромагнетизму, теплової дії струму.
8.	Тертя в підшипниках, тертя між колектором і щітками, тертя якоря об повітря.
9.	Електромагнітної індукції, вихрових струмів, електромагнітної сили, теплової дії вихрових струмів, гістерезису, теплової дії гістерезису.
10.	Електричного струму, електромагнетизму, теплової дії струму.
11.	DРмх = DРпідш + DРщіт + DРвент .
12.	DРел Рмх Рел DРмх DРмг DРд

Розрахункова схема генератора

6.5 Зовнішня характеристика генератора