1. Асинхронный электродвигатель. Конструкция, принцип действия, классификация, обозначение двигателей серии 4А и аи

Билет №11. Асинхронный электродвигатель. Конструкция, принцип действия, классификация, обозначение двигателей серии 4А и АИ. Неподвижная часть машины называется статором, а подвижная - ротором. Сердечники статора и ротора АМ собираются из листов эл-тех стали, которые до сборки покрывают с обеих сторон масляно-кани­фольным изоляционным лаком. Сердечник статора закрепля­ется в корпусе, а сердечник ротора - на валу (машины малой и средней мощности) или на ободе с крестовиной и втулкой, надетой на вал. Вал ротора вращается в подшипниках, которые помещаются в подшипниковых щитах, прикрепляе­мых к корпусу статора машины или на отдельно стоящих стойках. На внутренней цилиндрической поверхности статора и на внешней цилиндрической же поверхности ротора имеются пазы, в которых размещаются проводники обмоток статора и ротора. Обмотка статора выполняется обычно трехфазной, присоединяется к сети трехфазного тока и называется поэтому первичной. Обмотка ротора тоже м.б выполнена трехфазной. Концы фаз такой обмотки ротора соединяются обычно в звезду, а начала с помощью контактных колец и металлогра­фитных щеток выводятся наружу. Такая машина называется машиной с фазным ротором. К контактным кольцам обычно присоединяется трехфазный пусковой реостат. Фазная обмотка выполняется с тем же числом полюсов магнитного поля, как и статор. Другая разновидность обмотки ротора - обмотка в виде беличьей клетки. При этом в каждом пазу находится медный или алюминиевый стержень и концы всех стержней с обоих торцов ротора с медным или ал.кольцами, которые замыкают стержни накоротко. Стержни от сердечника обычно не изолируются. Такая машина называется машиной с коротко замкнутым ротором. Воздушный зазор между статором и ротором в АМ выполняется минимально возможным по условиям производства и надежности работы и тем больше, чем крупнее машины (0.4-0.5 мм). АМ охлаждаются воздухом. Принцип действия АМ. Магнитный поток поля статора пересекает проводники замкнутой обмотки ротора и наводит в них ЭДС которое создает ток I2. этот ток взаимодействует с магнитным полем статора и созд-ет вращающий момент М который и заставляет вращаться ротор в направлении вращения поля статора с угловой частотой w. Разницу между угловыми скоростями или частотами вращения поля статора и ротора принято оценивать величиной скольжения s=(w0-w)/w0=(n0-n)/n*100%. Т.к условием возникновения тока в роторе яв-ся неравенство n0≠n т.е ротор не может вращаться с синхронной скоростью поэтому данная машина получила название асинхронная учитывая что номинал скольжение от 1до 10% под нагрузкой, а при холостом ходе стремится к 0 то можно отметить что в режиме работы АД частота вращения находится в пределах 0s>0. когда n>n0 –тодвигат режим, n0>n-генерат-ый режим работы АД, n навстречу n0-то электр мпгн торможение. В 70х годах была разработана и внедрена единая серия АД серии 4А. Одновременно с конструкцией двигателя разрабат сталь, провода, изоляция и технология. В 80х годах вышли машины серии АИ, которые отлич-сь повышенной надежностью и перегрузочной способностью, расширенным диапазоном регулирования, лучшими габаритными и энергетическими показателями чем АД серии 4А. 2. Реакция якоря в машинах постоянного тока. В процессе работы двигателя обмотки возбуждения и якоря создают магнитные поля. Результирующее магнитное поле двигателя можно рассматривать как сумму двух магнитных полей. При идеал хх, когда ток якоря Iа=0, в двигателе действует только МДС обмотки возбуждения Fв, которая создает магнитное поле, симметрично распределенное относительно оси полюсов. График распределения магнитной индукции в зазоре Bδ представляет собой трапециидальную кривую рис 1 Если двигатель нагрузить то по обмотке якоря потечет ток и появится МДС якоря Fа вектор которого неподвижен и направлен перпендикулярно оси полюсов. МДС создает магнитное поле якоря рис2 Если щетки двигателя расположены на геометрич нейтрали nn’ то вектор Fа направлен по геометрич нейтрале т.е по поперечной оси двигателя. На рис3 показан также граёфик распределения магнитной индукции поля якоря в зазоре. Сердечник якоря намагничивается и его участки расположенные по геометрической нейтрале приобретают полярность Na и Sa. Воздействие магнитного поля якоря на основное поле машины называют реакцией якоря. Результирующее поле генератора отличается от основного за счет действия поля реакции якоря. Из сравнение рис1 и рис3 следует что реакция якоря искажает магнитное поле двигателя. Физическая нейтраль рез-го маг поля смещается на угол альфа относит нейтрали nn’ Искажение магнитного поля двигателя приводит к тому что одни края полюсных наконечников и располож-е под ними зубцы якоря подмагничиваются, а другие размагничиваются. Влияние реакции якоря на результир-ий магнитный поток зависит также от положения щеток. Когда щетки находятся на геометр. нейтрали МДС якоря Fa направлена по поперечной оси и в двигателе имеет место поперечная реакция якоря. Если щетки сместить с геометрич. нейтрали против направл-я вращения якоря, размагнич-ее действие реакции якоря усилится. Вредное влияние реакции якоря в двиг-лях постоянного тока заключается в след: умен-ся основной магнитный поток Ф что может привести к нарушению устойчивой работы двигателя за счет роста частоты вращения якоря при увел-ии нагрузки. Искажается результ-ее магнитное поле двигателя, что вызывает появление на геометр нейтрали магнитной индукции Вк и может вызвать нарушение работы щеточного контакта и привести к недопустимому искрению на коллекторе, повышается напряжение между смежными коллекторными пластинами что может привести к появлению “ кругового огня”. Билет №2^ 1. Трансформатор. Конструкция, принцип действия, классификация, обозначение.Def это электромагнитный статический преобразователь электроэнергии. Основное назначение трансформатора изменять напряжение переменного тока, но может применяться как числа фаз. Наиболее применяются силовые трансформаторы. Работа тран-ра осн-на на явл ЭМИ в тран-ре. ЭДС в обмотках индуцируется пульсирующим магнитным потоком по закону Ленца: е=-dψ/dt, ψ=ωФ. ЭДС наведенная в контуре по з-ну Ленца пропорционально скорости изменения магнитного потока: е=- ωdФ/dt. Но с другой стороны ψ=Li => е= -Ldi/dt – это выр-е применимо только если в катушке отсутствует феромагнитный сердечник. Простейший трансформатор имеет как минимум 2 обмоткиОбмотка к которой подвод-ся эл энергия U источника назыв 1-ой. Обмотка от которой энергия отвод-ся к приемнику назыв 2-ой. Магнитопровод в тран-ре служит для усиления магнитной связи между обмотками и яв-ся также основанием для крепления и установки обмоток. По констр-ии магн-од бывает:Трансформаторы малой мощности часто имеют броневую конструкцию. Они собираются из стали Ш – образной формы. Сборка магнитопровода бывает: в стык, в нахлест. В нахлест – более хорошие магн-ые хар-ки но усложняется сборка и разборка. Форма поперечного сечения магнитопровода зависит от мощности трансформатора. При малой мощности – прямоугольная форма. Для тран-ра большой мощности в магнитопроводе выполн-ся вентиляционные каналы. Магнитопровод изготовл спец. стали ( катаная или текстурованная). У этой стали в направлении прокатки улучшены магнит. характ-ки. Обмотки транфор-ра бывают цилиндрические, дисковые. У дисковой обмотки снижаются потери на магн. рассеивания но затраты по изготовл. возрастает. Особое влияние при изготовл. тран-ра удел-ся изоляции и охлаждению. Изоляция бывает главная (изоляция между стержнем и обмоткой и между обмотками), продольная (между слоями одной и той же обмотки). Охлаждение бывает воздушное или масляное. В зависимости от кол-ва обмоток тран-ра бывают: 2-х обмоточные, 3-х обмоточные, много обмоточеные. Трансформаторы бывают понижающие и повышающие. Транс-ры бывают: силовые, трансформаторы спец. наз-я ( сварочные), измерительные ( тока, напр-я), испытательные ( для получ-я высоких и свер высоких напр), разнотрансфор-ые ( для устр-в техники и автоматики). Так же классифиц. по числу фаз: о-однофаз тр, Т-3-х фазный тр, С-сухой тр, Н – с рег напр-ем, У- герметезир тр, М- масленый тр. Sн- ном. мощ тр-ра. ^ 2. Коммутация в машинах постоянного тока.Работа машины постоянного тока может сопровождаться искрением между краями щеток и коллекторными пластинами, когда возникает местный искровой разряд. При интенсивном искрении поверхность коллектора и щеток разрушается, увеличивается переходное сопротивление скользящего контакта и нагрев коллектора. Искрение снижает надежность машины постоянного тока и создает помехи радиоустройствам. Однако искрение не неизбежно. Оно вызывается либо неудовлетворительным состоянием щеточно-коллекторного узла, либо неудовлетворительным процессом коммутации.Сущность искрения – возникновение искрового разряда при размыкании цепи постоянного тока, обладающей индуктивностью. Прерывание тока вызывает резкое повышение напряжения uL=L*di/dt в месте размыкания, пробой воздушного слоя с образованием электрической искры. Чаще причиной искрения является неудовлетворительная коммутация. Коммутацией называется процесс переключения секций обмотки якоря из одной параллельной ветви в другую. Этот процесс совершается быстро и непрерывно, причем коммутируемые секции, проходя геометрические нейтрали, замыкаются щеткой накоротко, а затем размыкаются. При х.х., когда тока в якоре нет, коммутируемой секции э.д.с. не наводится, и тока в ней не возникает. При нагрузке ток в проводниках якоря создает магнитное поле якоря. Магнитная ось Na-Sa этого поля проходит через геометрические нейтрали. Коммутируемая секция оказывается в интенсивном магнитном поле Ba якоря и в ней наводится э.д.с. ea=Ba*l*. Каждая секция обладает активным сопротивлением Rc (включающем и сопротивление щетки) и индуктивностью Lc. При замыкании щеткой секции э.д.с. ea вызывает в ней ток секции ik=ea/Rc, который затем при размыкании прерывается. Обрыв тока, сопровождается искровым разрядом. Он возникает при отрыве каждой последующей пластины коллектора от щетки, что воспринимается как непрерывное искрение с характерным треском. Чем больше ток якоря, скорость движения его проводников и число витков в секци (Lc~c2), тем больше э.д.с. ea, ток ik и тем сильнее искрение.Искрение можно значительно ослабить. Для этого в зоне коммутируемых секций нужно скомпенсировать поле якоря (и э.д.с. ec) полем добавочных полюсов. Это узкие полюсы, расположенные между основными полюсами на геометрических нейтралях. Катушки добавочных полюсов включены в цепь якоря последовательно так, что их магнитный поток направлен навстречу потоку якоря. Все машины постоянного тока с мощностью от 1 кВт и выше имеют добавочные полюсы.Однако безыскровая работа машины обеспечивается лишь при условиях, не выходящих за номинальные. При чрезмерных токах якоря (более 3*Iном) добавочные полюсы насыщаются и компенсация поля нарушается. Поэтому большие перегрузки, даже кратковременные, а также значительные превышения скорости могут вызвать искрение, опасное для коллектора.Билет №3^ 1.Однофазные асинхронные двигатели. это обычные двигатели небольшой мощности, широко при меняемые в устройствах автоматики и различных бытовых приборах. По конструкции они почти не отличаются от трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Различие состоит в том, что на сердечнике статора однофазного двигателя уложена однофазная обмотка занимающая 2/3 пазов сердечника. При включении однофазной обмотки статора С1—С2 в сеть (рис.1)переменный ток, проходя по обмотке, создает пульсирующий магнитный по­ток, неподвижный в пространстве, но изменяю­щийся от +Фmax до —Фмах. Для объяснения принципа действия однофазного асинхронного двигателя воспользуемся графическим методом разложения пульсирующего магнитного потока на два одинаковых, равных Фмах/2, магнитных потока Фпр и Фобр, вращающихся в разные сторо­ны с одинаковой частотой (рис. 4.2), об/мин: nпp=noбp=f1*60/p=n1. Считаем поток Фпр, вращающийся в направле­нии вращения ротора, прямым, а поток Фобр — обратным. Допустим, что ротор двигателя враща­ется против часовой стрелки, т. е. в направлении потока Фпр. Частота вращения ротора n2 меньше частоты вращения магнитного потока n1, поэтому скольжение ротора относительно потока Фпр sпр=(n1—n2)/n1=s. Магнитный поток Фобр вращается встречно ротору, по этому частота вращения ротора n2 относительно этого потока отрицательна, а скольжение ротора относительно Фобр sобр=(n1+n2)/n1=2-sпр. Прямой Фпр и обратный Фобр магнитные потоки наводят в обмотке ротора ЭДС Е2пр и Е2обр которые создают в короткозамкнутом роторе соответственно токи I2 пр и I2обр. Частота тока в роторе пропорциональна скольжению, следовательно, f2пр= f1sпр; f2обр=f1(2-sпр). Таким образом, ток I2обр, наводимый обратным магнитным потоком в обмотке ротора, имеет частоту f2обр, намного превышающую частоту f2пр тока ротора I2пр, наведенного прямым потоком. В результате взаимодействия тока I2пp с магнитным потоком Фпр возникает электромагнитный момент Мпр= cмФпрI2пpcos2пр, где См — постоянный коэффициент, определяемый конструкцией двигателя. Ток I2обр, взаимодействуя с магнитным потоком Фобр, создает электромагнитный момент Мовр, направленный встречно Mпp, т. е. против вращения ротора; Мобр= смФобрI2обрcos2обр. Результирующий электромагнитный момент, действу­ющий на ротор однофазного асинхронного двигателя, М=Мпр—Мобр. При небольших значениях скольжения s=sпp, т.е. при работе двигателя в пределах номинальной нагрузки, электромагнитный момент создается в основном за счет Мпр. Тормозящее действие момента обратного поля Мобр— незначительно. Объясняется это тем, что f2обр>>f2пр, сле­довательно, индуктивное сопротивление рассеяния обмо­тки ротора Х2обр=Х2sобр току I2обр намного больше его активного сопротивления. Поэтому ток I2обр, имеющий большую индуктивную составляющую, оказывает сильное размагничивающее действие на обратный магнитный поток Фобр, значительно ослабляя его. Если учесть, что коэффициент мощности cos 2обр= r2/sqrt(r2^2+x2обр^2) невелик, то станет ясно, почему Мобр в режиме нагрузки двигателя не оказывает значительного тормо­зящего действия на ротор однофазного двигателя.^ 2. Электромагнитное реле. Реле – это устройство, в котором при достижении определенного значения входной величины выходная величина изменяется скачком – выходные контакты либо замыкаются – в управляемой цепи появляется ток (напряжение), либо размыкаются. Электромагнитные реле по конструктивному исполнению воспринимающего элемента бывают клапанного типа и с поворотным якорем.На рис. Показано устройство простейшего электромагнитного реле клапанного типа: при определенной м.д.с. в цепи управления возникающая электромагнитная сила F притяжения якоря 3 к ярму 1 превышает силу противодействующей пружины 2. Реле срабатывает, воздушный зазор уменьшается, клапан 4 нажимает на подвижный контакт 5 и прижимает его с силой F, зависящей от значения воздушного зазора в конце хода якоря, к неподвижному контакту 6. Управляемая цепь (цепь управления) замыкается, исполнительный элемент 7 производит требуемое действие. Контакты реле в исходном состоянии могут как разомкнуты так и замкнуты. Условное графическое обозначение контактов (замыкающие, размыкающие) показано на рис.Многие электромагнитные реле имеют несколько контактных пар, тогда их используют для управления несколькими электрическими цепями. Электрические реле выполняют множество функций, связанных с контролем режимов работы важных элементов электрической цепи – генераторов, трансформаторов, линии передач, различных приемников. В зависимости от времени срабатывания – отрезка времени от момента появления управляющего воздействия до момента замыкания контактов реле – различают реле быстродействующие (tсрДля любого реле характерным является не только время срабатывания, но и время отпускания – промежуток времени с момента разрыва цепи тока управления до момента размыкания (или замыкания) контактов реле.Билет №4^ 1. Электромагнитный момент машины постоянного тока. Электромагнитная мощность.согласно 1 з-ну Ньютона в применении к вращающемуся телу действующая на это тело движущая и тормозные вращающие м-ты уравновешивают др.др поэтому в генераторе при установившемся режиме работы эл-маг м-т Мэм=Мв-Мтр-Мс, где Мв - м-т на валу генератора развиваемый первичным двигателем, Мтр- м-т сил трения в подшипниках о воздух и на коллекторе ЭМ, Мс - тормозной м-т, вызываемый потерями на гистер.и вихревые токи в сердечнике якоря. Эти потери мощности появляются в рез-те вращения сердечника якоря в неподвижном магнитном поле полюсов. Возникающие при этом эл-маг силы оказывают на якорь тормозящее действие и в этом отношении проявляют себя подобно силам трения. В двигателе при устан.режиме работы Мэм=Мв+Мтр+Мс, где Мв - тормозной м-т на валу двигателя, развиваемый рабочей машиной. В генераторе Мэм является тормозным, а вдвигателе - вращающим м-ом, причем в обоих случаях Мв и Мэм противоположны по направлению. Развиваемая эл-маг м-ом Рэм- называется эл-маг мощностью и равна Рэм=Мэм2 пи n,( где 2 пи n представляет собой угловую скорость вращения). Если учесть, что линейная скорость на окружности якоря v=Pi*Da*n, тогда получим , что Рэм=2B*l*v*Ia, или Рэм=Еа*Ia. В обмотке якоря под действием ЭДС Еа и тока Ia развивается внутренняя эл мощность якоря Ра=Еа*Iа.получили, что внутренняя эл мощность якоря равна эл-маг мощности, развиваемой эл-маг м-ом, что отражает процесс преобразования мех.энергии в эл в генераторе и обратный процесс в двигателе. Для генератора имеем Ua*Ia=Ea*Ia-Ia^2*ra и для двигателя Ua*Ia=Ea*Ia+Ia^2*ra. Левые части этих выражений представляют собой эл мощности на зажимах якоря, первые члены правых частей- эл-маг мощность якоря и последние члены- эл потери мощности в якоре. Эти соотношения являются выражением з-на сохранения энергии и отражают процесс преобразования энергии в МПТ.^ 2. Общие сведения об измерительных преобразователях. Делители напряжения, шунты, добавочные резисторы.Для того чтобы ту или иную неэлектрическую величину измерить, ее нужно предварительно преобразовать в электрич. сигнал. Такое преобразование осуществляется с помощью датчиков или первичных преобразователей. На рис. показана структурная схема для измерения неэлектрич. вел-ны электрич. методом. Здесь ПП- первичный преобразователь, ЭЦ- электрическая измерительная цепь, ВУ- выходное устройство. Измеряемая неэлектрич. вел-на Х поступает на вход ПП, на выходе которого появляется эл. сигнал У(Х). Далее этот сигнал преобразуется в ЭЦ в другой эл. сигнал У’ , который воспринимается ВУ, в результате чего на выходе всего устройства получается , например, отклонение указателя а(Х). Шкала выходного устройства градуирована непосредственно в знач. неэлектрич. вел-ны Х. Первичные преобразователи (ПП), используемые в измерениях, делятся на генераторные и параметрические. Генераторные ПП вырабатывают э.д.с. или ток и для их работы , как правило, не требуется дополнительный источник питания ( термозлектрические, пьезоэлектр., гальванические преобразователи). Параметрические ПП преобразуют изменение измеряемой неэлектрич. вел-ны в изменения того или иного параметра эл. цепи (R,L,M,C) и для их работы требуется дополнит. источник питания ( терморезисторы , реостатные, индуктивные и емкостные преобразователи). Электрич. измерительные цепи (ЭЦ) в рассматриваемых устройствах состоят обычно из мостов или измерительных потенциометров. В простейшем случае ЭЦ может отсутствовать, и сигнал У поступает непосредственно на выходной прибор. Выходные устройства весьма различны –от стрелочного магнитоэлетр. вольтметра до самопишущего прибора. Делители напряжения. В зависимости от назначения эл. цепи ее зл-ты могут соединяться различным образом. Сущ-ют 4 основных вида соединений эл-тов: последовательное, параллельное, треугольником и звездой. Послед. назыв. соед. , при котором ток в каждом элементе один и тот же. Для этих схем можно написать: U1+U2+…+Un=U или R1*I+R2*I+…+Rn*I=Rэк*I , следовательно Rэк=R1+R2+…+Rn. Послед. соед. Приемников используют обычно только а том случае, когда напряжения ,на которые они рассчитаны , меньше напряжения источника эл. энергии. Недостатком послед. соед. Приемников явл.то, что напряжение на каждом из них зависит от сопрот. других приемников. Поскольку напряжение источника равно сумме напряжений на последовательно включенных эл-тах цепи, последовательное соед. эл-тов применяют часто а качестве делителей напряжений и для регулир. напряж. на приемнике. Так, при исполозовании двигателей постоянного тока последоват. с цепью якоря включ. реостаты для ограничения пускового тока ( пусковые реостаты) и регулирования частоты вращения (регулировачные реостаты).Для измерения больших токов применяют амперметры, в которых магнитоэлектрический измерительный механизм включается в сочетании с шунтом. Шунтом называют резистор малого сопротивления, подключаемый параллельно к измерительному механизму(ИМ). Шунт служит для расширения предела измерения прибора по току. Сопротивление шунта выбирают из соотношения Rш=Rи/(n-1), где Rи-сопритивление обмотки ИМ, n=I/Iи-коэф. шунтирования; I – измеряемый ток; Iи- допустимый ток обмотки. В вольтметре для расширения пределов измерения по напряжению последовательно с измерительным механизмом подключают резистор большого сопротивления, называемый добавочным резистором. Сопротивление добавочного резистора опред. из соотношения Rn=Rи*(m-1), где Rи-спротивление обмотки ИМ; m=U/Umv- масштабный коэф.; U- измеряемое напряжение ; Umv- допустимое напряжение на обмотке ИМ.Шунты и добавочные резисторы являются простейшими измерительными преобразователями.Билет №5^ 1. Универсальный коллекторный электродвигатель. работает как от сети постоянного тока, так и от сети переменного тока. Возможность работы коллекторного двигателя после­довательного возбуждения от сети переменного тока объясняется тем, что при изменении полярности подводи­мого напряжения изменяются направления токов в обмотке якоря и в обмотке возбуждения. При этом изменение полярности полюсов статора практически совпадает с изменением направления тока в обмотке якоря. В итоге направление электромагнитного вращающего момента не изменяется: М=CмIaФ=см(-Iа)(-Ф). В качестве универсального используют двигатель последовательного возбуждения, у которого ток якоря является и током возбуждения, что обеспечивает почти одновременное изменение направления тока в обмотке якоря Iа и магнитного потока возбуждения Ф при пере­ходе от положительного полупериода переменного напряжения сети к отрицательному. Если двигатель подключить к сети синусоидального переменного тока, то ток якоря ia и магнитный поток Ф будут изменяться по синусоидальному закону: i=Imax*sin(w1t); Ф=Фmax*sin(w1t-), где —угол сдвига фаз между током возбуждения и магнитным потоком, обусловленный магнитными потеря­ми в двигателе. Используя это выражения, получим формулу эл-маг момента коллекторного двигателя после­довательного возбуждения, включенного в сеть синусои­дального переменного тока, Нм: М'=Cм*Imax*Фmax* sinw1tsin(w1t-δ). При работе универсального коллекторного двигателя от сети переменного тока перемагничиванию подверга­ется вся магнитная система двигателя, включая стани­ну и полюса. Это приводит к увеличению магнитных потерь, для уменьшения которых станину и полюса статора приходится делать шихтованными. Коэффициент полезного действия универсального дви­гателя при его работе от сети переменного тока более низкий, чем при его работе от сети постоянного тока. Другой недостаток универсального двигателя — тяжелые условия коммутации, вызывающие интенсивное искрение на коллекторе при включении двигателя в сеть пере­менного тока. Этот недостаток объясняется наличием трансформаторной связи между обмотками возбуждения и якоря, что ведет к наведению в коммутируемых сек­циях трансформаторной ЭДС, ухудшающей процесс ком­мутации в двигателе. Частота вращения универсальных двигателей регу­лируется так же, как и в двигателях постоянного тока последовательного возбуждения. Наличие щеточно-коллекторного узла является причи­ной ряда недостатков универсальных коллекторных дви­гателей, особенно при их работе на переменном токе (искрение на коллекторе, радиопомехи, повышенный шум, невысокая надежность). Однако эти двигатели по сравнению с асинхронными и синхронными при часто­те питающего напряжения f1=50 Гц позволяют полу­чать частоту вращения до 10000 об/мин и более (наи­большая синхронная частота вращения при f1=50 Гц равна 3000 об/мин). Bзготавливаются не­сколько серий универсальных коллекторных двигателей например УВ, УЛ, МУН.^ 2. Электрические контакты. Износостойкость контактов, устройства дугогашения.Соединение двух (или более) токоведущих элементов электрической цепи называют электрическим контактом. Различают подвижные и неподвижные контакты. При наличии неподвижных контактов токоведущие эл-ты эл. цепи в процессе работы не перемещаются друг относительно друга. В случае подвижных контактов (рычажные , скользящие контакты,) эл-ты цепи в процессе работы замыкаются и размыкаются. Важной характеристикой контактов явл. их электрическое сопротивление. Оно определяется в основном переходным сопрот., зависящим от площади контактирования. Для ум. переход. сопрот. стремятся увеличить силу прижатия контактов. Наличие тока в цепи контактов вызывает их нагрев, который пропорц. переход. сопрот. Т.е. по мере увеличения номинального тока коммутирующего аппарата необходимо повышать контактное нажатие. Кроме того , с ростом тока необходимо увеличить пов-ть охлаждения, т.е. размеры контактирующтх поверхностей. Размыкание электрической цепи при значительных токах и напряжениях, как правило сопровождается электрич. разрядом между расход. контактами. При расхождении контактов резко возрастает переходное сопротивление контакта и плотность тока в последней площадке контактирования. Контакты разогреваются до расплавления и образуется контактный перешеек из расплавленного металла, который при дальнейшем расхождении контактов рвется, и происходит испарение металла контактов.Воздушный промежуток между контактами ионизируется и становится проводящим, в нем под действием высокого напряжения появляется электрическая дуга. Электрич. дуга способствует разрушению контактов и снижает быстродействие коммутационного аппарата. Наиболее эффективным способом гашения электрической дуги является ее охлаждение за счет перемещения в воздухе, соприкосновения с изоляционными стенками спец. Камер, которые отбирают теплоту дуги. В современных аппаратах широкое применение получили дугогасительные камеры с узкой щелью и магнитным дутьем. Дугу можно рассматривать как проводник с током; если его поместить в магнитное поле, то возникнет сила, которая вызовет перемещение дуги. При своем движении дуга обдувается воздухом; попадая в узкую щель между двумя изоляционными пластинами, она деформируется и в следствии повышения давления в щели камеры гаснет.Билет №61.Генератор постоянного тока независимого и параллельного возбуждения. Характеристики. В генераторе такого типа то возбуждения Iв не зависит от тока якоря Ia, который равен току нагрузки Iн. Ток Iв определяется только положением регулировочного реостата Rрв включенного в цепь обмотки возбуждения Iв=Uв/(Rв+ Rрв), где Uв – напряжение источника питания, Rв- сопротивление обмотки возбуждения. Основными хар-ми определ-ми св-ва ГПТ яв-ся хар-ки: ХХ, внешняя, регулировочная и нагрузочная. Хар-ой хол хода наз зависимость U0=f(Iв) при Iн=0 и n=const. Рис1 При холостом ходе когда цепь нагрузки разомкнута, напряжение U0 на зажимах обмотки равно ЭДС. Частота вращения якоря n поддерживается неизменной и напряжение при холостом ходе зависит только от магнитного потока Ф. Расхождение ветвей объясн-ся наличием гистерезиса в магнитопроводе машины. Внешней хар-ой наз зависимость U=f(Iн) при n=const, Iв=const. В режиме нагрузки напряжение генератора U=E-IaΣRa, Σra- сумма сопротивлений всех обмоток, включенных последовательно в цепь якоря. С увелич-ем нагрузки на уменьшение напряжения влияют: 1) падение напр-я во внутреннем сопротивл-ии Σra машины. 2) уменьшение ЭДС Е в резулт. размаг. Действия реакции якоря. Рис2 Регулировочной хар-ой наз зависимость Iв=f(Iн) при U=const, n=const. Она показывает каким образом следует регулировать ток возбуждения чтобы поддерживатьпостоянным напряжение генератора при изменении нагрузки рис3. Нагрузочной харк-ой назыв. зависимость U=f(Iв) при n=const, Iн=const. Если Iн=Ia то кривая 2. рис4 ^ Генератор постоянного тока парал..возбуждения. Рис 5 в ГПВ ОВ присоединена через регулиров. Реостат параллельно нагрузке. ХХХ U=F(iв) при I=0 и при n=const при параллельном возбуждении м.б снята только в одном квадранте путем регулирования iв с помощью регулировочного реостата.В этом случае используется принцип самовозбуждения di/dt=(e-iвΣRв)/Lв. Из него следует что для самовозбуждения генератора необходимо выполнение определ условий:1) процесс самовозбуждения может начаться только в том случае если в нач момент (iв=0) в обмотке якоря индуцируется некоторая начал ЭДС.2) при прохождении тока iв по обмотке возбуждения ее МДС Fв должна быть направлена согласно МДС остаточного магнетизма Fост. ^ Внешняя характеристика U=F(I) ГПВ снимается при Rв=const и n=const, те без регулирования вцепи возбуждения, при естественных условиях работы. Характерной особенностью ВХ ГПВ является то, что при некотором макс.значении тока (точка А) она делает петлю и приходит в точку Б на оси абсцисс, которая соответствует установившемуся току КЗ. Ток Ikуст отн-но мал и определяется остаточным магнитным потоком. Такой ход хар-ки объясняется следующим. При увеличении тока I напряжение U падает сначало медленно, а затем быстрее, тк с уменьшением U и iв падает поток Ф, магн.цепь становится менее насыщенной и малое уменьшение iв будут вызывать все большее уменьшение Ф и U. Точка А соответствует переходу ххх с нижней части колена на прямолинейный ненасыщеный участок. Начиная с т.А дальнейшее уменьшение сопротивления нагрузки не только не вызывает увеличения I, а на оборот, происходит уменьшение I, тк U падает быстрее, чем Rн. ^ 2. Потери мощности и КПД трансформатора. Энергетическая диаграмма. под нагрузкой часть активной мощности р1, поступающей в первичную обмотку из сети, рассеивается в трансформаторе на по­крытие потерь. В итоге активная мощность Р2, поступаю­щая в нагрузку, оказывается меньше мощности Р1 на величину суммарных потерь в трансформаторе суммаР: Р1=Р2+суммаР. В трансформаторе есть два вида потерь — магнитные и электрические. Магнитные потери Рм в стальном магнитопроводе, по которому замыкается переменный магнитный поток Фmax, складываются из потерь на гистерезис Рг вихревые токи Рвх Рм=Рг+Рвх. Магнитные потери прямо пропорциональны массе магнитопровода и квадрату магнитной индукции в нем. Они также зависят от свойств стали, из которой изготовлен магнитопровод. Уменьшению потерь на гистерезис спо­собствует изготовление магнитопровода из ферромагнит­ных материалов (электротехнической стали или сплава типа пермаллой). Обладающих небольшой коэрцитивной силой (узкой петлей гистерезиса). Для уменьшения по­терь на вихревые токи магнитопровод изготавливают шихтованным (из тонких стальных пластин, изолирован­ных друг от друга тонким слоем лака или оксидной плен­кой) или витым из стальной ленты. Магнитные потери зависят также и от частоты переменного тока: с увели­чением частоты f магнитные потери возрастают за счет потерь на гистерезис Рг и вихревые токи Рвх. Ранее было установлено, что основной магнитный по­ток в магнитопроводе не зависит от нагрузки трансфор­матора, поэтому при изменениях нагрузки магнитные потери остаются практически неизменными. Электрические потери — это потери в обмотках транс форматора, обусловленные нагревом обмоток токами, проходящими по ним. Рэ=Рэ1+Рэ2=I12*r1+I22*r2. Электрические потери являются переменными, так как их величина пропорциональна квадрату токов в обмот­ках. Электрические потери при любом токе нагрузки I2 трансформатора, Вт, Рэ=Рэном*2 , где Рэном — электрические потери при номинальном токе нагрузки; =I2/I2ном — коэффициент нагрузки, характе­ризует степень нагрузки трансформатора. Коэффициент полезного действия (КПД) трансфор­матора представляет собой отношение активных мощно­стей на его выходе Р2 и входе P1: КПД=P2/P1 = P2/(P2+Pм+Pэ)- Активная мощность на выходе трансформатора, Вт, Р2=Sном*cos2, где Sном- номинальная мощность трансформатора; cos2 - коэффициент мощности нагрузки. Получим кпд=Sномcos2/( Sномcos2+Pм+Рэном^2) Таким образом, КПД трансформаторов зависит от ве­тчины нагрузки р и от ее характера cos2. Графически та зависимость представлена на рис. 1 зависимость η=f() при cosφ2=1 –(график1), cosφ2 Максимальное значение кпд соответствует нагрузке ' при которой электрические потери равны магнитным (Рэ.ном'^2 =Рм) Принцип действия асинхронных двигателей основан на двух явлениях: образовании рабочего вращающегося магнитного поля токами в обмотке статора и воздействии этого поля на токи, индуцированные в короткозамкнутых витках ротора. В зависимости от способа образования вращ. магнитного поля различают трехфазные и двухфазные обмотки статора. Статор машины собирают из штампованных листов электротехнической стали. По внутренней кромке листов вырублены пазы, которые создают в статоре каналы для укладки проводников обмотки. Пакет листов статора запрессован в корпус – оболочку, который имеет соединительные элементы для крепления к неподвижному жесткому основанию. Обмотку статора выполняют в виде одно- и многовитковых катушек, имеющих, как правило, одинаковые размеры. Каждая фаза статорной обмотки состоит из нескольких последовательно включенных катушек.Ротор асинхронной машины также набирают из штампованных листов электротехнической стали, которые запрессовывают на вал. Роторы изготавливают двух типов: 1)с трехфазной обмоткой, соединенной звездой, выводы которой подключены к контактным кольцам; 2)с короткозамкнутой обмоткой, получившей название «беличье колесо». У двигателя с контактными кольцами к обмотке ротора присоединяют посредством щеток трехфазный реостат с целью улучшения пусковых характеристик машины. После окончания пуска кольца замыкают накоротко. Трехфазную обмотку выполняют из изолированного провода, а кольца изолируют от вала двигателя. Механической характеристикой наз. зависимость скорости или частоты вращения n2 ротора от электромагн