Студент должен знать:
· особенности переменного тока;
· характеристики синусоидальных величин.
Уметь:
· рассчитывать простейшие электрические цепи;
· строить векторные диаграммы для цепей переменного тока
Переменный ток: определение, получение синусоидальных э.д.с и тока, их уравнения и графики. Характеристики синусоидальных величин: амплитуда, фаза, начальная фаза, угловая частота, период, частота, мгновенные величины.
Действующая и средняя величина переменного тока.
Векторная диаграмма и ее обоснование. Элементы и параметры электрических цепей переменного тока. Цепь с активным сопротивлением, цепь с индуктивностью, цепь с емкостью; уравнения и графики тока и напряжения, векторные диаграммы; определение тока по заданному напряжению; мощности активная и реактивная, их определение для каждой цепи.
Цепь с активными и реактивными элементами: индуктивная катушка и конденсатор с потерями энергии, их схемы замещения; уравнения, графики, векторные диаграммы; определение тока по заданному напряжению и напряжения по заданному току; активные и реактивные сопротивления; активные и реактивные мощности; треугольники сопротивлений и мощностей. Неразветвленная цепь переменного тока: векторная диаграмма, расчетные формулы; резонанс напряжений. Разветвленная цепь переменного тока: векторная диаграмма, расчетные формулы, резонанс токов.
Методические указания
Переменный ток имеет громадное практическое значение, что объясняется в первую очередь возможностью его трансформирования.
При изучении данной темы необходимо обратить внимание на способы получения переменного тока, его основные характеристики и понятия, параметры. Кроме того следует учесть, что при расчетах электрических цепей переменного тока вводятся такие понятия как активные, реактивные элементы, их составляющие.
При изучении разветвленных и неразветвленных электрических цепей переменного тока следует обратить внимание на условия возникновения явлений резонанса напряжения и токов, их промышленного применения.
Вопросы для самоконтроля:
1. Дать определение амплитуды, периода, частоты, фазы, сдвига фаз, действующих значений напряжений и токов.
2. Как определить реактивные сопротивления конденсатора и катушки.
3. Объяснить способ построения векторных диаграмм.
4. Как определяются активная, реактивная, полная мощности? В каких единицах они измеряются?
5. В чем заключается явление резонанса напряжений и токов?
6. В чем смысл коэффициента мощности? Способы его улучшения.
[1,2,3]
Лабораторная работа 3
Неразветвленная цепь переменного тока с активным сопротивлением и индуктивностью .
Тема 1. 6. Трехфазные электрические цепи переменного тока
Студент должен знать:
· принцип получения электроснабжения по трехфазной системе;
· соотношение между фазными и линейными токами и напряжениями.
Уметь:
· рассчитывать трехфазные цепи при соединении приемников электрической энергии звездой и треугольником.
Трехфазная система электрических цепей, трехфазная цепь. Соединения обмоток трехфазных генераторов электрической энергии: трехфазная симметричная система э.д.с., прямая и обратная последовательность фаз;
соединение обмоток генератора и потребителей звездой; соединение обмоток генератора треугольником; фазные и линейные напряжения, соотношения между ними.
Трехфазные симметричные цепи: соединения обмоток генератора и приемника энергии звездой, четырехпроводная трехфазная цепь, роль нулевого провода; краткие сведения об аварийных режимах в трехфазных цепях.
Методические указания
Трехфазная система переменного тока получила широкое распространение как система, обеспечивающая более выгодную передачу энергии и позволяющая создать надежные в работе и простые по устройству электрические машины и аппараты.
Трехфазной системой электрических цепей называется система, состоящая из трех электрических цепей переменного тока одной частоты, с системой трех э.д.с., которые сдвинуты по фазе на 1/3 периода.
Каждая из обмоток трехфазного генератора может быть самостоятельным источником электрической энергии и может замыкаться на свой приемник энергии. В этом случае получается несвязная трехфазная система. На практике такие системы не применяются. Обычно обмотки трехфазного генератора соединяются звездой или треугольником. В зависимости от способа соединения генератора и приемников энергии трехфазная система может быть четырех- или трехпроводной.
В данной теме необходимо обратить внимание на особенности и взаимосвязи между параметрами при соединениях обмоток генераторов и приемников энергии звездой и треугольником.
Вопросы для самоконтроля:
1. В чем преимущества трехфазной системы перед однофазной.
2. Зависят ли фазные токи от линейных при соединении звездой, при соединении треугольником?
3. Какова роль нулевого провода?
4. Каково соотношение между фазными и линейными токами и напряжениями при соединении звездой, треугольником?
5. Как изменяются токи в фазах при обрыве линейного провода, если включено по схеме: звезда, треугольник.
[1,2,3]
Лабораторная работа 4
Исследование трехфазной цепи при соединении приемников электроэнергии звездой и треугольником.
Тема 1. 7. Трансформаторы
Студент должен знать:
· устройство, назначение и принцип действия силового трансформатора.
Уметь:
· проводить опыты: холостого хода, короткого замыкания, рабочего режима трансформатора;
· определять коэффициент трансформации, к. п. д.
Назначение трансформаторов. Принцип действия и устройство однофазного трансформатора, принципиальная схема, коэффициент трансформации, э.д.с. обмоток, номинальные величины; магнитопроводы, обмотки; нагревание и охлаждение, элементы защиты силовых трансформаторов.
Режимы работы трансформатора: холостой ход, рабочий режим, режим короткого замыкания, потери энергии и к.п.д. трансформатора.
Типы трансформаторов: трехфазные, многообмоточные, сварочные, измерительные, автотрансформааторы, их применение.
Методические указания
Трансформатором называется электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения, при той же частоте.
Устройство однофазного трансформатора: магнитопровод, на котором располагаются обмотки – первичная и вторичная.
Принцип действия трансформаторов основан на явлении взаимной индукции.
При изучении данной темы необходимо обратить внимание на специальные трансформаторы, их устройство и назначение.
Вопросы для самоконтроля
1. Почему обмотки трансформатора располагаются на сердечнике, каким должен быть сердечник?
2. При каких условиях проводится опыт холостого хода, короткого замыкания трансформатора?
3. Почему при холостом ходе можно пренебречь потерями в меди, а при коротком замыкании - потерями в стали?
4. При каких условиях к. п. д. трансформатора достигает максимума?
[1,2,3,4]
Лабораторная работа 5
Исследование режимов работы трансформатора.
Тема 1. 8. Электрические машины переменного тока
Студент должен знать:
· устройство, назначение, принцип действия асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
Уметь:
· определять параметры, пользоваться характеристиками электрических машин при анализе работы машин и аппаратов нефтегазоперерабатывающих производств
Назначение машин переменного тока и их классификация.
Получение вращающегося магнитного поля в трехфазных асинхронных электродвигателях и генераторах. Устройство машин переменного тока: статор электродвигателя и его обмоток. Принцип действия трехфазного асинхронного электродвигателя. Частота вращения магнитного поля статора и частота вращения ротора. Скольжение. Э.д.с., сопротивление и токи в обмотках статора и ротора. Вращающий электромагнитный момент асинхронного электродвигателя. Пуск в ход трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым и фазным роторами. Регулирование частоты вращения трехфазных электродвигателей. Однофазный электродвигатель. Потери энергии и к.п.д. асинхронного электродвигателя. Области применения асинхронных электродвигателей. Понятие о синхронном электродвигателе.
Методические указания
Асинхронный двигатель – наиболее распространенный тип современного электродвигателя. Обладая высокими техническими и экономическими показателями, этот электродвигатель находит широкое применение в промышленных и бытовых установках.
Асинхронный двигатель состоит из двух главных частей: неподвижной части – статора и вращающейся части - ротора.
Принцип действия АД основан на наведении э.д.с. в обмотке ротора вращающимся магнитным полем.
В данной теме необходимо обратить внимание на основные параметры и характеристики АД, особенности пуска короткозамкнутых двигателей и двигателей с фазным ротором.
Вопросы для самоконтроля:
1. Как образуется магнитное поле асинхронных машин?
2. Как изменить направление вращения ротора двигателя?
3. Объяснить принцип работы асинхронного двигателя.
4. Назвать ряд возможных синхронных частот вращения магнитного поля статора при частоте 50 Гц.
5. Как определить скольжение?
[1,2,3,4]
Лабораторная работа № 6
Снятие рабочих характеристик трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.
Тема 1.9. Электрические машины постоянного тока
Студент должен знать:
· устройство, назначение, принцип действия машин постоянного тока, ее обратимость.