91. При какой нагрузке сг существуют только токи прямой последовательности?

При симметричной нагрузке синхронного генератора существуют только токи прямой последовательности.

91. Существуют ли в сг токи нулевой последовательности и почему?

Токи нулевой последовательности обмотки статора I₀ создают в воздушном зазоре только пульсирующие поля гармоник  = = 3, 9, 15..., а основная гармоника поля будет отсутствовать. Эти гармоники поля индук- тируют в обмотках возбуждения и успокоительной токи, величины которых относительно невелики.

91. Как в роторе сг появляются токи двойной частоты?

Возникающие токи обратной последовательности создают магнитное поле обратной последовательности, которое вращается по отношению к статору с синхронной скоростью в обратном направлении, а по отношению к ротору, вращающемуся с синхронной скоростью в прямом направлении, – с удвоенной синхронной скоростью. Поэтому относительно этого поля скольжение ротора S₂ 2 и в обмотках возбуждения, успокоительной и в массивных частях ротора индуцируются вторичные токи двойной частоты, которые вызывают соответствующие потери и нагрев ротора.

91. Почему несимметричная нагрузка СГ приводит к нагреву ротора?

Токи, индуктируемые обратным полем в успокоительных обмотках явнополюсных машин и в массивном роторе турбогенераторов, могут быть весьма значительными, а активные сопротивления этим токам под влиянием поверхностного эффекта будут большими. Поэтому при значительной несимметрии нагрузки возникает чрезмерный и опасный нагрев успокоительных обмоток и массивных роторов.

91. Почему несимметричная нагрузка СГ приводит к вибрации ротора?

Возникают пульсирующие радиальные силы притяжения и отталкивания между полюсами полей статора и ротора, стремящиеся деформировать статор и ротор. Эти силы вызывают вибрацию частей машины, шум и ослабление запрессовки сердечника статора.

91. Почему в явнополюсных СГ дополнительный нагрев обмотки возбуждения при несимметричной нагрузке невелик?

Нагрев успокоительной обмотки явнополюсной машины мало влияет на температуру обмотки возбуждения ввиду удаленности этих обмоток друг от друга и лучших условий охлаждения обмотки возбуждения явнополюсных машин.

91. Почему при несимметричной нагрузке СГ возникает искажение симметрии напряжений статора?

Токи обратной последовательности вызывают в фазах обмотки статора падения напряжения Z₂I₂ , векторы которых ориентированы относительно напряжений прямой последовательности в разных фазах по-разному. В результате этого симметрия напряжений генератора искажается и напряжения более загруженных фаз будут меньше.

91. Как высшие гармоники тока СГ могут вызвать резонансные явления?

Высшие гармоники тока могут вызвать опасные резонансные явления, если в цепях обмоток статора имеются емкости (например, емкость длинных линий передачи и пр.).

91. Для чего СГ имеют успокоительные обмотки?

В результате резонанса напряжений на зажимах обмотки статора возникают напряжения повышенных частот, которые могут превысить номинальные напряжения во много раз и повредить изоляцию машины. При наличии успокоительных обмоток Zd2  Zq2 и xq  xd , вследствие чего в этом случае токи остаются синусоидальными и опасность указанных перенапряжений исчезает.

Занятие 23. Параллельная работа СМ.

91. Зачем СГ включают на параллельную работу?

Благодаря параллельному включению СГ достигается большая надежность энергоснабжения потребителей, снижение мощности аварийного и ремонтного резерва, возможность маневрирования энергоресурсами сезонного характера и другие выгоды.

91. Почему все параллельные генераторы должны вращаться строго в такт?

Все параллельно работающие генераторы должны отдавать в сеть ток одинаковой частоты. Поэтому они должны вращаться строго в такт или, как говорят, синхронно.

91. Если несколько СГ имеют равные частоты вращения роторов, то значит ли это, что они вращаются синхронно?

Нет, не значит.

104. Что такое синхронизация синхронного генератора?

Синхронизации - обеспечение равенства напряжений, частот и совпадения напряжений по фазе синхронных машин, включаемых на параллельную работу;

104. Какие 4 требования обеспечивают идеальные условия для включения СГ на параллельную работу?

Идеальные условия для включения генератора на параллельную работу достигаются при соблюдении следующих требований:

1) напряжение включаемого генератора U_г должно быть равно напряжению сети U_с или уже работающего генератора;

2) частота генератора f_г должна равняться частоте сети fс;

3) чередование фаз генератора и сети должно быть одинаково;

4) напряжения U_г и U_с должны быть в фазе.

104. При каких условиях векторы напряжений СГ и сети совпадают и вращаются с одинаковой скоростью?

1) напряжение включаемого генератора U_г должно быть равно напряжению сети U_с или уже работающего генератора;

2) частота генератора f_г должна равняться частоте сети fс;

3) чередование фаз генератора и сети должно быть одинаково;

4) напряжения U_г и U_с должны быть в фазе.

При указанных условиях векторы напряжений генератора и сети совпадают и вращаются с одинаковой скоростью.

104. В каких случаях применяется синхронизация с помощью ламп и нулевого вольтметра?

Правильность чередования фаз необходимо проверять только при первом включении генератора после монтажа или сборки схемы. Совпадение напряжений по фазе контролируется с помощью ламп, нулевых вольтметров.

104. Какие существуют схемы синхронизации СГ с помощью лампового синхроноскопа?

Может осуществляться по схеме на погасание или на вращение света.

104. Что такое электромагнитный синхроноскоп, в каких случаях им пользуются?

Прибор для производства синхронизации. Для мощных генераторов пользуются электромагнитным синхроноскопом, к которому подаются напряжения генератора и сети.

104. В чем недостатки использования автоматических синхронизаторов СГ?

автоматические синхронизаторы обладают недостатками: сложность, необходимость непрерывного и квалифицированного обслуживания и т. д. Во время аварий процесс синхронизации с помощью автоматических синхронизаторов сильно затягивается.

104. В чем сущность метода самосинхронизации?

Сущность метода самосинхронизации заключается в том, что генератор включается в сеть в невозбужденном состоянии (U_г =0) при скорости вращения, близкой к синхронной (допускается отклонение до 2%).

104. Что такое сопротивление гашения поля СГ?

104. Что такое синхронный режим работы СМ?

Режим работы синхронной машины параллельно с сетью при синхронной скорости вращения называется синхронным

104. Что такое недовозбужденная и перевозбужденная синхронная машина, чему такая машина эквивалентна по отношению к сети?

При E  U синхронная машина называется перевозбужденной, а при E  U – недовозбужденной. При равенстве активной мощности нулю перевозбужденная синхронная машина по отношению к сети эквивалентна емкости, а недовозбужденная – индуктивности.

104. Что будет, если после синхронизации увеличить в СГ ток возбуждения?

Если ток возбуждения после синхронизации был увеличен и поэтому ˃ . Тогда возникает ток , отстающий от , а также от и на 90°. Машина, таким образом, будет отдавать в сеть чисто индуктивный ток и реактивную мощность.

104. Что будет, если после синхронизации уменьшить в СГ ток возбуждения?

Если ток возбуждения уменьшить, так что <, то ток будет отставать от  на 90°, но будет опережать и на 90°, т. е. машина будет отдавать в сеть ем- костный ток и потреблять из сети реактивную мощность.

104. Как изменение тока возбуждения СГ влияет на его активную и реактивную мощность?

изменение тока возбуждения синхронной машины вызовет в ней только реактивные токи или изменение реактивного тока и реактивной мощности. Изменение тока возбуждения не вызывает появления активной нагрузки или ее изменения

104. Что будет, если в работающем параллельно с сетью СГ немного увеличить поступление воды (пара) в турбину?

увеличив, поступление воды или пара в турбину, равенство моментов на валу нарушится, ротор генератора, а следовательно, и вектор ЭДС, генератора забегут вперед на некоторый угол . При этом возникнет ток , отстающий, как и ранее, от  на 90°. P  0

119. Что будет, если в работающем параллельно с сетью СГ немного уменьшить поступление воды (пара) в турбину?

Вращающий момент на валу уменьшится, и машина будет работать в режиме двигателя.

120. Что такое угол нагрузки СГ, когда он положительный, а когда отрицательный?

У генератора вектор напряжения отстает от вектора ЭДС на угол θ (угол положительный). У двигателя вектор напряжения опережает вектор ЭДС на угол θ (угол отрицательный).

121. Как изменение угла нагрузки СГ влияет на его активную и реактивную мощность?

Мощность син- хронной машины P зависит от угла нагрузки между векторами ЭДС E и напряжения U машины. Зависимость P  f θ при E  const и U  const называется угловой характеристикой активной мощности синхронной машины.

122. Как выглядит энергетическая диаграмма СГ?

123. Как выглядит энергетическая диаграмма СД?

124. В чем заключается свойство саморегулирования СМ?

При изменении момента сопротивления нагрузки на валу изменяется угол рассогласования и электромагнитный вращающий момент становится равным моменту нагрузки.

125. Что такое угловая характеристика активной мощности СМ?

Зависимость P  f θ при E  const и U  const.

126. В каком режиме по отношению к сети будет работать СГ, если его угол нагрузки будет очень медленно, но беспрерывно меняться в тут или другую сторону?

СМ попеременно переходит из генераторного режима работы в двигательный и обратно.

127. Чем отличается формула угловой характеристики для явнополюсной и неявнополюсной СМ?

Период угловой характеристики неявнополюсной машины в 2 раза больше, чем явнополюсной.

128. При каких углах нагрузки неявнополюсный и явнополюсный СГ работает устойчиво?

Работа неявнополюсного генератора устойчива в области 0<  < 90° и неустойчива в области 90^ <  < 180°.

129. При каких углах нагрузки неявнополюсный и явнополюсный СД работает устойчиво?

Работа неявнополюсного двигателя устойчива в области 0<  < 45° и неустойчива в области -45^ <  < 0°.

130. Что такое критический угол нагрузки СГ, какая мощность при этом развивается?

При критическом угле нагрузки достигается максимальная мощность P  Pm , которую способен развить генератор.

131. При каком условии режим работы СМ статически устойчив?

Режим работы определенной установки называется статически устойчивым, если при наличии весьма небольших возмущений режима работы изменения режима работы также будут небольшими и при прекращении действия этих возмущений восстановится прежний режим работы.

132. Что будет с развиваемой активной мощностью, если в работающем параллельно с сетью явнополюсном и неявнополюсном СГ отключить обмотку возбуждения от сети?

Изменение тока влияет только на реактивную составляющую тока и мощности.

133. В каких случаях СМ в синхронном режиме может развивать мощность даже без возбуждения?

Из равенства следует, что явнополюсная машина в состоянии развивать мощность при синхронном режиме работы также без возбуждения.

133. Что такое реактивный режим работы СМ?

У невозбужденной явнополюсной машины электромагнитный момент развивается исключительно вследствие действия поля реакции якоря при наличии наравномерности воздушного зазора

133. При каких углах нагрузки и критическом угле СГ без возбуждения может работать устойчиво в синхронном режиме?

Устойчивая работа в режиме генератора происходит при 0< < 45°. Пределу устойчивой работы соответствует .

133. При каких углах нагрузки и критическом угле СД без возбуждения может работать устойчиво в синхронном режиме?

Устойчивая работа в режиме двигателя – при – 45° < < 0°. Пределу устойчивой работы соответствует .

133. Что показывает угловая характеристика реактивной мощности?

Из угловой характеристики видно, что при генератор отдает в сеть реактивную мощность, с увеличением величина реактивной мощности начинает падать и при некотором изменяет знак, т.е. машина начинает потреблять реактивную мощность из сети.

133. При каких углах нагрузки СГ отдает и при каких потребляет реактивную мощность из сети?

При генератор отдает в сеть реактивную мощность, с увеличением величина реактивной мощности начинает падать и при некотором изменяет знак, т.е. машина начинает потреблять реактивную мощность из сети.

133. Что такое синхронизирующая мощность и синхронизирующий момент СМ?

Синхронизирующая мощность - разность между подводимой к машине мощностью и отдаваемой ею мощностью, под воздействием которой устойчивое состояние работы восстанавливается.

Синхронизирующий момент - синхронизирующей мощности соответствует электромагнитный момент, под воздействием которого ротор несколько ускоряется или замедляется и тем самым возвращается в равновесное положение.

133. Как устойчивая работа СГ зависит от коэффициентов синхронизирующей мощности и синхронизирующего момента?

Режим работы СГ устойчив, когда и .

Один из критериев устойчивости статического режима работы - положительный знак этих коэффициентов.

133. Почему перевозбужденная СМ способна в большей степени сохранять устойчивость, чем недовозбужденная?

Синхронизирующие электромагнитные силы при прочих равных условиях тем больше, чем больше Рс.м и Мс.м . Поэтому можно сделать вывод, что при различных возмущениях перевозбужденная синхронная машина (Е > U)

в большей степени способна сохранять устойчивый режим работы,

чем недовозбужденная ( E < U ).

133. Чему равны синхронизирующая мощность и синхронизирующий момент при критическом угле нагрузки?

На границе зоны устойчивой работы ( ) имеем Рс.м =0 и Мс.м =0.

133. Что такое асинхронный режим работы СГ и СД?

Асинхронный режим работы СГ и СД – это аварийный режим работы СМ. при котором скорость вращения магнитного поля ротора не равна скорости вращения магнитного поля статора (т.е. существует скольжение).

133. Зачем требуется обеспечивать достаточно большой запас мощности, который способна развивать СМ?

Когда мощность синхронной машины достигает наибольшего значения при дальнейшем увеличении механической мощности на валу машина выйдет из синхронизма и ее ротор будет вращаться асинхронно, с некоторым скольжением s относительно поля статора (поля реакции якоря). У двигателя скорость ротopa будет меньше синхронной, (s>0) и у генератора – больше синхронной (s<0). Подобный асинхронный режим является ненормальным и недопустим, так как он опасен для машины и нарушает нормальную работу

сети, машин и механизмов, соединенных с синхронной машиной. Поэтому при эксплуатации синхронных машин необходимо заботиться о том, чтобы их устойчивая синхронная работа была в достаточной степени обеспечена.

133. Чем характеризуется статическая перегружаемость СМ?

Характеризуется отношением при и к номинальной мощности

133. Как коэффициент статической перегружаемости зависит от угла нагрузки, чему он примерно равен для турбо- и гидрогенераторов?

Величина тем больше, чем меньше угол при номинальной нагрузке.

133. Что такое номинальный угол нагрузки, чему он примерно равен в СМ?

Ɵ- номинальный угол нагрузки при E_н и U_н; Ɵ=20-25.

133. Что такое U-образные характеристики СМ, что они показывают?

На рисунке представлен характер зависимостей I=f(if) при разных значениях Р=const. Эти зависимости по виду называются U-образными характеристиками. Минимальное значение I для каждой кривой определяет активную составляющую тока якоря Iа и величину мощности P=mUIa для которой построена данная кривая. Нижняя кривая соответствует Р=0, причем if0-значение тока возбуждения при E=U. Правые части кривых соответствуют перевозбужденной машине и отдаче в сеть индуктивного тока и реактивной мощности, а левые части - недовозбужденной машине, отдаче в сеть емкостного тока и потреблению реактивной мощности.

133. Какой вид имеют U-образные характеристики СМ?

133. Почему с увеличением нагрузки точка минимума U-образной характеристики сдвигается вправо?

С увеличением нагрузки точка минимума U-образной характеристики cos=1 сдвигается вправо, так как вследствие падения напряжения ХϬаI возрастает значение ЕϬ и необходимый ток возбуждения при cos=1.

133. Как называется режим, в котором работает СГ от момента ВКЗ до установившегося КЗ?

От момента возникновения ВКЗ до момента перехода к установившемуся КЗ генератор работает в переходном режиме.

133. В чем суть процессов, происходящих при ВКЗ СГ?

Суть режима: амплитуда тока обмотки статора изменяется во времени, вследствие чего изменяющийся во времени поток реакции индуцирует ЭДС и соответственно токи в обмотках ротора. В свою очередь, токи в обмотках ротора влияют на токи статора.

133. Какие допущения обычно используются при рассмотрении упрощенной физической картины процессов ВКЗ СГ?

Считаем, что симметричное ВКЗ, т. е. замыкание всех фаз обмотки статора, произошло непосредственно на зажимах генератора, работающего автономно, причем до ВКЗ генератор работал в режиме XX.

133. Какие две основные задачи необходимо решить при исследовании ВКЗ СГ?

1) определить максимальный всплеск тока и 2) найти закономерность его изменения во времени.

133. Какая теорема положена в основу анализа ВКЗ СГ?

В основу анализа ВКЗ положена теорема о постоянстве потокосцепления: полный поток сверхпроводящего контура остается постоянным в любых условиях и в любом режиме.

133. При каком условии во время ВКЗ СГ всплеск тока в обмотке статора достигает наибольшего значения?

Всплеск тока в обмотке фазы статора достигает своего наибольшего значения, если ВКЗ происходит в момент, когда магнитный поток, сцепленный с рассматриваемой фазой, максимален, т. е. a₀ = max , e  0 , i_a0при t  0 .

133. При каком условии во время ВКЗ СГ всплеск тока в обмотке статора достигает наименьшего значения?

Всплеск тока в обмотке фазы статора достигает своего наименьшего значения, если ВКЗ происходит в момент, когда магнитный поток, сцепленный с рассматриваемой фазой, минимален, т. е. a₀ = 0.

133. В виде суммы каких трех составляющих представляется ток ВКЗ СГ, если оно произошло в момент, когда поток обмотки ротора не пронизывает обмотку фазы статора?

Таким образом, ток ВКЗ при a0 представим в виде суммы трех периодических составляющих:, где i_п^'' - Сверхпереходная составляющая тока,i_п^' - переходная составляющая тока, i_п–установившийся ток КЗ.

133. В виде суммы каких четырех составляющих представляется ток ВКЗ СГ, если оно произошло в момент, когда поток обмотки ротора максимально пронизывает обмотку фазы статора?

+ i_ka. , i_ka – апериодическая составляющая ток, i_п^'' - Сверхпереходная составляющая тока,i_п^' - переходная составляющая тока, i_п – установившийся ток КЗ.

133. Что такое сверхпереходный, переходный, апериодический и установившийся процессы при ВКЗ?

Переходным процессом называется изменение токов и напряжений при переходе системы из одного установившегося состояния в другое.

Апериодический процесс - это форма переходного процесса, реакция системы на воздействие в виде монотонного (без периодических колебаний) перехода системы либо к прежнему уровню равновесия (например после импульсного воздействия), либо к новому уровню равновесия (например после ступенчатого воздействия). 

Когда с переходным процессом можно уже не считаться, наступает принужденный режим. Принужденный режим, создаваемый источником произвольной периодически изменяющейся ЭДС (или тока), называют установившимся.

Занятие 26. Колебания и динамическая устойчивость СМ.

161. Почему внешние колебания синхронной машины проявляются в колебаниях стрелок ваттметров и амперметров?

Колебания Ɵ неразрывно связанны с колебаниями мощности и тока якоря, проявляется колебаниями стрелок вольтметров и амперметров.

161. Какие два вида колебаний условно выделяют в СМ?

Свободные и вынужденные.

161. При каком условии вынужденные колебания становятся особенно опасными в СМ?

Если частота СМ и паровой машины близка к частоте свободных колебаний, то может возникнуть резонансная, что особенно опасно.

161. Для чего СМ снабжают маховиками?

Для уменьшения вынужденных колебаний.

161. Какие три силы действуют в колебательной системе и чему они соответствуют в СМ?

Сила инерции, успокоительная и синхронизирующая сила.

161. За счет чего в основном происходит успокоение колебаний СМ?

Использование маховиков и успокоительных обмоток.

161. Зачем в СМ нужна успокоительная обмотка? Почему обмотка возбуждения создает относительно слабый успокоительный момент?

Для уменьшения свободных колебаний в СМ. потому что поток реакции якоря близок к чисто продольному.

161. Что такое синхронизирующий момент и коэффициент синхронизирующего момента?

Синхронизирующий момент

- коэффициент синхронизирующего момента.

161. Что такое инерционный вращающий момент?

161. Что такое успокоительный момент и коэффициент успокоительного момента?

- коэффициент успокоительного момента.

161. Какой вид имеет уравнение моментов при колебаниях?

161. Что такое постоянная времени затухания колебаний и как она зависит от момента инерции СМ?

Время, за которое амплитуда колебаний уменьшается в е раз. Пропорциональна моменту инерции СМ.

161. Что такое постоянная времени затухания колебаний и как она зависит от успокоительного момента СМ?

Время, за которое амплитуда колебаний уменьшается в е раз. Обратно пропорциональна успокоительному моменту СМ.

161. Что такое постоянная времени затухания колебаний и как она зависит от числа пар полюсов СМ?

Время, за которое амплитуда колебаний уменьшается в е раз. Обратно пропорциональна числу пар полюсов СМ.

175. Что такое угловая частота свободных колебаний СМ и как она зависит от числа пар полюсов?

176. Что такое угловая частота свободных колебаний СМ и как она зависит от числа пар полюсов?

177. Что такое угловая частота свободных колебаний СМ и как она зависит от синхронизирующего момента?

178. Что такое угловая частота свободных колебаний СМ и как она зависит от момента инерции?

179. Что физически означает инерционная постоянная?

180. Что такое самораскачивание СМ, из-за чего оно возникает?

Это самопроизвольные колебания, которые возникают при М_у.м.<0=> Т_к<0 и поэтому сколь угодно малые колебания, возникшие в результате каких либо возмущений, будут не затухать, а возрастать по амплитуде.

181. Почему у СМ большой мощности явление самораскачивания не наблюдается?

Машины большой мощности имеют успокоительные обмотки.

182. Что такое динамическая устойчивость СМ?

Под динамической устойчивостью синхронной машины понимается ее способность сохранять синхронный режим параллельной работы с сетью при больших и резких возмущениях режима ее работы (короткие замыкания в сети и пр.).

183. Что такое ЭДС за переходным сопротивлением и собственно переходное сопротивление, для чего используются данные величины?

ЭДС за переходным сопротивлением E’_d=U*cosθ+x’_d*I_d

Переходное сопротивление x’_d. Чем меньше x’_d тем выше динамическая устойчивость.

184. Какой промежуток времени переходного процесса СГ можно исследовать при помощи использования и ?

T`_d=0.5-3.0 сек.

185. Как выглядят угловые характеристики СГ в установившемся и переходном режимах?

186. В каком режиме (переходном или установившемся) и при каких условиях СГ способен нести большую нагрузку?

При переходном режиме машина способна нести большую нагрузку, тем большую, чем меньше x`_d.

187. Как влияет величина на динамическую устойчивость СМ?

Чем меньше x`_d тем больше динамическая устойчивость машины.

188. Каким образом целесообразно регулировать значение во время колебаний?

189. Как выглядят угловые характеристики СГ относительно характеристики мощности турбины при устойчивом и неустойчивом переходных процессах?

190. Для чего используются автоматические регуляторы тока возбуждения СГ?

С помощью автоматических регуляторов тока возбуждения возможно быстрое регулирование i_f0 (тока возбуждения). При этом размах колебаний θ уменьшится. Такое же регулирование возбуждения эффективно для уменьшения амплитуды вынужденных колебаний.

Занятие 27. Конструкция и принцип работы МПТ.

190. Что означает фраза, что МПТ можно рассматривать как обращенную СМ?

Машину постоянного тока можно рассматривать как обращенную СМ, т.е. как машину, на статоре которой расположена часть постоянного тока (индуктор), а на роторе – часть переменного тока (якорь).

190. Где применяют ДПТ, как получается постоянный ток для их питания? Где применяют ГПТ?

В настоящее время наиболее широкое применение имеют машины постоянного тока с механическим коммутатором – коллектором.

190. Как зависит число главных полюсов МПТ от мощности и частоты вращения?

В зависимости от мощности и напряжения машины могут иметь и большее число полюсов. При этом соответственно увеличиваются число комплектов щеток и дополнительных полюсов.

190. В чем принципиальное отличие обмотки якоря МПТ, что такое барабанная обмотка?

Принципиальным отличием якорных обмоток машин постоянного тока является то, что они замкнуты сами на себя. То есть конец последнего витка обмотки соединен с началом первого и, таким образом, обмотка не имеет ни начала, ни конца. Обмотка якоря имеет большое число секций, каждая из которых состоит из одного или нескольких витков. В современных машинах постоянного тока применяются барабанные обмотки. Обмотки состоят из одно- или многовитковых секций, которые укладываются в пазы якоря в два слоя: одна сторона секции укладывается в верхнем слое паза, другая – в нижнем.

190. Что представляет собой коллектор МПТ, чему равно число его пластин?

Коллектор состоит из большого числа пластин, которые штампуют из профильной меди. Коллекторные пластины изолируются друг от друга прокладками, вырубленными из микалита.

190. Что такое геометрическая нейтраль?

Воображаемая линия, проведенная через середину межполюсного промежутка и совпадающая с поперечной осью машины, называется геометрической нейтралью (ГН).

190. В каком случае коллектор является инвертором и в каком выпрямителем?

Если машина работает в режиме двигателя, то к щеткам подводится постоянный ток. Коллектор в этом случае преобразует постоянный ток внешней сети в переменный ток, протекающий по обмотке якоря, т.е. является инвертором. Если машина работает в режиме генератора, то переменная ЭДС обмотки выпрямляется с помощью коллектора, т.е. коллектор является выпрямителем.

190. На какие три типа подразделяются обмотки МПТ?

По геометрической форме секций и способу их соединения между собой обмотки машин постоянного тока подразделяются на петлевые, волновые и комбинированные.

190. Что такое первый частичный шаг, второй частичный шаг, результирующий шаг и шаг по коллектору?

Петлевые обмотки с неперекрещивающимися (а) и перекрещивающимися (б) секциями

y1 – первый частичный шаг, равный расстоянию между сторонами секции. Этот шаг определяет ширину секции. Сторону секции, лежащую в верхней части паза (сплошная линия), будем называть начальной стороной, а другую сторону, лежащую внизу соответствующего паза (штриховая линия), – конечной;

y2 – второй частичный шаг, равный расстоянию между конечной стороной данной секции и начальной стороной последующей секции, с которой она должна быть соединена;

y – результирующий шаг, равный расстоянию между началами следующих друг за другом согласно схеме соединения секций;

yк – шаг по коллектору, равный расстоянию между точками подсоединения выводов секции к коллектору.

Шаги обмотки измеряются в элементарных.

190. Как связаны в МПТ между собой число элементарных пазов, число секций и число коллекторных пластин?

Число элементарных пазов Zэ , число секций S и число коллекторных пластин K в машинах постоянного тока связаны между собой определенными соотношениями. Так как каждая секция имеет две стороны, в элементарном пазу также размещаются две секционные стороны и к коллекторной пластине подходят проводники от двух секционных сторон, то

Zэ = S = K .

190. Что такое неперекрещивающиеся и перекрещивающиеся обмотки МПТ, какая из них лучше?

При y2<y1обмотки называются неперекрещивающимися, а при y2> y1 – перекрещивающимися. Лучше неперекрещивающиеся, т.к. расход на кабель меньше.

190. Чем отличается короткозамкнутая обмотка АД от обмотки ДПТ?

190. Что такое симметричная обмотка якоря ДПТ?

Под симметрической обмоткой якоря понимают такую обмотку, в которой для любого момента времени ЭДС и сопротивления ее паралельных ветвей будут одинаковы.

204. Что такое уравнительные соединения обмоток МПТ, как они подразделяются?

Для улучшения работы МПТ в некоторых типах обмоток якоря применяются уравнительные соединения. Бывают первого и второго рода. Первого – для петлевых обмоток, второго – для всех сложных обмоток.

205. В каких обмотках МПТ необходимость в уравнительных соединениях отсутствует?

при равенстве витков секций при любом виде их соединений в предлагаемой машине принципиально отсутствуют уравнительные токи, присущие обмоткам обычных коллекторных машин постоянного тока и нет необходимости в уравнительных соединениях

206. Чему равно число параллельных ветвей в простой петлевой обмотке?

Число параллельных ветвей обмотки 2а равно числу полюсов машины 2а-3р

207. Чему равно число параллельных ветвей в сложной петлевой обмотке?

В сложной петлевой обмотке число параллельных ветвей 2а = 2pm

208. Чему равно число параллельных ветвей в простой волновой обмотке?

В простой волновой обмотке число параллельных ветвей 2а-2

209. Чему равно число параллельных ветвей в сложной волновой обмотке?

В сложной волновой — 2а = 2m

210. Что такое комбинированная обмотка? Какое условие предъявляется к параллельным ветвям комбинированной обмотки?

Комбинированная обмотка представляет собой совокупность простой петлевой и сложной волновой обмоток, которые укладывают в одних и тех же пазах якоря в четыре слоя и присоединяются к пластинам одного и того же коллектора. Для симметрии обе обмотки состоят из одинакового числа секций, и каждая из них служит для проведения половины общего тока якоря. В связи с этим число параллельных ветвей простой петлевой обмотки должно быть одинаковым с числом параллельных ветвей сложной волновой обмотки.

а всего комбинированная обмотка имеет число параллельных ветвей

211. Чему равен ток в якоре при холостом ходе?

Нулю

212. Чему равна ЭДС в МПТ?

Равна сумме электродвижущих сил проводников, расположенных между щетками. 

213. Чему равен электромагнитный момент МПТ?

М = pNФI_a /(2πa) = с_мФI_a 

214. Что такое реакция якоря?

Под реакцией якоря понимают явление воздействия магнитного поля, создаваемого током якоря, на магнитное поле главных полюсов.

215. Для чего в МПТ щетки иногда устанавливают не на геометрической нейтрали?

Для того, чтобы сделать реакцию якоря либо размагничивающей, либо подмагничивающей

216. Как из-за реакции якоря происходит возможное искрение щеток МПТ?

Так как при нагрузке вследствие искажения магнитного поля в зазоре из-за поперечной реакции якоря индукция увеличивается. Из-за этого увеличивается напряжение между пластинами, к которым присоединяются секции, расположенные в зоне максимальной индукции.

217. Что такое переходная магнитная характеристика МПТ и для чего её строят?

Это зависимость индукции в воздушном зазоре при ХХ от суммы МДС зазора и зубцов. Строится для того, чтобы учитывать насыщение зубцов при влиянии поперечной реакции якоря.

218. Может ли реакция якоря увеличить напряжение между коллекторными пластинами МПТ?

Реакция якоря в определенных условиях может вызвать нежелательные по своим последствиям явления. К числу таких явлений относится, прежде всего, увеличение напряжения между коллекторными пластинами вследствие искажения поля под воздействием поперечной реакции якоря.

218. Как реакция якоря (искажение поля) зависит от величины воздушного зазора МПТ?

Искажение кривой поля тем значительнее, чем меньше воздушный зазор

218. Для чего нужна компенсационная обмотка в МПТ?

Компенсационная обмотка в машинах постоянного тока предназначается для компенсации поперечной реакции якоря

218. Почему работоспособность МПТ почти полностью определяется состоянием их коллекторно-щеточного узла?

Так как МПТ в подавляющем большинстве случаев работает не в уст. а в перех. Режиме работы: частых пусков , реверсов, торможения, широкого регулирования скоростей вращения, сопровожд. значительеным вспелском тока.

218. Что такое коммутация?

Процесс переключения секции из одной параллельной ветви в другую носит название коммутации.

218. Что такое коммутируемая секция?

Секция,накоротко замкнутая щеткой.

218. Что такое период коммутации?

Секция, накоротко замкнутая щеткой, называется коммутируемой секцией, а время, в течение которого происходит это замыкание,–периодом коммутации

218. От каких двух величин главным образом зависит период коммутации МПТ?

От ширины щетки,от окружнйо скорости коллектора.

218. Какие степени искрения допускаются для длительной работы МПТ?

Степени искрения 1, 1¼ 1½

218. Какие степени искрения допустимы в МПТ только кратковременно?

2,3

218. По каким трем условным причинам может происходить искрение щеток на коллекторе, и какая причина основная?

Искрение щеток на коллекторе может происходить по нескольким причинам, которые условно можно разделить на механические, потенциальные и электромагнитные

218. В чем заключаются механические причины искрения?

Низкочаст. изг. коллектора из щеточного аппарата

218. В чем причина потенциального искрения?

Причиной потенциального искрения является повышение напряжения между соседними коллекторными пластинами Ukmax

218. Какова природа электромагнитной причины искрения?

Протекание эл машинных процессов в коммутирующих секциях

218. Что такое круговой огонь?

Аварийное явление на коллекторе,связанное с потенциальным искрением

233. Из каких четырех материалов изготавливают щетки МПТ?

1.Графитные

2.Угольно-графитные

3.Металло-графитные

4.Электрографитные

234. Для чего сети постоянного тока экранируются и для чего в МПТ используются конденсаторы?

Для подавления помех. Использование конденсаторов- основной способ подавления радиопомех.

234. В чем основная сложность математического описания процесса коммутации?

Сложность заключается в том, что удельное сопротивление щеточного контакта является функцией многих переменных (плотности тока, атмосферных условий, продолжительности работы машины, температуры коллектора, площади контакта и т.д.)

234. В чем состоит гипотеза непрерывного контакта при коммутации?

Гипотеза непрерывного контакта, т.е. такого контакта, при котором ток

равномерно распределяется по всей поверхности щетки. Основным допущением, вытекающим из этой гипотезы, положенной в основу классической теории коммутации, явилось допущение постоянства удельного сопротивления щеточного контакта и независимости его от плотности тока, т.е. r_щ=const.

234. Что такое прямолинейная коммутация?

Наиболее целесообразным способом улучшения коммутации является компенсация реактивной ЭДС. Для этого в зоне, где располагаются проводники коммутируемых секций, необходимо создать такое магнитное поле, чтобы ЭДС вращения имела направление, противоположное направлению реактивной ЭДС и была бы равна или несколько превышала ее.. Если 0 e_рe_к, то в машине будет прямолинейная коммутация.

234. Что такое замедленная коммутация?

При замедленной коммутации под набегающим краем щетки плотность тока резко падает, а под сбегающим возрастает.

234. Что такое ускоренная коммутация?

При ускоренной коммутации, под набегающим краем щетки плотность тока возрастает, а под сбегающим резко падает.

234. Какая коммутация лучше, замедленная или ускоренная, и как это связано с установкой или неустановкой дополнительных полюсов?

Уменьшение плотности тока под сбегающим краем щетки позволяет добиваться безыскрового размыкания индуктивного контура коммутирующей секции. Следовательно, процесс нормально ускоренной коммутации наиболее благоприятен.

Занятие 30. Теории коммутации МПТ.

234. В чем состоит гипотеза точечного контакта при коммутации? Гипотеза точечного контакта, согласно которой скользящий контакт рассматривается как совокупность точек перебегающего непосредственного контакта, действительная поверхность которых в десятки раз меньше всей поверхности щетки.

234. Что такое фриттинг?

Электрический пробой пленки окиси меди.

234. Какие существуют три основные теории коммутации?

1. Классическая теория коммутации

2. Теория коммутации на основе допущения постоянства падения напряжения в щеточном контакте.

3. Теория оптимальной коммутации.

234. В чем основная идея классической теории коммутации?

Отличительной особенностью классической теории, разработанной Е.Арнольдом, является следующее допущение: удельное сопротивление щеточного контакта считается величиной постоянной, независимой

от плотности тока в контакте и от величины контактной поверхности.

234. В чем основная идея теории коммутации О. Г. Вегнера?

О.Г.Вегнер предположил, что падения напряжения в сбегающем Uщ2r₂*i₂ и набегающем Uщ1i1*r1 краях щетки в процессе коммутации остаются постоянными и равными друг другу.

234. В чем основная идея теории оптимальной коммутации?

Авторы этой теории аппроксимируют статическую вольтамперную характеристику щеточного контакта к двум различным функциям: при малых плотностях тока, примерно, до 8..6JА/см² к зависимости, отвечающей условию r_щconst, а при больших плотностях тока –к функции U_щ  сonst или же аппроксимируют эту характеристику гиперболическими функциями.

234. Какие три основных способа улучшить коммутацию МПТ?

1. Улучшение коммутации путем увеличения сопротивления коммутируемой секции.

2. Улучшение коммутации путем уменьшения реактивной ЭДС.

3. Улучшение коммутации путем создания коммутирующего поля в зоне коммутации.

234. Какими двумя способами можно создать коммутирующее поле?

Получить коммутирующее поле можно двумя путями: с помощью дополнительных полюсов и сдвигом щеток с геометрической нейтрали.

234. Какими двумя факторами определяется коммутирующая способность щеток?

Во-первых, каждая щетка для обеспечения удовлетворительной коммутации должна создать хороший контакт в механическом отношении; зависящий в основном от упругих свойств щетки и ее фрикционных характеристик.

Во-вторых, щетка должна оказывать воздействие на ток коммутируемого контура и в завершающей фазе процесса обеспечивать отсутствие тока в сбегающей части щетки к моменту окончания коммутации.