Файл: Методические указания и контрольные задания для студентов заочной формы обучения для специальности.doc

определять основные параметры трансформатора;
проводить опыты холостого хода и короткого замыкания трансформатора;
определять тип и параметры машин постоянного и переменного тока по их маркировке;
определять частоту вращения ротора по значению скольжения и частоте тока в сети;
выбирать способы пуска двигателей в зависимости от их мощности;
определять потребляемую мощность двигателя по паспортным значениям КПД и номинальной мощности;

строить рабочие характеристики генераторов и двигателей постоянного тока по данным измерений.

Тема 5.1 Трансформаторы
Принцип работы однофазного трансформатора. Электрическая схема однофазного трансформатора. Режимы работы трансформатора.

Внешняя характеристика и КПД трансформатора. Зависимость КПД трансформатора от нагрузки. Режимы работы. Расчетные уравнения.
Литература: [1, с. 8-11], [2, с. 193-208].
Вопросы для самопроверки

Каково назначение трансформатора в энергосистеме при передаче и распределении электрической энергии?
Поясните назначение и устройство отдельных элементов трансформатора: магнитопровода, обмоток, расширителя, изоляторов.
Поясните принцип работы трансформатора. Почему он может работать только на переменном токе?
Что называется коэффициентом трансформации? Какой опыт нужно провести, чтобы практически определить его?
Какие формулы позволяют определить э.д.с. Е₁ и Е₂, наводимые в обмотках трансформатора?
Число витков первичной обмотки 100, вторичной – 500. Определить напряжение холостого хода вторичной обмотки, если к первичной подведено напряжение 220 В. Какой ток будет протекать через активную нагрузку, присоединенную ко вторичной, если в первичной ток 10 А? ответ: 1100 В; 2 А.
Какие электроизмерительные приборы надо иметь для проведения опыта холостого хода трансформатора? Какие величины можно получить из этого опыта?
Почему с изменением нагрузки трансформатора магнитный поток в магнитопроводе остается практически неизменным?
Начертите схему однофазного автотрансформатора. В чем его отличие от трансформатора?
Каковы особенности сварочного трансформатора? Почему такой трансформатор должен обладать крутопадающей характеристикой?
Каковы назначения измерительных трансформаторов тока и напряжения? Начертите схему включения амперметра и вольтметра через измерительные трансформаторы.

Тема 5.2 Электрические машины переменного тока
Назначение машин переменного тока и их классификация. Получение вращающегося магнитного поля в трехфазных электродвигателях и генераторах. Устройство электрической машины переменного тока: статор и его обмотка, ротор и его обмотка.

Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя. Частота вращения магнитного поля статора и частота вращения ротора. Вращающий момент асинхронного двигателя. Скольжение. Пуск в ход асинхронных двигателей с короткозамкнутым и фазным ротором.

Рабочий процесс асинхронного двигателя и его механическая характеристика. Регулирование частоты вращения ротора. Однофазный и двухфазный асинхронный электродвигатели. Потери энергии и КПД асинхронного двигателя. Синхронные машины и область их применения.
Литература: [1, с. 8-11], [2, с. 210-241].
Вопросы для самопроверки

Приведите классификацию машин переменного тока. Каковы их преимущества и недостатки?
Поясните получение трехфазного вращающегося магнитного поля. Какие синхронные скорости можно получить при частоте тока в сети 50 Гц?
Поясните устройство и принцип действия асинхронного двигателя с короткозамкнуты и фазным ротором. Каково назначение контактных колец и щеток у двигателя с фазным ротором?
Напишите формулу для определения скольжения. В каких пределах может изменяться это значение? Из формулы напишите выражение для определения частоты вращения ротора.
Чему равно скольжение ротора при пуске двигателя?
Напишите формулы для э.д.с. Е₁ и Е₂, наводимых в фазах обмоток ротора и неподвижного ротора. В какой теме вы уже встречались с подобными формулами?
Э.д.с. между кольцами неподвижного фазного ротора 250 В. обмотки ротора соединены в звезду. Определите э.д.с. фазы ротора, вращающегося с частотой 720 об/мин. Ответ: 5.78 В.
Напишите формулу для определения силы тока в фазе вращающегося и неподвижного ротора.
От каких величин зависит вращающийся электромагнитный момент асинхронного двигателя?
Какими методами можно осуществить пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым и фазным ротором? В чем заключается недостаток прямого пуска?
Ротор асинхронного двигателя вращается с частотой 1450 об/мин. Номинальная мощность двигателя 22 кВт. Определить номинальный вращающий момент. Ответ: 145 Нм.
Поясните методы регулирования частоты вращения ротора асинхронного двигателя.
Поясните устройство, принцип действия и область применения однофазного асинхронного двигателя. Почему такой двигатель сам не может выйти из состояния покоя?
Какие потери мощности имеют место в асинхронном двигателе?
Изложите принцип действия и устройство синхронного двигателя. Каким образом осуществляется его пуск и регулирование частоты вращения?

Тема 5.3 Электрические машины постоянного тока
Назначение машин постоянного тока и их классификация. Устройство и принцип действия машин постоянного тока: магнитная цепь, коллектор, обмотка якоря. Рабочий процесс машины постоянного тока: ЭДС обмотки якоря, реакция якоря, коммутация.

Генераторы постоянного тока, двигатели постоянного тока: общие сведения. Электрические машины с независимым возбуждением, с параллельным, последовательным и смешанным возбуждением.

Пуск в ход, регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока. Потери энергии и КПД машин постоянного тока.
Литература: [1, с. 8-11], [2, с. 244-274].
Вопросы для самопроверки

Поясните устройство и назначение станины, якоря, коллектора машины постоянного тока.
Поясните принцип действия генератора и двигателя постоянного тока.
Напишите формулы, связывающие э.д.с., напряжение на выводах и падение напряжения в обмотке якоря для генератора и двигателя постоянного тока.
Выведите формулу для э.д.с., наводимой в обмотке якоря.
Какие последствия может вызвать в машине действие реакции якоря?
Поясните процесс коммутации и причины появления в коммутирующей секции добавочного тока.
Начертите схемы генераторов с независимым, параллельным и смешанным возбуждением.
Поясните принцип работы генератора с самовозбуждением. Откуда в машине возникает остаточный магнитный поток?
Какие причины вызывают снижение напряжения при увеличении нагрузки в генераторах с независимым и параллельным возбуждением?
Поясните, почему в момент пуска двигатель постоянного тока потребляет значительный ток. Какова здесь роль противо-э.д.с?
Выведите формулу для определения частоты вращения двигателя постоянного тока.
Начертите схему соединения двигателя с параллельным возбуждением.
Какие потери имеют место в машине постоянного тока?
Напишите формулы для определения КПД генератора и двигателя постоянного тока.

Методические указания к выполнению контрольной работы
Образец оформления титульного листа контрольной работы приведен в конце пособия (Приложение А).

При решении всех задач и примеров потерю напряжения в проводах не учитывать, а индексы токов, напряжений и мощности должны соответствовать номеру резистора. Например, ток I

₂ проходит через резистор R₂; I₃, P_3, U₃ – ток, мощность и напряжение на резисторе R₃.

Указания к решению задачи 1
Решение задачи 1 требует знания основных законов постоянного тока, производных формул этих законов и умения их применять для расчета электрических цепей со смешанным соединением резисторов.

Методику и последовательность действий при решении задач со смешанным соединением резисторов рассмотрим в общем виде на конкретном примере.

Выписываем условие задачи (содержание условий задач выписывать применительно к своему варианту).

Условие задачи. Цепь постоянного тока со смешанным соединением состоит из четырех резисторов. Заданы схема цепи (рис.2), значения сопротивлений резисторов: R₁=30 Ом, R₂=20 Ом, R₃=3 Ом, R₄=5 Ом, мощность цепи Р=320 Вт.

Определить: 1) Эквивалентное сопротивление цепи

; 2) токи, проходящие через каждый резистор.

Решение задачи проверить, применив первый закон Кирхгофа.

Выписываем из условий то, что дано и нужно определить в виде буквенных обозначений и числовых значений.

Продумаем план (порядок) решения, подбирая при необходимости справочный материал. В нашем случае принимаем такой порядок решения. Находим эквивалентное сопротивление цепи: