1 Zagadnienia egzaminacyjne z przedmiotu Maszyny Elektryczne

Zagadnienia egzaminacyjne z przedmiotu Maszyny Elektryczne (studia niestacjonarne I
stopnia)
1. Transformator jednofazowy dwuuzwojeniowy. Budowa i zasada działania.
Wyprowadzenie równań modelowych i ich wizualizacja w postaci schematu
zastępczego, sens fizykalny parametrów modelu (czyli schematu zastępczego).
Zjawiska elektromagnetyczne nie ujmowane przez model (nieliniowość ch-ki
magnesowania i jej histereza, prądy wirowe w rdzeniu transformatora, sprzężenia
pojemnościowe między uzwojeniami, zmiana rezystywności uzwojeń i blach
transformatorowych z temperaturą) i ich skutki (bardzo duży prąd załączania
transformatora, niesinusoidalny prąd magnesujący, straty mocy w rdzeniu
transformatora i ich zależność od częstotliwości i wartości skutecznej napięcia
zasilającego, przenoszenie energii z jednej strony transformatora na drugą przez
sprzężenie pojemnościowe między uzwojeniami przy częstotliwościach napięcia
zasilającego rzędu dziesiątek kHz, zmiana strat mocy w uzwojeniach i w rdzeniu z
temperaturą). Dane znamionowe transformatora jednofazowego.
2. Transformator trójfazowy dwuuzwojeniowy. Budowa i zasada działania. Definicja
składowych symetrycznych. Schematy zastępcze transformatora dla poszczególnych
składowych symetrycznych (są identyczne, ale w transformatorach z typowym
rdzeniem trójkolumnowym Xμ0 << Xμ1 i RFe0 << RFe1 – dlaczego ?). Sens fizykalny
parametrów modelu (czyli schematów zastępczych). Zjawiska elektromagnetyczne nie
ujmowane przez model (niesymetria magnetyczna płaskiego rdzenia, nieliniowość chki magnesowania i jej histereza, prądy wirowe w rdzeniu transformatora, sprzężenia
pojemnościowe między uzwojeniami, zmiana rezystywności uzwojeń i blach
transformatorowych z temperaturą) i ich skutki (różne prądy magnesujące
poszczególnych faz i niesinusoidalne, bardzo duży prąd załączania transformatora,
straty mocy w rdzeniu transformatora i ich zależność od częstotliwości i wartości
skutecznej napięcia zasilającego, zmiana strat mocy w uzwojeniach i w rdzeniu z
temperaturą). Dane znamionowe transformatora trójfazowego. Definicje: napięcia
zwarcia transformatora i grupy połączeń. Orientacyjne wartości procentowe: napięcia
zwarcia, mocy zwarciowej, prądu jałowego, mocy biegu jałowego, cosφ na biegu
jałowym, sprawności znamionowej przy obciążeniu wyłącznie czynnym (cosφ = 1).
Warunki pracy równoległej transformatorów trójfazowych.
3. Maszyna indukcyjna. Budowa i zasada działania. Liczba par biegunów maszyny – co
to jest i od czego zależy ? Od czego zależy prędkość wirowania pola magnetycznego
w maszynie indukcyjnej ? Schemat zastępczy maszyny indukcyjnej dla składowej
symetrycznej zgodnej. Założenia modelowe (liniowa ch-ka magnesowania, a więc też
bez histerezy, brak prądów wirowych w rdzeniu stojana i wirnika, pominięcie
użłobkowania stojana i wirnika, sinusoidalna zależność indukcyjności wzajemnych
między fazami stojana a wirnika od kąta położenia wirnika, pominięcie zjawisk
termicznych). Sens fizykalny parametrów modelu (czyli schematu zastępczego) –
analogie do transformatora trójfazowego. Bilans mocy silnika indukcyjnego w oparciu
o schemat zastępczy. Charakterystyka mechaniczna maszyny indukcyjnej
pierścieniowej i klatkowej głębokożłobkowej (różnice), rodzaje pracy maszyny
indukcyjnej (hamulcowa, silnikowa, generatorowa). Wzór Klossa (uproszczony, tj.
przy założeniu, że Rs = 0), wzór na poślizg krytyczny (również uproszczony).
Charakterystyka prądowa maszyny indukcyjnej. Zmiana wymienionych
charakterystyk wraz ze zmianą warunków zasilania (wartości skutecznej napięcia
zasilającego, jego częstotliwości, dołączenie dodatkowych rezystorów do wirnika
maszyny pierścieniowej, dołączenie dławików indukcyjnych do stojana). Problemy
1
rozruchowe silnika indukcyjnego (duży prąd rozruchowy i – w silnikach
pierścieniowych – mały moment rozruchowy) i metody ich rozwiązywania. Metody
regulacji prędkości silnika indukcyjnego (przede wszystkim regulacja
częstotliwościowa). Metody hamowania silnika indukcyjnego (hamowanie prądem
stałym, hamowanie przeciwwłączeniem, hamowanie prądnicowe – zilustrować
charakterystykami mechanicznymi maszyny). Dane znamionowe silnika
indukcyjnego. Orientacyjne wartości procentowe: napięcia zwarcia, mocy zwarciowej,
prądu jałowego, mocy biegu jałowego, cosφ na biegu jałowym i sprawności
znamionowej dla typowego, niskonapięciowego (400V/50Hz) silnika pracy ciągłej S1.
4. Maszyna synchroniczna. Budowa i zasada działania, maszyny jawnobiegunowe i
cylindryczne i ich prędkości znamionowe (czyli synchroniczne). Schematy zastępcze
maszyny synchronicznej dla składowych d, q i wzór na moment elektromagnetyczny
maszyny. Sens fizykalny parametrów schematów zastępczych. Równania stanu
ustalonego przy współpracy maszyny z siecią sztywną. Sens fizykalny kąta mocy,
obecnego w tych równaniach. Synchronizacja dokładna generatora z siecią sztywną –
wykonanie. Rozruch asynchroniczny silnika synchronicznego – wykonanie, przebieg
momentu średniego podczas rozruchu. Dane znamionowe generatora
synchronicznego.
2