Вопросы к практике по дисциплине «Электрические машины»

3 Курс, 6 семестр, офо Направление 140400.62 «Электроэнергетика и электротехника»

Занятие 19. Конструкция синхронных машин.

1. Чем являются, по сути, турбогенераторы и гидрогенераторы и чем они отличаются? Где применяются дизель-генераторы?

Турбо и гидрогенераторы ,по сути, являются синхронной машиной , разница между турбо и гидрогенераторами проявляется в основном в конструкции ротора, у гидрогенератора это явнополюсный ротор ,у турбогенератора неявнополюсный. Дизель-генераторы применяются на удалённых электростанциях, изолированных районах, лесоразработках, там где нет возможности подключиться к ЕЭС.

2. Где применяют синхронные двигатели?

Синхронные двигатели применяют там где нет необходимости регулировать частоту вращения или где она должна быть постоянной. Их устанавливают туда где нужна большая мощность вращения (металлургическая ,добывающая и т.д. промышленность), так существуют микро СД их применяют в электротехнике.

3. Что такое синхронные компенсаторы, где и для чего они применяются?

СК представляет собой СГ с ненагруженным валом, используется для генерации реактивной мощности.

4. Чем отличается по сути конструкция статора СМ от статора АМ, есть ли какие-либо конструктивные особенности, с чем они связаны?

Статор синхронных машин имеет такое же устройство, как и статор асинхронной машины. Однако статор синхронных машин имеет и некоторые конструк- тивные особенности, обусловленные необходимостью его интенсивно- го охлаждения, так как в крупных синхронных машинах мощность потерь энергии, преобразующейся в тепловую, очень велика. Ротор синхронной машины имеет обмотку возбуждения, питае- мую через два контактных кольца и щетки постоянным током от по- стороннего источника.

5. В какие случаях применяют явнополюсные и в каких неявнополюсные конструкции СМ?

Неявнополюсное исполнение применяют там где есть большие скорости вращения в частности на ТЭЦ. Явнополюсные роторы менее быстроходны их применяют на ГЭС.

6. У какой СМ обмотка ротора сосредоточенная, а у какой распределенная?

У явнополюсной СМ обмотка сосредоточенная ,у неявнополюсных распределённая.

7. Если фазную обмотку АМ подключить к источнику постоянного тока, то станет ли она СМ автоматически, если станет, то какой с точки зрения явнополюсности у нее будет ротор?

Да станет синхронным генератором ,с двухполюсным ротором .

8. Если СД привести в генераторный режим, то станет ли его пусковая обмотка выполнять роль успокоительной обмотки СГ и наоборот?

Да.Пусковая обмотка СД в генераторном режиме станет успокоительной обмоткой ,верно и обратное.

9. Почему в гидрогенераторах ротор выполняется с большим количеством полюсов, а в турбогенераторах – с малым?

Потому ,что гидрогенератор имеет малую частоту вращения, а турбогенератор большую.

10. Почему ротор гидрогенератора имеет большой диаметр и относительно малую длину, а ротор турбогенераторов – наоборот, малый диаметр и большую длину?

Так как частота вращения мала, а число полюсов велико, ротор гидрогенератора выполняется с большим диаметром и малой активной длиной. Турбогенераторы предназначены для непосредственного соединения с паровыми или газовыми турбинами и, так как особенностью этих турбин является их быстроходность, имеют высокую частоту вращения они должны выдерживать большие центробежные усилия.

11. В каких генераторах вал ротора располагают вертикально и почему?

В гидрогенераторах ,так как удобней подводить воду.

12. Что такое капсульные гидрогенераторы, где они применяются?

Такие генераторы заключаются в водонепроницаемую оболочку, или капсулу, с внешней стороны ее обтекает поток воды, проходящий через турбину.Применяются на ГЭС.

13. Какого конструктивного исполнения бывают вертикальные гидрогенераторы и какая деталь является самой ответственной их частью?

Подвесные и зонтечные. Самой ответственной частью такого генератора является подпятник.

14. Какие преимущества и недостатки вертикального генератора первого типа конструктивного исполнения?

В первом случае подпятник расположен в верхней части агрега- та, на верхней крестовине, и весь агрегат «подвешен» к этой крестови- не и к подпятнику.

15. Какие преимущества и недостатки вертикального генератора второго типа конструктивного исполнения?

При зонтичной конструкции иногда удается снизить высоту агрегата и машинного зала за счет об- легчения верхней крестовины и этим уменьшить также вес агрегата и расход материалов.

16.Какие по числу слоев используют обмотки статора, какого типа обмотка наиболее распространена и почему?

Обмотки статора ГГ выполняют одно или двухслойные. Обычно применяют двухслойные обмотки, так как в них можно сделать практически такое укорочение шага, при котором значительно улучшаются кривых МДС и ЭДС.

17. В каких случаях применяют катушечные и в каких стержневые обмотки статора?

В ГГ сравнительно небольшой мощности и относительно высокого напряжения применяют катушечные обмотки с числом витков в катушке, равным двум или более. Стержневые обмотки применяют там где возможно повреждение тонкой изоляции катушечной обмотки, так как у стержневой обмотки толщина витковой изоляции равна двойной толщине корпусной изоляции.

18. В каких случаях применяют петлевые и в каких волновые обмотки статора?

Двухслойные петлевые обмотки дают возможность получить любое укорочение шага. Поэтому здесь можно выбрать любой шаг обмотки, наиболее благоприятный для данной машины, что позволяет добиться хороших электрических свойств двигателей при одновременном сокращении расхода обмоточной меди. В ГГ применяют волновые обмотки , не требующие многочисленных соединений между отдельными группами катушек, расположенными под разными полюсами.

19. Что такое угонная скорость гидрогенератора?

Если произошел полный сброс нагрузки, а система регулирования не исправна и направляющий аппарат полностью открытый, то турбина за несколько секунд раскрутит ГГ до частоты вращения, равной максимальной или угонной частоте вращения турбины. Угонная частота больше номинальной в 2-3 раза.

20. Почему при отключении нагрузки генератора скорость вращения вала ротора резко возрастает?

Отсутствует противодействующий момент.

23. Что такое система возбуждения СМ?

Системой возбуждения называют совокупность электрических машин, аппаратов и устройств, предназначенных для питания обмотки возбуждения синхронных машин постоянным током и регулирования этого тока (тока возбуждения) , причем ток возбуждения изменяют только изменением напряжения возбудителя .

24. Какого вида системы возбуждения используются в СМ?

Системы возбуждения крупных синхронных машин достаточно сложны их подразделяют на независимые системы возбуждения и системы с самовозбуждением, на щеточные и бесщеточные.

25. Что такое независимая щеточная система возбуждения?

Независимой щеточной системе возбуждения в качестве возбудителя используются генератор постоянного тока, устанавливаемый на одном валу с ротором синхронной машины. В этом случае напряжение от обмотки якоря возбудителя подают через щетки на контактные кольца, расположенные на валу ротора, с которыми соединена обмотка возбуждения синхронной машины. Регулирование тока возбуждения синхронной машины осуществляют изменением тока в обмотке возбуждения возбудителя, регулируя таким образом напряжение на его зажимах.

26. Что такое щеточная система возбуждения с самовозбуждением?

Щеточная система возбуждения, в которой обмотка возбуждения подключена к обмотке якоря через понижающий трансформатор и управляемый или неуправляемый полупроводниковый выпрямитель. В синхронных генераторах такую систему называют системой с самовозбуждением, так как для питания обмотки возбуждения в этом случае используют часть электрической энергии, вырабатываемой самим генератором.

27. Что такое бесщеточная система возбуждения?

Бесщеточной системы возбуждения в отличие от щеточной системы возбуждения, возбудителем является трехфазный синхронный генератор обращенного типа, в котором обмотка возбуждения расположена на статоре, а обмотка якоря расположена на валу ротора синхронной машины и вращается вместе с ним.

28. Почему при уменьшении скорости вращения гидрогенератора может исчезнуть масляный клин, к чему это может привести и как в таком случае осуществляется полное торможение ротора?

Так как при малой частоте вращения масляный клин (пленка) между скользящими поверхностями подпятника не образуется и генератор с турбиной не «всплывают». Вследствие большой инерции гидроагрегата время его выбега (остановки) при закрытии воды и отключении от сети велико. Для уменьшения продолжительности вращения агрегата с низкой частотой вращения при его остановке применяются тормоза.

29. Зачем в вертикальных гидрогенераторах нужны направляющие подшипники?

Направляющие подшипники воспринимают радиальные усилия.

30. Какие существуют способы охлаждения гидрогенераторов?

Способы охлаждения гидрогенераторов: воздушное, водородное, водяное, смешанное.

Занятие 20. Магнитное поле и параметры СМ.

31. Что такое коэффициент формы кривой поля возбуждения СМ, от чего он зависит, может ли он быть больше/меньше единицы?

Отношение амплитуды основной гармоники поля к действительному максимальному значению этого поля называется коэффициентом формы кривой поля возбуждения:

31. Что такое коэффициент полюсной дуги?

Коэффициент полюсной дуги:

31. Какой примерный вид имеет кривая распределения индукции поля возбуждения вдоль зазора неявнополюсной СМ?

31. Какой примерно формы будет кривая поля, если обмотку возбуждения неявнополюсной СМ намотать по всей окружности ротора?

Примерно трапецеидальной.

31. Для чего в неявнополюсной СМ отношение обмотанной части полюса ко всему полюсному делению делают в пределах 0.67 – 0.8?

Наименьшее относительное содержание гармонических получается при γ=0,75, поэтому обычно в турбогенераторах стараются выбрать γ около указанного значения.

31. Какая СМ (неявнополюсная или явнополюсная) лучше с точки зрения гармонического состава кривой поля вдоль зазора?

Явнополюсная.

31. У какой СМ кривая распределения индукции вдоль зазора ближе к синусоиде?

Явнополюсная.

31. Что такое поперечная реакция якоря?

Поток реакции якоря действует только на поперечные оси. Такой характер поля реакции якоря при сохраняется при любом положении вращающегося ротора, так как ротор и поле реакции якоря вращаются синхронно, поэтому при Ψ =0⁰ реакция якоря является чисто поперечной.

31. Что такое продольная размагничивающая реакция якоря?

Если отстает от на Ψ =90⁰, то реакция якоря действует по продольной оси. И является по отношению к полю возбуждения чисто размагничивающей.

31. Что такое продольная намагничивающая реакция якоря?

Если опережает от на Ψ =90⁰, то реакция якоря действует по продольной оси. И является чисто намагничивающей.

31. У какой ЭМ (МПТ или СМ) реакция якоря оказывает более сильное влияние на её работу и почему?

31. При какой реакции якоря ЭДС обмотки якоря и ток якоря явнополюсной СМ находятся «в фазе»?

При поперечной реакции якоря.

31. При какой реакции якоря ток якоря явнополюсной СМ будет отставать по фазе от индуцируемой в якоре ЭДС?

Продольная размагничивающая реакция якоря.

31. При какой реакции якоря ток якоря явнополюсной СМ будет опережать по фазе индуцируемую в якоре ЭДС?

Продольная намагничивающая реакция якоря.

31. В чем состоит суть теории двух реакций?

32. При каком условии метод двух реакций будет точным, а при каком условии приближенным?

33. Как найти поперечный ток якоря и продольный ток якоря, если известен общий ток якоря явнополюсной СМ?

34. У какой СМ (с явно- или неявнополюсным ротором) коэффициенты формы поля продольной и поперечной реакции якоря больше и почему?

35. У какой СМ (с явно- или неявнополюсным ротором) коэффициенты формы поля продольной и поперечной реакции якоря меньше и почему?

36. Какова будет реакция якоря СМ при активной, индуктивной и емкостной нагрузках?

37. Что будет с реакцией якоря СМ на холостом ходу, а также при увеличении нагрузки?

38. Как соотносятся между собой магнитные сопротивления по продольной и поперечной осям у явно- и неявнополюсной СМ и почему?

39. Что такое параметры СМ?

40. Что такое индуктивное сопротивление обмотки возбуждения?

41. Что такое индуктивные сопротивления продольной и поперечной реакции якоря?

42. Что такое индуктивное сопротивление рассеяния обмотки якоря?

43. Что такое синхронное сопротивление?

44. Почему размер зазора в синхронных машинах приходится делать больше, чем это допустимо по механическим и иным условиям?

45. Как увеличение зазора от минимально возможного влияет на КПД АМ и СМ и почему?