- •Какие гармоники эдс наиболее сильно проявляются, и каким способом уничтожается каждая из них?
- •Что такое зубцовые гармоники и как их уменьшить?
- •По какому принципу моменты от высших гармоник подразделяют на асинхронные и синхронные, какие из них более опасны?
- •Как выглядит механическая характеристика ад с учетом высших гармоник поля с асинхронными моментами?
- •Как выглядит механическая характеристика ад с учетом высших гармоник поля с синхронными моментами?
- •При какой обмотке (фазной или короткозамкнутой) моменты от высших гармоник меньше и почему?
- •При какой обмотке (фазной или короткозамкнутой) моменты от высших гармоник больше и почему?
- •Какие зависимости называют рабочими характеристиками ад?
- •Какой вид имеют рабочие характеристики ад?
- •Почему зависимость мощности на валу ад от электромагнитного момента отличается от линейной?
- •Почему при малых нагрузках cos φ увеличивается, а при больших уменьшается?
- •Как работает ад при несимметрии сопротивлений фаз ротора?
- •Как влияет несимметрия питающего напряжения на работу ад?
- •Каковы особенности работы трехфазного ад при несинусоидальном питающем напряжении?
Занятие 11. Назначение и конструкция асинхронной машины.
-
Что образует магнитопровод АМ, где и как расположены обмотки АМ?
Магнитопровод образуют статор и ротор, изготовленные из листовой электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Обмотки расположены в пазах статора и ротора.
-
Какого типа бывает обмотка ротора АМ, какая из них наиболее распространена?
Обмотка бывает короткозамкнутой и фазной. Наиболее распространена короткозамкнутая обмотка.
-
Зачем нужны пазы, какие виды пазов используются в электрических моашинах?
В пазах располагаются обмотки статора и ротора, при этом достигается лучшая магнитная связь обмоток. Виды: Открытые, Полуоткрытые, Закрытые, Полузакрытые.
-
Как степень открытости паза влияет на поток рассеяния и на эквивалентный воздушный зазор?
Чем больше открыты пазы, тем меньше поток пазового рассеивания и больше эквивалентный воздушный зазор.
-
Что такое коэффициент воздушного зазора и когда он равен единице?
КВЗ - показывает увеличение зазора в зависимости от степени открытости пазов ротора и статора: Kв=Kв1*Кв2
При закрытых пазах Кв=1;
В остальных Кв>1.
-
В чем разница сосредоточенных и распределенных обмоток АМ?
В сосредоточенной обмотке каждая катушечная группа имеет 1 катушку. В распределеннoй - от 2 и более катушек.
-
Что такое катушка и секция?
Последовательно соединенные несколько витков, уложенных в одну пару пазов и имеющие кроме изоляции каждого проводника ещё и общую изоляцию от стенок паза – катушка или секция.
-
Что такое катушечная группа?
Катушечная группа – катушки фазы, лежащие в соседних пазах под одной парой полюсов и соединенные последовательно.
-
Что такое полюсное деление?
Полюсное деление – часть длины окружности статора, приходящее на один полюс.
-
Что такое зубцовое деление?
Зубцовое деление - часть длины окружности, приходящееся на одну пару паз – зубец.
-
Что такое активные и лобовые части обмоток, где они расположены?
Активные – те, которые лежат в пазах. Они непосредственно участвуют в преобразовании энергии.
Лобовые – на торцевых частях статора.
-
Что такое шаг обмотки, какие типы шага бывают, с каким шагом АМ наиболее распространены?
Шаг обмотки – расстояние между началом и концом секции.
Шаги- диаметральный, укороченный и удлиненный.
С укороченным чаще всего.
-
Скольким электрическим градусам равен один геометрический градус, и в какой АМ они совпадают?
Один геометрический градус = Р электрических.
-
Как подразделяются обмотки АМ в зависимости от схемы и формы катушек?
- Петлевые;
- Волновые.
-
Зачем нужно отгибать лобовые соединения вверх или вниз, как подразделяются в зависимости от этого обмотки АМ?
Чтобы вставлять и вынимать ротор.
-двухплоскостные;
-трехплоскостные.
-
Почему большинство АМ имеют двухслойную обмотку?
В однослойных обмотках всегда диаметральный шаг (=1 полюсному делению). В двухслойных обмотках можно сделать ускоренный шаг, из-за чего уменьшаются высшие гармоники МДС в двигателях.
-
Зачем в обмотке используются параллельные ветви проводов?
При повышении мощности двигателя увеличивается ток в фазе. Применение параллельных ветвей позволяет использовать провода меньшего сечения.
-
На какие составляющие подразделяют поля рассеяния обмоток АМ?
Фтп – поток пазового рассеивания (между стенками паза);
Фтл – лобового рассеивания;
Фд – дифференциального рассеивания
-
Что такое индуктивное сопротивление рассеяния обмотки АМ?
Индуктивное сопротивление рассеяния – коэффициент пропорциональности между током в обмотке и ЭДС рассеяния.
-
Из чего состоит магнитная проводимость контуров потока рассеяния обмотки АМ?
Из магнитной проводимости для потоков пазового, лобового, дифференциального рассеивания: .
Занятие 12. ЭДС и МДС обмоток машин переменного тока.
-
Как найти мгновенное значение ЭДС в проводнике обмотки при вращении в магнитном поле?
– нормальная составляющая индукции.
-
Почему гармоники поля АМ называют пространственными?
Гармоники поля называются пространственными, так как распределение индукций этих гармоник является функцией пространственной координаты и от времени не зависит.
-
Что такое коэффициент укорочения обмотки, как этот коэффициент влияет на ЭДС витка и катушки?
Учитывает уменьшение ЭДС при укорочении шага обмотки.
-
Как определить ЭДС витка и ЭДС катушки через поток?
ЭДС катушки: .
ЭДС витка: .
-
Что такое коэффициент распределения обмотки, как этот коэффициент влияет на ЭДС катушечной группы?
- характеризует уменьшение ЭДС катушечной группы вследствие распределения обмотки на каждом полюсном делении по q пазам.
Eq=4,44fФw*qKyKp.
-
Как определить ЭДС катушечной группы через поток?
Eq=4,44fФw*qKyKp
-
Из-за чего улучшается форма кривой ЭДС при укорочении шага?
Из-за того, что вследствие укорочения шага, происходит резкое уменьшение ЭДС высших гармоник, индуцируемых в секции, по сравнению с ЭДС первой (основной) гармоники.
-
Из-за чего улучшается форма кривой ЭДС при увеличении числа пазов на полюс?
При этом сильно уменьшается коэффициент распределения Kp и ЭДС. ЭДС катушек катушечных групп для n-х гармоник будут сдвинуты относительно друг друга на угол, в n раз больший, чем для первой гармоники, из-за чего их сумма уменьшается.
-
Какие гармоники эдс наиболее сильно проявляются, и каким способом уничтожается каждая из них?
3-я, 5-я, 7-я
При укорочении шага на 1/v часть полюсного деления в кривой ЭДС полностью исчезает v-я гармоник. Если укоротить на 1/5Ʈ, то исчезнет пятая гармоника, при этом так же уменьшается ЭДС других гармоник.
3-я уничтожается соединением трехфазной обмотки в Y.
Для ослабления пятой и седьмой шаг выбирают 4/5 Ʈ<y<6/7 Ʈ.
-
Что такое зубцовые гармоники и как их уменьшить?
Искажение кривой МДС вызывается пульсациями магнитного поля вследствие зубчатого строения статора и ротора. Там, где зубец располагается под зубцом – индукция увеличивается. Там, где под зубцом паз или под пазом паз – индукция уменьшается. В результате кривая распределения имеет пилообразный характер, а в магнитном поле появляются гармоники – зубцовые. Для уменьшения применяют скос пазов. Если скос на статоре – на одно зубцовое деление ротора, если на роторе – на одно зубцовое деление статора.
-
Что такое коэффициент скоса?
Коэффициент скоса – это отношение геометрической суммы ЭДС к арифметической.
Показывает уменьшение ЭДС при скосе.
-
Что такое обмоточный коэффициент?
Kоб=Кр*Ку.
-
За счет чего можно получить близкую к синусоидальной форму ЭДС и МДС в электрических машинах переменного тока?
За счет укорочения шага обмотки; увеличение числа пазов на полюс, скоса пазов.
-
Как найти ЭДС фазы через поток с учетом мер по улучшению формы этой кривой?
ЭДС фазы обмотки от поля первой гармоники: E1=4,44fwKy1Kp1Ф.
-
Что такое коэффициент распределения?
-
Какой примерный вид имеет кривая напряженности магнитного поля, его индукции и МДС вдоль зазора АМ для одной фазы, состоящей из минимального числа катушек?
-
Как распределение обмотки и укорочение шага влияет на форму кривой МДС фазы и МДС трехфазной обмотки?
Делает более синусоидальной форму кривой МДС.
-
Что представляет собой основная гармоническая результирующей МДС трехфазной обмотки? Как соотносится её амплитуда с амплитудой MДC фазы?
.
-
Что представляют собой высшие гармоники результирующей МДС трехфазной обмотки?
МДС 3 фазной обмотки при симметричной нагрузке не содержит гармоник кратных трем и состоит из прямых гармоник (1,7,13,19…) и обратных (5,11,17…).
-
Что такое АД с вывернутой фазой, в чем особенность его работы?
АД, у которого начало и конец фаз перепутаны.
Возникают 2 МДС – обратная и прямая.
Ротор вращается в обратную сторону с малой скоростью и издается шум.
Занятие 13. Физические процессы в АМ.
-
На чем основан принцип действия машины переменного тока?
На физических законах взаимодействия магнитного поля и помещенного в это поле проводника, по которому проходит электрически ток, и на явления возникающих при движении этого проводника в магнитном поле.
-
В чем принцип действия АД?
Обмотка статора подключается к трёхфазной сети переменного тока. Под действием напряжения, в ней протекает переменный ток, создаются МДС и вращаются магнитные поля. Рабочий поток взаимной индукции проходит по ярму и зубцам статора, через воздушный зазор, по зубцам и ярму ротора и замыкается через полюс другой полярности. Магнитное поле при вращении пересекает витки обмотки ротора и в ней индуцируется ЭДС. Под действием её потечет ток. В результате его взаимодействие с вращающимся полем статора появится сила F, действующая на проводник и вызывает момент. Ротор вращается под действием момента.
-
Как найти электромагнитный момент, действующий на ротор?
, где Z2 – число пазов ротора
-
Обмотка статора трехфазного АД включена в сеть частоты f = 50 Гц, число полюсов машины 2р = 16. Чему равна частота вращения магнитного поля машины?
-
Почему скорость вращения ротора АД не может стать равной скорости поля статора?
При n1=n2 vосн = 0 и l = 0, F = 0 , следовательно ротор не вращается.
-
Что такое скольжение асинхронного двигателя? Чему равно скольжение АД при пуске, на холостом ходу и при номинальной нагрузке?
Скольжение – скорость движения ротора относительно скорости поля статора, выраженная в относительных единицах. При пуске скольжение равно 1. При холостом ходу скольжение практически равно 0. При номинальной нагрузке 0,1-0,15.
-
Как АД преобразует частоту, что такое частота скольжения?
fs – частота в роторе.
-
Почему в роторе АД на холостом ходу и в номинальном режиме практически отсутствуют магнитные потери? Почему ротор АД в любом случае делают шихтованным?
-
при штамповке листов стали для статора внутреннюю часть вырубки можно использовать для шихтовки ротора.
-
Что такое момент холостого хода АД?
Моментом холостого хода называют сумму: 1)момента трения в подшипниках и щеток о контактные кольца (в двигателях с фазным ротором); 2)момента сопротивления собственного вентилятора, находящегося на валу; 3)момента трения поверхности ротора о воздух.
-
Из чего состоят потери ХХ АД?
P10=p1э+р1ст+рмех=mU1I10cosφ0, где p1э – электрические потери в обмотке статора от тока холостого хода; р1ст – потери в стали магнитопровода статора; рмех – механические потери на трение, зависящие от скорости вращения ротора;
-
Зачем АД с вращающимся ротором заменяют АД с эквивалентным неподвижным?
АМ при неподвижном роторе с точки зрения преобразования энергии полностью соответствует трансформатору. Поэтому возникает естественное желание заменить АМ при вращающимся роторе эквивалентной по энергетическим и электромагнитным процессам машиной при неподвижном роторе. Добиться этого можно, если такой замене ток и его фаза в роторе и МДС ротора F2 останутся неизменными.
-
Для чего обмотку ротора приводят к обмотке статора?
Для удобства сопоставления величин первичной и вторичной обмоток и изображения их в одном масштабе, а также для получения более простой схемы замещения для расчета характеристик.
-
В чем суть приведения величин цепи ротора к обмотке статора?
Реальный ротор с числом фаз m2 и числом витков в обмотке w2 заменим ротором, у которого число фаз, число витков в обмотке и обмоточный коэффициент приняты такими же, как и у обмотки статора, при этом мощность, потери и МДС в приведенном роторе должны сохранить те же значения, что и в реальном роторе.
-
Как выглядят уравнения ЭДС и МДС приведенного АД?
U1= -E1+jI1x1+I1r1
I1= - I0 +(-)
-
Как выглядит Т-образная схема замещения АД В чем её недостаток?
-
Как выглядит энергетическая диаграмма АД?
-
Можно ли у АД, как у трансформатора, считать основной поток постоянным и почему?
Да, так как при разгоне от XX до номинального падением напряжения можно пренебречь.
U1≈E1; E1=4,44fФКоб
-
Как выглядит Г-образная схема замещения АД?
-
Почему зазор между статором и ротором АД должен быть минимально возможным?
Потому что I0 очень большие, и для их уменьшения нужно уменьшать зазор.
-
Намагничивающий ток АД по отношению к номинальному току статора больше или меньше соответствующего намагничивающего тока трансформатора и почему?
I0=(20-50%) Iном. «I0»– у трансформатора гораздо меньше.
Занятие 14. Вращающие моменты АД.
-
Чему пропорционален электромагнитный момент АД, чем такая формула неудобна для построения механической характеристики?
Электромагнитный момент АМ создается в результате взаимодействия тока, протекающего по проводникам обмотки ротора, с вращающимся магнитным полем.
М=(Коб2*N2*P/2)*Ф1*I2 *cosѰ2.
Электромагнитный момент пропорционален магнитному потоку и активной составляющей тока ротора.
N2 – количество проводников в роторе
Ѱ2 – угол на который ЭДС опережает I2
Такая форма удобна ля построения мех. Характеристики т.к. здесь момент является функцией трех величин, зависящих от нагрузки и скольжения: Ф, I2, cosѰ2
-
Как выглядит выражение для механической характеристики АД, полученное по Т-образной схеме замещения?
M=(m1*U12rI2/S)/W1[(r1+C1r2I/S)2+(X1+C1XI2)2]
-
Какой приближенный вид зависимости имеет электромагнитный момент от скольжения при малых скольжениях и почему?
M=(m1*U12/W*C12rI2)*S
Т.е при S 0, электромагнитный момент изменяется пропорционально скольжению и M=f(S) имеет линейный характер.
-
Какой приближенный вид зависимости имеет электромагнитный момент от скольжения при больших скольжениях и почему?
M=(m1*U12rI2)/W1[(х1+C1х2I)2 *
Т.е при M=f(S) имеет вид гиперболы.
-
Какой вид имеет механическая характеристика АД?
Физически такой вид объясняется аналогичными характеристиками изменения активной составляющей тока ротора.
-
Как оценивается перегрузочная способность АД, что такое критическое скольжение?
Перегрузочная способность оценивается оценивается по max моменту Mm. Скольжение, соответствующее этому моменту называют критическим и обычно Sm=0,07-0,15.
-
Что такое кратность максимального и кратность начального пускового момента АД?
Часто Mm выражают в долях от Mн. Кратность max момента для AD Kт=Mm/Mл=1,7-3. Момент при S=1 – начальный пусковой момент Mп. Обычно Kn=Mm/Mн=1-,135.
-
Как момент АД зависит от напряжения питания, активного сопротивления цепи ротора, индуктивных сопротивлений обмоток статора и ротора?
Момент AD при любом значении скольжения пропорционален квадрату приложенного напряжения U1 активному сопротивлению и обратно пропорционален индуктивному.
-
Зависит ли значение величины максимального момента АМ от того, работает ли она АД или АГ, если да, то в каком режиме максимальный момент больше?
Зависит. В генераторном режиме несколько больше, чем в двигательном.
-
Для чего используется формула Клосса и почему ее удобно использовать?
Для относительного момента AD с постоянными параметрами. Формула позволяет определить Mm и Sm и построить M=f(s) для AD с const параметрами.
-
Что такое добавочные и паразитные моменты АД?
Выражения для электромагнитного момента было получено с предположения, что рассматривалась первая гармоника (распределение по sin закону). В действительности наряду в основной существуют высшие гармоники магнитного поля (несинусоидальные) – пространственные (не sin МДС, зубчатое строение ротора и статора, насыщение магнитной цепи). Каждая пространственная гармоника магнитного поля будет создавать свои моменты, которые называются добавочными или паразитными.