Контрольная работа по физике

Устройство электрических машин

Общий принцип действия и конструкции электрических машин

Электрической машиной называют устройство для взаимного преобразования электрической и механической энергии. Как правило, машина может работать и в качестве двигателя, и в качестве генератора, то есть электрические машины обратимы. Существуют электрические машины специального назначения: преобразователи частоты, преобразователи постоянного тока в переменный, измерители скорости, усилители и т. д. Их мы рассматривать не будем. 

Каждая машина состоит из подвижной и неподвижной частей. Первая называется ротором, вторая статором. Подвижная часть машины, обычно вращающаяся (хотя существуют и линейные двигатели), фиксируется в подшипниках, расположенных в торцевых щитах. Для улучшения условий охлаждения на валу часто размещается вентилятор, хотя иногда для этой цели используется ротор (или его детали) специальной формы. При необходимости передачи электроэнергии к обмоткам ротора машина должна иметь скользящие контакты. Для соединения с другими устройствами концы валов машин имеют специальную стандартизированную форму. Стандартными размерами и конструкцией обладают также приспособления для крепления машин.

Во всякой электрической машине преобразование энергии происходит посредством взаимодействия между магнитными полями ротора и статора. Упрощенная схема машины это два электромагнита, расположенные под углом а между их осями (рис. 11.1).

Существует два положения электромагнита: неустойчивое () и устойчивое (), когда вращающий момент на валу машины равен нулю.

Если угол 0 <  < 180°, а ротор вращается по часовой стрелке, то машина работает в качестве двигателя, развивая действующий момент. Допустим, при том же направлении вращения угол 180°<<360°. Такое положение возможно, если к валу машины приложен сторонний вращающий момент, то есть машина работает в качестве генератора, развивая противодействующий момент. Для равномерного вращения действующий и противодействующий момент должны быть равны:

 .

Рис. 11.1

Поскольку усилие, развиваемое отталкиванием одноименных полюсов и притягиванием разноименных, зависит от угла а, то из равенства моментов следует постоянство угла: .

Отсюда следует важнейший вывод о взаимной неподвижности полей ротора и статора в пространстве при установившейся скорости машины.

Устройство обмоток статора и ротора и их соединение призваны обеспечить взаимную неподвижность их магнитных полей. Встречаются самые разные реализации этого принципа. Так, в машинах постоянного тока поле статора обычно неподвижно в пространстве (относительно статора). В этом случае устройство ротора должно обеспечить вращение магнитного поля ротора относительно ротора с той же скоростью, но в противоположную сторону.

В так называемых синхронных машинах ротор представляет собой вращающийся электромагнит. Поэтому обмотки статора должны обеспечить создание магнитного поля, вращающегося в ту же сторону с той же скоростью (синхронно). В асинхронных машинах магнитное поле ротора вращается относительно ротора, и магнитное поле статора вращается относительно статора, но так, что эти поля взаимно неподвижны.

11.2. Классификация электрических машин

Каждая электрическая машина общего назначения способна работать и в качестве генератора, и в качестве двигателя. Но на практике, конечно, при конструировании большинства машин их назначение определяется сразу: генератор или двигатель.

По роду тока машины можно подразделить на группы:

□ машины переменного (синусоидального) тока;

□ машины постоянного тока;

 □ коллекторные машины небольшая группа машин. Здесь они упоминаются в основном для полноты классификации.

Машины переменного тока разделяют по двум признакам:

 □ скорости:

 синхронные, скорость ротора которых равна скорости вращения

 магнитного поля статора;

 асинхронные в них скорость ротора обязательно отличается от

 скорости вращения магнитного поля статора;

□ способу создания вращающегося магнитного поля:
трехфазные;

одно и двухфазные.

Машины постоянного тока подразделяются в зависимости от способа создания магнитного потока основных полюсов на следующие виды:

□ машины с постоянным магнитом;

 □ машины независимого возбуждения;

□ машины параллельного возбуждения;

 □ машины последовательного возбуждения;

 □ машины смешанного возбуждения (имеют 23 и более различно включенных обмоток).

Можно провести и более глубокую классификацию, но в настоящем курсе ограничимся изучением асинхронных машин, машин постоянного тока и синхронных машин. Эти машины удовлетворяют большинство потребностей промышленности и быта. Для знакомства с другими машинами придется обращаться к специальной литературе.

7.Подключить амперметры в каждой ветви схемы и определить значения токов, выписать результаты в таблицу в отчете и сравнить с теоретически рассчитанными значениями.

Рис.4.5.1. Схема с подключенными амперметрами

8.Аналогичным образом производится моделирование данной схемы в Multisim 10.

5.Вопросы и контрольные задания 

Вопросы

Что называется электрическим сопротивлением?

Дать определение узлу, ветви и контуру цепи.

Амперметр назначение, метод подключения.

Вольтметр назначение, метод подключения.

Последовательное соединение проводников. Привести пример.

Параллельное соединение проводников. Привести пример.

По  каким формулам определяется общее сопротивление проводников, соединенных последовательно?

По  каким формулам определяется общее сопротивление проводников, соединенных параллельно?

Дать определение резистору. Единицы измерения.

Дать определение конденсатору. Единицы измерения.

Как формулируется первый закон Кирхгофа?

Как формулируется второй закон Кирхгофа?

Порядок применения 1 закона Кирхгофа.

Порядок применения 2 закона Кирхгофа.

В чем состоит сущность метода контурных токов?

В чем состоит сущность метода узловых потенциалов?

Алгоритм метода узловых потенциалов.

Алгоритм метода контурных токов.

Задача . Для четырехполюсников рис. 10.3 определить коэффициенты A, B, C и D: из основных уравнений четырехполюсников в режимах холостого хода и короткого замыкания

Задача . Определить коэффициенты A, B, C , D для Т образной и П образной схемы четырехполюсников

Способ получения переменного тока Возбуждение электродвижущей силы индукции в контуре, вращаемом в магнитном поле, используется в технике для электрического тока.


Импульсные и цифровые устройства