- •Электротехника и Электроника
- •Часть 1: Электрические цепи, трансформаторы, электрические машины
- •420075, Казань, к.Маркса 68
- •Тема 1. Исследование неразветленной цепи переменного тока. Резонанс напряжений
- •Вопрос 1. Нарисоватьсхему замещенияэлектрической цепи. Объяснить какие процессы отражают элементы этой схемы.
- •Вопрос 2. Записать выражение дляполного сопротивления, тока и коэффициента мощности при резонансе напряжений.
- •Вопрос 3. В чем заключается явление резонанса напряжений и при каких условиях оно возникает?
- •Вопрос 4. Изменением каких параметров электрической цепи (см. Рис.1) можно получить резонанс напряжений?
- •Вопрос 5. С помощью каких приборов и по какому признаку можно судить о возникновении резонанса напряжений в электрической цепи?
- •Вопрос 6:Провести анализ построенных векторных диаграмм до и после резонанса напряжений и объяснить, в каком случае входное напряжение опережает ток, а в каком – отстает от тока.
- •Вопрос7. По схеме замещения исследуемой цепи проанализируйте, к чему приведет изменение активного сопротивления электрической цепи при резонансе напряжений.
- •Вопрос8. Сохраняется ли резонанс напряжений, если изменить только напряжение питающей сети?
- •Вопрос9. Объяснить ход кривых полученных в этой работе.
- •Вопрос10. Какую опасность для электрических устройств представляет резонанс напряжений? Где используется резонанс напряжений?
- •Вопрос1. Как обозначаются зажимы трехфазного источника и приемника?
- •Вопрос2.Как соединяются электроприемники «звездой»?
- •Вопрос3.Какими уравнениями выражаются мгновенные значения фазных напряжений и токов при симметричной нагрузке?
- •Вопрос4.В каком соотношении находятся линейные и фазные напряжения при симметричной нагрузке?
- •Вопрос5. Какой режим работы трехфазной цепи называют несимметричным?
- •Вопрос6.Для чего используется нейтральный провод?
- •Вопрос7.Какими уравнениями описывается электрическое состояние цепи при несимметричной нагрузке?
- •Вопрос8.Как построить совмещенные векторные диаграммы напряжений и токов для исследованных режимов трехфазной цепи?
- •Вопрос 9.К чему приведет обрыв нейтрального провода при несимметричной нагрузке?
- •Вопрос 10.Как изменяется напряжение при обрыве одной фазы в четырехпроводной и трехпроводной сетях?
- •Вопрос 11. А) Как изменяется напряжение при коротком замыкании фазы в трехпроводной сети?
- •Вопрос 12. К чему приводит обрыв линейного провода в трехфазной установке а) четырехпроводной и б) трехпроводной систем?
- •Контрольные вопросы
- •Вопрос 1: Где и с какой целью применяют катушки со стальным сердечником?
- •Вопрос 2. С какой целью магнитопроводы электротехнических устройств изготавливают из ферромагнитных материалов?
- •Вопрос 3. Объяснить характер изменения индуктивного и полного сопротивления катушки с сердечником от протекающего через неeтока.
- •Вопрос 4 .Как уменьшить потери энергии на гистерезис и вихревые токи?
- •Вопрос 5 .Нарисовать и объяснить схему замещения катушки с сердечником.
- •Вопрос 6. Как определяются параметры схемы замещения и зависят ли они от подводимого напряжения?
- •Вопрос 7. Объяснить характер зависимостей;;;.
- •Вопрос 1. Устройство и принцип действия трансформатора.
- •Вопрос 2. Записать и объяснить формулы эдс и уравнения электрического и магнитного состояний трансформатора
- •Вопрос 3. Что такое «коэффициент трансформации»?
- •Вопрос 4. Нарисовать и объяснить схему замещения нагруженного трансформатора.
- •Вопрос 5:Как проводятся опыты холостого хода и короткого замыкания?
- •Вопрос 6:Объяснить причины и характер изменения напряжения вторичной обмотки при изменении нагрузки.
- •Вопрос 7: Как определяется кпд силовых трансформаторов?
- •Контрольные вопросы
- •Вопрос 1. Объясните устройство и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Ответ 1 Двигатель состоит из неподвижного статора и вращающегося ротора.
- •Вопрос 2. Какими достоинствами и недостатками обладает трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором?
- •Вопрос 3. Дать характеристику магнитного поля асинхронного двигателя.
- •Вопрос 4. Как осуществить реверс двигателя?
- •Вопрос 5. Что такое режим идеального холостого хода в двигателе?
- •Вопрос 6. Почему ток холостого хода асинхронного двигателя больше тока холостого хода трехфазного трансформатора такой же мощности?
- •Вопрос 7. Чему равно скольжение в номинальном, критическом, пусковом режимах и при холостом ходе?
- •Вопрос 8. Показать на механической характеристике основные режимы работы асинхронного двигателя.
- •Вопрос 9. Перечислить и объяснить основные способы регулирования частоты вращения асинхронного двигателя.
- •Вопрос 10:в чем особенности пускового режима асинхронного двигателя?
- •Вопрос 11.Перечислить и сравнить различные способы пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
- •Вопрос 12:Объяснить особенности рабочих характеристик асинхронного двигателя.
- •Вопрос 13:Где используются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором?
- •Вопрос 1.Объяснить устройство и принцип действия двигателя параллельного возбуждения.
- •Вопрос 1. Как классифицируются двигатели постоянного тока по способу возбуждения?
- •Вопрос 3.Как возникает электромагнитный момент двигателя?
- •Вопрос 4.Что такое реакция якоря и коммутация машины постоянного тока?
- •Вопрос 5.Объясните процесс пуска двигателя в ход.
- •Вопрос 6. Какими способами можно регулировать частоту вращения двигателя параллельного возбуждения и каковы преимущества и недостатки каждого из них?
- •Вопрос 7 .Объясните процесс саморегулирования двигателя.
- •Вопрос 8 . Как производится реверсирование двигателя?
- •Вопрос 9 Объясните характеристики двигателя: характеристику холостого хода, рабочие характеристики,,,, механическуюи регулировочную.
- •Вопрос 10. Сделать оценку двигателя, укажите преимущества и недостатки двигателя параллельного возбуждения.
Вопрос 3. Что такое «коэффициент трансформации»?
Ответ 3.Согласно второму закону Кирхгофа уравнения электрического состоянияидеализированного трансформатораимеют вид:
U1= -Е1,U2=Е2
Е1= -w1dФ/dt, Е2= -w2dФ/dt.
Поделив U1 наU2 получим коэффициент трансформацииn:
,
В случае реального трансформатора напряжение U2 совпадаетcэдсE2только при холостом ходе. Поэтому коэффициент трансформации.
где – напряжение на зажимах вторичной обмотки в режиме холостого хода.
Вопрос 4. Нарисовать и объяснить схему замещения нагруженного трансформатора.
Ответ 4.В режиме холостого хода схема замещения трансформатора совпадает со схемой замещения катушки индуктивности (рис.18).
В режиме нагрузки трансформатора ( при отсутствии гистерезиса) электрическое состояние трансформатора можно описать (на основании 2-го закона Кирхгофа) комплексными уравнениями:
,
,
где: R1 –активное сопротивление 1-ой обмотки,
R’2 =(w1/w2)2 R2 – приведенное активное сопротивление вторичной обмотки,
Ż об1 – комплексные сопротивление 1-ой обмотки,
x рас1 =ωL рас1 – сопротивление рассеяния первичной обмотки,.
x’рас2 =ωL’рас2 =(w1/w2)2 · ωL рас2 – приведенное сопротивление рассеивания вторичной обмотки ,
Ż‛об2 – приведенное комплексное сопротивление 2-ой обмотки, Ż’об2 = R’2 + jx’рас2 ,
Ż‛2 – приведенное комплексное сопротивление нагрузки Ż’2=(w1/w2 )2 ·Ż2
–приведенной к первичной цепи комплексный ток вторичной цепи или приведенный ток.
Ток холостого хода I1xx можно представить как сумму 2-токов :- активного I1axx и реактивного ( намагничивающего) I1МХХ.
I1xx=I1axx+ I1МХХ
В соответствии с этими уравнениями схема замещения нагруженного трансформатора может быть представлена схемой на рис.26:
Рис. 26
Пунктиром обозначена схема замещения идеализированного трансформатора в режиме холостого хода,
g- иbактивная и реактивные части проводимости катушки.
Żоб1·Ì1, Żоб2· Ì2 – представляют полное внутреннее падение напряжения на первичной и вторичной обмотках соответственно.
Вопрос 5:Как проводятся опыты холостого хода и короткого замыкания?
Ответ 5:Для проведения опыта холостого хода
1. Собрать схему согласно рис.27:
Рис. 27
2. Включить питание и установить напряжение на первичной обмотке В.
3. Измерить ток холостого хода напряжениеи мощность, потребляемую трансформатором. Результаты измерений занести в табл. 1.
Таблица 1
-
Измеренные величины
Вычисленные
величины
, В
, В
, А
, Вт
4. Снизить автотрансформатором напряжение до нуля, отключить питание.
По данным опыта вычислить коэффициент мощности =P0/U10I10, коэффициент трансформации. Результаты вычислений занести в табл.
Б) Для проведения опыта короткого замыкания :
1. Собрать схему согласно рис.28:
Рис. 28
2. Замкнуть вторичную обмотку на амперметр (рис.28); подключить к первичной обмотке вольтметр с меньшим пределом измерений (50 или 75 В).
3. Включить питание и установить на первичной обмотке напряжение так, чтобы токимел номинальное значение 4 А, соответствующее данному трансформатору. Измерить,,,и занести результаты в табл.2.
4. Снизить автотрансформатором напряжение до нуля, отключить питание.
5. По данным опыта вычислить и сопротивления: полное,
активное и реактивное. Результаты вычислений занести в табл. 2.
Таблица 2
Измеренные величины |
Вычисленные величины | ||||||
, В |
, А |
, Вт |
, А |
, Ом |
, Ом |
, Ом |
Рабочие формулы :
RKЗ= Pk/I2ном , ZK = U1K/I1ном , ,
UK= RKЗ·I1ном/U1ном ·100% , сos φK = RК /ZK.