Тестовые вопросы № 1-54 по дисциплине «Электротехника» (Увеличение пускового момента асинхронного двигателя. Магнитное поле при питании переменным током однофазной обмотки)

Страницы работы

Содержание работы

1. При каком способе пуска увеличивается пусковой момент асинхронного двигателя?

2. Определить скольжение асинхронного двигателя, если частота вращения ротора 950 об/мин., число полюсов 2Р=6.

3. Если ротор вращается в одну сторону, а магнитное поле в противоположную, то асинхронная машина работает в режиме:

4. Найти неверное утверждение относительно магнитного поля статора:

5. Определить номинальный ток асинхронного двигателя А51-4 при соединении обмоток статора звездой; паспортные данные двигателя:

6. Найти неверное утверждение относительно устройства асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

7. Какой способ регулирования асинхронного двигателя не может быть использован в короткозамкнутом двигателе?

8. Какая максимальная скорость вращения магнитного поля статора асинхронного двигателя, включенного в сеть переменного тока промышленной частоты.

9. На рисунке показаны механические характеристики двух механизмов и двигателя. Какой из механизмов двигатель не сможет запустить?

10. Какая точка на графике M=f(s) соответствует номинальному режиму работы двигателя?

11. Для двигателя мощностью Р = 2,34 кВт, и n = 1420 об/мин найти момент на валу.

12. Найти неверное утверждение относительно устройства асинхронного двигателя с фазным ротором:

13. Какие условия работы асинхронного двигателя надо изменить, чтобы получить такое семейство механических характеристик?

14. Как изменится частота вращения кругового поля асинхронного двигателя при возрастании нагрузки на валу?

15. Асинхронный двигатель работает на устойчивой части естественной механической характеристики. Как изменится вращающий момент двигателя при увеличении нагрузки на валу?

16. Какая точка на графике M=f(s) соответствует критическому моменту двигателя?

17. Число витков фазы статора w₁=70, обмоточный коэффициент К_об=0,9; магнитный поток Ф_m=1,5*10 -2 Вб. Вычислить действующее значение ЭДС фазы (E_1Ф), если двигатель включен в промышленную сеть

18. Асинхронный двигатель включен в сеть, в первом случае — в холостую, без нагрузки на валу; во втором — под нагрузкой. Указать правильное соотношение времени пуска.

19. Какой способ регулирования скорости асинхронных двигателей позволяет получить наиболее плавное регулирование скорости в широком диапазоне

20. Как изменяется частота f₂ ЭДС и токов ротора с уменьшением скорости?

21. Какой график представляет собой естественную механическую характеристику асинхронного двигателя?

22. В паспорте двигателя указано: 380/220, . Как правильно соединить выводы обмоток на щитке машины для подключения к сети 380 В.

23. Какая формула наиболее полно иллюстрирует возможности регулирования скорости асинхронных двигателей?

24. Чему равна скорость вращения магнитного поля асинхронного двигателя, если число полюсов 2Р=4, частота сети f=50 Гц?

25. Какое число пар полюсов имеет асинхронный двигатель, если при включении в промышленную сеть он развивает 980 об/мин?

26. На рисунке показаны механические характеристики двух механизмов и двигателя. Какой из механизмов можно запустить этим двигателем?

27. Какая точка механической характеристики двигателя соответствует критическому скольжению?

28. Приборы, включенные в цепь статора асинхронного двигателя (AD) показывают: U_V=220 В, I_A=8,5 А, P_W=0,913 кВт. Определить двигателя.

29. Для асинхронного двигателя известно: — 220/380 В. Двигатель включен звездой в сеть 220 В. Указать, как выглядит механическая характеристика двигателя, если характеристика 1 — естественная.

30. Найти неверное утверждение относительно устройства асинхронного двигателя с фазным ротором:

31. Как изменится пусковой момент асинхронного двигателя при уменьшении напряжения в 2 раза?

32. По какой формуле определяется частота вращения ротора асинхронного двигателя?

33. Механические характеристики двигателя и рабочего механизма показаны на рисунке. Какой будет установившаяся скорость при их совместной работе?

34. Найти неверное утверждение относительно магнитного поля ротора асинхронного двигателя.

35. При пуске двигателя амперметр показал ток 45 А. Какой ток покажет амперметр при пуске того же двигателя, если его обмотки соединить звездой? (напряжение сети — то же)

36. На рисунке показан щиток с выводами трех обмоток статора. Указать маркировку пар выводов обмоток.

37. Какой параметр надо изменить, чтобы получить семейство механических характеристик, указанных на рисунке?

38. Как изменится частота ЭДС, индуктированной в роторе, при изменении числа оборотов от 0 до номинального значения?

Задания. 3.1.Относительно устройства асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором невернымявляется утверждение

3.1.Относительно устройства асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором невернымявляется утверждение, что…

а) обмотки статора и ротора не имеют электрической цепи

б) ротор имеет обмотку, состоящую из медных или алюминиевых стержней,

замкнутых накоротко торцевыми кольцами

в) цилиндрический сердечник ротора набирается из отдельных листов электрической

г) статор выполняется сплошным, путем отливки

3.2.В результате увеличения механической нагрузки на валу асинхронного двигателя скольжение увеличилось до 27 %, при этом характер режима работы двигателя…

а) номинальный б) ненадежный в) устойчивый г) неустойчивый

3.3.Если номинальная частота вращения асинхронного двигателя составляет , то частота вращения магнитного поля статора составит…

а) 3000 об/мин б) 750 об/мин в) 600 об/мин г) 1500 об/мин

3.4.Номинальному режиму асинхронного двигателя соответствует точка механической характеристики номер…

а) 3 б) 1 в) 2 г) 4

3.5.Величина скольжения асинхронной машины в двигательном режиме определяется по формуле…

а) б) в) недостаточно данных г)

3.6.Если номинальная частота вращения асинхронного двигателя составляет n_н=720об/мин, то частота вращения магнитного поля статора составит…

а) 1500 об/мин б) 3000 об/мин в) 600 об/мин г) 750 об/мин

3.7.Асинхронной машине принадлежат узлы…

а) статор с трехфазной обмоткой, неявнополюсный ротор с двумя контактными

б) статор с трехфазной обмоткой, якорь с коллектором

в) статор с трехфазной обмоткой, явнополюсный ротор с двумя контактными кольцами

г) статор с трехфазной обмоткой, ротор с короткозамкнутой обмоткой, ротор с

трехфазной обмоткой и тремя контактными кольцами

3.8.Электрическому равновесию обмотки ротора соответствует уравнение…

а)

б)

в)

г)

3.9.Асинхронной машине c короткозамкнутым ротором соответствует схема…

а) б) в) г)

3.10.Направление вращения магнитного поля статора асинхронного двигателя зависит от…

а) величины подводимого напряжения

б) частоты питающей сети

в) порядка чередования фаз обмотки статора

г) величины подводимого тока

3.11.Асинхронный двигатель, подключенный к сети с f = 50 Гц, вращается с частотой 1450 об/мин. Скольжение S равно…

а) -0,0333 б) 0,0333 в) 0,0345 г) -0,0345

3.12.В асинхронном двигателе значительно зависят от нагрузки потери мощности…

а) в обмотках статора и ротора б) в сердечнике статора

в) в сердечнике ротора г) механические потери

3.13.Асинхронному двигателю принадлежит механическая характеристика…

Читайте также: I. Анализ задания I. Задания для самостоятельной работы I. Задания для самостоятельной работы II часть контрольного задания II. Тестовые задания II. Тестовые задания III. Для обеспечения проверки исходного уровня знаний-умений решите 2 задания. III. Для обеспечения проверки исходного уровня знаний-умений решите 2 задания. III. Для обеспечения проверки исходного уровня знаний-умений решите 2 задания. III. КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ.

а) а б) в в) г г) б

Дата добавления: 2015-04-16 ; просмотров: 22 ; Нарушение авторских прав

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Учитывая то, что электроснабжение традиционно осуществляется путём доставки потребителям переменного тока, понятно стремление к созданию электромашин, работающих на поставляемой электроэнергии. В частности, переменный ток активно используется в асинхронных электродвигателях, нашедших широкое применение во многих областях деятельности человека. Особого внимания заслуживает асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, который в силу ряда причин занял прочные позиции в применении.

Секрет такой популярности состоит, прежде всего, в простоте конструкции и дешевизне его изготовления. У электромоторов на короткозамкнутых роторах есть и другие преимущества, о которых вы узнаете из данной статьи. А для начала рассмотрим конструктивные особенности этого типа электрических двигателей.

Конструкция

В каждом электромоторе есть две важных рабочих детали: ротор и статор. Они заключены в защитный кожух. Для охлаждения проводников обмотки на валу ротора установлен вентилятор. Это общий принцип строения всех типов электродвигателей.

Конструкции статоров рассматриваемых электродвигателей ничем не отличаются от строения этих деталей в других типах электромоторов, работающих в сетях переменного тока. Сердечники статора, предназначенного для работы при трехфазном напряжении, располагаются по кругу под углом 120º. На них устанавливаются обмотки из изолированной медной проволоки определённого сечения, которые соединяются треугольником или звездой. Конструкция магнитопровода статора жёстко крепится на стенках цилиндрического корпуса.

Строение электродвигателя понятно из рисунка 1. Обратите внимание на конструкцию обмоток без сердечника в короткозамкнутом роторе.

Рис. 1. Строение асинхронного двигателя с КЗ Ротором

Немного по-другому устроен ротор. Конструкция его обмотки очень похожа на беличью клетку. Она состоит из алюминиевых стержней, концы которых замыкают короткозамыкающие кольца. В двигателях большой мощности в качестве короткозамкнутых обмоток ротора можно увидеть применение медных стержней. У этого металла низкое удельное сопротивление, но он дороже алюминия. К тому же медь быстрее плавится, а это не желательно, так как вихревые токи могут сильно нагревать сердечник.

Конструктивно стержни расположены поверх сердечников ротора, которые состоят из трансформаторной стали. При изготовлении роторов сердечники монтируют на валу, а проводники обмотки впрессовывают (заливают) в пазы магнитопровода. При этом нет необходимости в изоляции пазов сердечника. На рисунке 2 показано фото ротора с КЗ обмотками.

Рис. 2. Ротор асинхронного двигателя с КЗ обмотками

Пластины магнитопроводов таких роторов не требуют лаковой изоляции поверхностей. Они очень просты в изготовлении, что удешевляет себестоимость асинхронных электродвигателей, доля которых составляет до 90% от общего числа электромоторов.

Ротор асинхронно вращается внутри статора. Между этими деталями устанавливаются минимальные расстояния в виде воздушных зазоров. Оптимальный зазор находится в пределах от 0,5 мм до 2 мм.

В зависимости от количества используемых фаз асинхронные электродвигатели можно разделить на три типа:

Они отличаются количеством и расположением обмоток статора. Модели с трехфазными обмотками отличаются высокой стабильностью работы при номинальной нагрузке. У них лучшие пусковые характеристики. Зачастую такие электродвигатели используют простую схему пуска.

Двухфазные двигатели имеют две перпендикулярно расположенных обмотки статора, на каждую из которых поступает переменный ток. Их часто используют в однофазных сетях – одну обмотку подключают напрямую к фазе, а для питания второй применяют фазосдвигающий конденсатор. Без этой детали вращение вала асинхронного электродвигателя самостоятельно не начнётся. В связи с тем, что конденсатор является неотъемлемой частью двухфазного электромотора, такие двигатели ещё называют конденсаторными.

В конструкции однофазного электродвигателя используют только одну рабочую обмотку. Для запуска вращения ротора применяют пусковую катушку индуктивности, которую через конденсатор кратковременно подключают к сети, либо замыкают накоротко. Эти маломощные моторчики используются в качестве электрических приводов некоторых бытовых приборов.

Принцип работы

Функционирование асинхронного двигателя осуществляется на основе свойства трёхфазного тока, способного создавать в обмотках статора вращающее магнитное поле. В рассматриваемых электродвигателях синхронная частота вращения электромагнитного поля связана прямо пропорциональной зависимостью с собственной частотой переменного тока.

Существует обратно пропорциональная зависимость частоты вращения от количества пар полюсов в обмотках статора. Учитывая то, что сдвиг фаз составляет 60º, зависимость частоты вращения ротора (в об/мин.) можно выразить формулой:

В результате действия магнитной индукции на сердечник ротора, в нём возникнет ЭДС, которая, в свою очередь, вызывает появление электрического тока в замкнутом проводнике. Возникнет сила Ампера, под действием которой замкнутый контур начнёт вращение вдогонку за магнитным полем. В номинальном режиме работы частота вращения ротора немного отстаёт от скорости вращения создаваемого в статоре магнитного поля. При совпадении частот происходит прекращение магнитного потока, ток исчезает в обмотках ротора, вследствие чего прекращается действие силы. Как только скорость вращения вала отстанет, переменными токами магнитных полей, возобновляется действие амперовой силы.

Разницу частот вращения магнитных полей называют частотой скольжения: n_s=n₁–n₂, а относительную величину s, характеризующую отставание, называют скольжением.

s = 100% * ( n_s / n₁) = 100% * (n₁ — n₂) / n_{1 ,} где n_s – частота скольжения; n_1, n₂ – частоты вращений статорных и роторных магнитных полей соответственно.

С целью уменьшения гармоник ЭДС и сглаживания пульсаций момента силы, стержни короткозамкнутых витков немного скашивают. Взгляните ещё раз на рис. 2 и обратите внимание на расположение стержней, выполняющих роль обмоток ротора, относительно оси вращения.

Скольжение зависит от того, какую механическую нагрузку приложено к валу двигателя. В асинхронных электромоторах изменение параметров скольжения происходит в диапазоне от 0 до 1. Причём в режиме холостого хода набравший обороты ротор почти не испытывает активного сопротивления. S приближается к нулю.

Увеличение нагрузки способствует увеличению скольжения, которое может достигнуть единицы, в момент остановки двигателя из-за перегрузки. Такое состояние равносильно режиму короткого замыкания и может вывести устройство из строя.

Относительная величина отставания соответствующая номинальной нагрузке электрической машины называется номинальным скольжением. Для маломощных электромоторов и двигателей средней мощности этот показатель изменяется в небольших пределах – от 8% до 2%. При неподвижности ротора электродвигателя скольжение стремится к 0, а при работе на холостом ходу оно приближается к 100%.

Во время запуска электромотора его обмотки испытывают нагрузку, что приводит к резкому увеличению пусковых токов. При достижении номинальных мощностей электрические двигатели с короткозамкнутыми витками самостоятельно восстанавливают номинальную частоту ротора.

Обратите внимание на кривую крутящего момента скольжения, изображённую на рис. 3.

Рис. 3. Кривая крутящего момента скольжения

При увеличении крутящего момента коэффициент s изменяется от 1 до 0 (см. отрезок «моторная область»). Возрастает также скорость вращения вала. Если скорость вращения вала превысит номинальную частоту, то крутящий момент станет отрицательным, а двигатель перейдёт в режим генерации (отрезок «генерирующая область»). В таком режиме ротор будет испытывать магнитное сопротивление, что приведёт к торможению мотора. Колебательный процесс будет повторяться, пока не стабилизируется крутящий момент, а скольжение не приблизится к номинальному значению.

Преимущества и недостатки

Повсеместное использование асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами обусловлено их неоспоримыми преимуществами:

• стабильностью работы на оптимальных нагрузках;
• высокой надёжностью в эксплуатации;
• низкие эксплуатационные затраты;
• долговечностью функционирования без обслуживания;
• сравнительно высокими показателями КПД;
• невысокой стоимостью, по сравнению с моделями на основе фазных роторов и с другими типами электромоторов.

Из недостатков можно отметить:

• высокие пусковые токи;
• чувствительность к перепадам напряжений;
• низкие коэффициенты скольжений;
• необходимость в применении устройств, таких как преобразователи частоты, пусковые реостаты и др., для улучшения характеристик электромотора;
• ЭД с короткозамкнутым ротором нуждаются в дополнительных коммутационных управляющих устройствах, в случаях, когда возникает необходимость регулировать скорость.

Электродвигатели данного типа имеют приличную механическую характеристику. Несмотря на недостатки, они лидируют по показателям их применения.

Основные технические характеристики

В зависимости от класса электродвигателя, его технические характеристики меняются. В рамках данной статьи не ставится задача приведения параметров всех существующих классов двигателей. Мы остановимся на описании основных технических характеристик для электромоторов классов 56 А2 – 80 В2.

В этом небольшом промежутке на линейке моделей эелектромоторов с короткозамкнутыми роторами можно отметить следующее:

Мощность составляет от 0,18 кВт (класс 56 А2) до 2,2 кВт (класс 80 В2).

Ток при максимальном напряжении – от 0,55 А до 5А.

КПД от 66% до 83%.

Частота вращения вала для всех моделей из указанного промежутка составляет 3000 об./мин.

Технические характеристики конкретного двигателя указаны в его паспорте.

Подключение

Статорные обмотки трёхфазного АДКР можно подключать по схеме «треугольник» либо «звезда». При этом для звёздочки требуется напряжение выше, чем для треугольника.

Обратите внимание на то, что электродвигатель, подключенный разными способами к одной и той же сети, потребляет разную мощность. Поэтому нельзя подключать электромотор, рассчитанный на схему «звезда» по принципу треугольника. Но с целью уменьшения пусковых токов можно коммутировать на время пуска контакты звезды в треугольник, но тогда уменьшится и пусковой момент.

Схемы включения понятны из рисунка 4.

Рис. 4. Схемы подключения

Для подключения трёхфазного электрического двигателя к однофазному току применяют фазосдвигающие элементы: конденсаторы, резисторы. Примеры таких подключений смотрите на рисунке 5. Можно использовать как звезду, так и треугольник.

Рис. 5. Примеры схем подключений в однофазную сеть

С целью управления работой двигателя в электрическую цепь статора подключаются дополнительные устройства.