Pytania na egzamin z maszyn elektrycznych:

1. Od jakich wielkości zależy wartość strumienia magnetycznego w rdzeniu transformatora?

Wartość strumienia magnetycznego zależy w bezpośredni sposób od przepływu magnetycznego teta, czyli iloczynu tak zwanych amperozwojów oraz oporności magnetycznej. Te dwie wielkości tworzą związek: $\Phi = \frac{\Theta}{R_{u}} = \text{ΘΛ}$, gdzie lambda jest przewodnością magnetyczną. Oporność magnetyczna zależna jest od długości, przenikalności magnetycznej oraz przekroju rdzenia. Można jednak powiedzieć, że najbardziej wartość strumienia zależy od wartości prądu magnesującego rdzeń, którego to wartość zależy od siły elektromotorycznej. Wszystko jest zgodne ze wzorem poniżej.

2. Na co wpływa wartość napięcia stanu jałowego transformatora?

Zasilanie transformatora napięciem o pewnej wartości powoduje powstanie określonego strumienia magnetycznego. Jeżeli wartość napięcia będziemy zmieniać przy zachowanej niezmienionej ilości liczby zwojów i częstotliwości to wartość strumienia będzie zmieniać się liniowo zgodnie ze wzorem:

$$\phi = \frac{E_{1}}{4,44fz_{1}} \approx \frac{U_{1}}{4,44fz_{1}}$$

Jednak napięcie to może także wpływać na wartość prądu jałowego. Wzrasta on znacząco po przekroczeniu wartości znamionowej napięcia. Ma to bezpośredni wpływ na „grzanie” się transformatora i powstanie większych strat w rdzeniu transformatora.

3. Co nazywamy procentowym napięciem zwarcia transformatora?

Jest to wartość napięcia, którym należy zasilać jedno z uzwojeń przy zwartym obwodzie drugiego uzwojenia, tak aby napięcie to wywołało przepływ prądu znamionowego. Wartość ta jest podawana w procentach, ponieważ nie rozgranicza się wtedy, na które uzwojenia będziemy działać tym napięciem. Napięcie zwarcia przyjmuje wartości 15-20% dla transformatorów blokowych obok generatorów w elektrowniach oraz 5-10% dla transformatorów sieciowych.

4. Jakie napięcie nazywamy znamionowym napięciem wtórnym transformatora?

Jest to napięcie wtórne (w przypadku zasilania wielofazowego jest to napięcie międzyprzewodowe) przy znamionowym napięciu zasilania, znamionowej częstotliwości, znamionowym prądzie wtórnym oraz przy znamionowym współczynniku mocy, przypisane transformatorowi przez producenta dla określonych warunków pracy transformatora. Natomiast napięcie znamionowe pierwotne jest to napięcie doprowadzone do uzwojenia pierwotnego (w przypadku zasilania wielofazowego jest to napięcie międzyprzewodowe) przypisane transformatorowi przez producenta.

5. Jakie są powody i od jakich wielkości zależą straty w rdzeniu transformatora?

Straty jałowe są niezależne od obciążenia. Są stałe w czasie i są one sumą strat w rdzeniu, czyli tzw. P_FE oraz strat dielektrycznych. Pierwsze starty zależne są od nagrzewania się rdzenia, czyli praktycznie od oporu, jaki musi pokonać prąd magnesujący, a także od zużywania mocy na jego magnesowanie. Na wartość tych strat wpływa również wartość strat dielektrycznych zależnych od strat histerezowych i pochodzących od prądów wirowych w rdzeniu.

6. Od jakich wielkości zależy zmienność napięcia transformatora? (Wzór na procentową wartość spadku napięcia)

Zmienność napięcia transformatora zależy od wielkości znamionowych transformatora po stronie pierwotnej i wtórnej, od jego wykonania to znaczy wielkości spadków napięcia na poszczególnych elementach rezystancyjnych i indukcyjnych. Jeżeli jednak weźmiemy pod uwagę obciążony transformator to zmienność napięcia zależy od mocy i charakteru obciążenia transformatora, ponieważ dla charakteru indukcyjnego obciążenia, napięcie wtórne będzie mniejsze od napięcia pierwotnego, a dla charakteru pojemnościowego napięcie wtórne będzie większe od napięcia pierwotnego. Wzór na spadek napięcia:

ΔU_% = β(UR_%cosφ − UX_%sinφ)

Współczynnik β to stosunek prądu dolnego/górnego do dolnego znamionowego/górnego znamionowego. Wartości znamionowe oblicza się z mocy i prądu znamionowego, natomiast wartości pozostałe z mocy i prądu obciążenia. Wartości procentowe UR i UX zależą od odpowiednio: strat obciążeniowych (na uzwojeniach) natomiast UX od różnicy geometrycznej napięcia zwarcia i start UR.

7. Jakie jest powiązanie spadku napięcia transformatora z jego napięciem zwarcia?

We wzorze powyżej na spadek napięcia występuje czynnik UX_%. Jego wartość oblicza się ze wzoru:

$${\Delta\text{UX}}_{\%} = \sqrt{{\Delta\text{UZ}}_{\%} - {\Delta\text{UR}}_{\%}}$$

Jest to bezpośrednie powiązanie spadku napięcia z procentowym napięciem zwarcia.

8. Gdzie wydziela się moc pobierana przez transformator w stanie zwarcia pomiarowego?

Moc ta wydziela się na zastępczej rezystancji zwarciowej R_z Jej wartość zależna jest od wartości strat obciążeniowych oraz prądu znamionowego górnego. Jest to wartość zastępcza, ponieważ składa się ona z dwóch rezystancji tak zwanej górnej oraz dolnej sprowadzonej, które przy połączeniu galwanicznym mają równe wartości.

9. Gdzie wydziela się moc pobierana przez transformator w stanie jałowym?

Moc ta wydziela się poprzez grzanie się rdzenia transformatora, a dokładniej w jego elementach rezystancyjnych. Jej wartość zależna jest od napięcia górnego znamionowego oraz wartości strat jałowych.

10. Co nazywamy kątem godzinowym w grupie połączeń transformatora?

Jest to kąt pomiędzy wskazem napięcia wysokiego i tak samo nazywającym się wskazem napięcia niskiego, mierzony od napięcia górnego do napięcia dolnego zgodnie z kierunkiem wskazówek zegara i wyrażony w mierze godzinowej, gdzie 1h = 30.

11. Wymienić warunki pracy równoległej transformatorów trójfazowych?

Pracą równoległą transformatorów nazywamy taką pracę, przy której strony pierwotne kilku transformatorów zasilane są ze wspólnych szyn, a strony wtórne zasilają odbiory również poprzez wspólne szyny. Wymagania:

- przy wyłączonych odbiorach, czyli w stanie bez obciążenia w uzwojeniach stron wtórnych nie powinny płynąć prądy, natomiast strony pierwotne mogą pobierać jedynie prądy jałowe.

- w czasie pracy transformatory powinny być równomiernie obciążone tzn. podział mocy powinien być proporcjonalny do mocy każdego transformatora.

- prądy obciążenia powinny być ze sobą w fazie i współczynnik mocy zadany jest całemu zespołowi przez odbiornik jednak nie oznacza to, iż transformator pracuje przy dokładnie takim samym współczynniku, gdyż to wynika z parametrów technicznych urządzenia.

- napięcia znamionowe pierwotne i wtórne powinny być jednakowe.

- grupy połączeń transformatorów trójfazowych powinny być takie same.

- jednako imienne zaciski należy przyłączyć do tych samych szyn.

12. W jakim celu podczas pracy równoległej transformatorów ma występować równość ich napięć zwarcia?

Równa wartość napięć zwarcia przy pracy równoległej istotna jest w momencie rozkładu mocy pobieranej przez odbiorcę. Dokładną istotą sprawy jest to, że jeden transformator mógłby być przeciążony a inny niedociążony, czyli nie w pełni wykorzystywany. Dodatkowo chodzi o to, że wówczas pojawić się może tak zwany prąd wyrównawczy, który w najniekorzystniejszych warunkach może przekraczać wartości prądów znamionowych.

13. Co nazywamy rezystancją zwarcia w uproszczonym schemacie zastępczym transformatora?

Rezystancja zwarcia to suma rezystancji uzwojeń transformatora po stronie pierwotnej i wtórnej. Jeżeli w schemacie pominie się prąd stanu jałowego to przez uzwojenia płyną prądy znamionowe, a więc powstają straty obciążeniowe, które na tych rezystancjach będą się wydzielać. Jeżeli ilość zwojów strony wtórnej będzie taka sama jak po stronie pierwotnej wówczas rezystancja zastępcza zwarcia dzieli się na pół dla każdej strony transformatora.

14. Jakie są zasady przeliczania prądów i parametrów schematu zastępczego o napięciu znamionowym U1 na napięcie U2?

Zasady przeliczania prądów i parametrów powiązane są ściśle z przekładnią zwojową lub napięciową danego transformatora. Przekładania to nic innego jak stosunek liczy zwojów strony pierwotnej do strony wtórnej, bądź napięcia pierwotnego do napięcia wtórnego. Poszczególne wzory wyglądają następująco:

U₂^′ = U₂ϑ_z

$${I_{2}}^{'} = I_{2}\frac{1}{\vartheta_{z}}$$

R₂^′ = R₂ϑ_z²

L₂^′ = L₂ϑ_z²

15. Narysować wykres wskazowy transformatora w oparciu o uproszczony schemat zastępczy dla podanego charakteru odbiornika.

16. Co nazywamy autotransformatorem?

To specjalny transformator, w którym jest tylko jedno uzwojenie spełniające jednocześnie rolę pierwotnego i wtórnego. Autotransformator może posiadać przekładnię stałą (stały stosunek ilości zwojów uzwojeń pierwotnego i wtórnego) lub też zmienną. Autotransformator używany jest w elektroenergetyce (zamiast transformatora) gdy zachodzi potrzeba transformacji napięcia z niewielką przekładnią (np. 220 kV/110 kV), Autotransformator charakteryzuje się współczynnikiem stosunku mocy do wielkości urządzenia lepszym niż ma to miejsce dla transformatora. Autotransformatory elektroenergetyczne często pracują ze stałą przekładnią, lub ze zmienianą skokowo przez odczepy.

17. Jak zmienia się sprawność transformatora w zależności od wielkości prądu obciążenia i współczynnika mocy obciążenia?

Przy stałym obciążeniu, czyli ciągłej wartości prądu obciążenia, sprawność maleje ze zmniejszaniem się współczynnika mocy odbiornika. Jeżeli natomiast wartość współczynnika mocy jest taka sama to sprawność transformatora osiąga największą wartość wtedy i tylko wtedy, gdy straty w uzwojeniu transformatora są równe stratom w jego rdzeniu.

18. Narysować schemat zastępczy cylindrycznej maszyny synchronicznej i opisać jego elementy.

Schemat zastępczy składa się z szeregowego połączenia siły elektromotorycznej, którą musimy każdorazowo wyliczyć oraz reaktancji synchronicznej. Dodatkowo w stanie obciążenia dołącza się odbiornik o zadanym charakterze. Siła elektromotoryczna to siła pojawiająca się na uzwojeniach fazowych maszyny w zależności od charakteru zasilania i obciążenia, gdyż maszyny może pracować jako silnik lub jako prądnica.

19. Narysować wykres wskazowy cylindrycznej prądnicy synchronicznej dla podanego charakteru oddawanej mocy.

20. Narysować i uzasadnić przebieg charakterystyki zewnętrznej cylindrycznej prądnicy synchronicznej podczas pracy autonomicznej dla podanego charakteru odbiornika.

Dla charakteru indukcyjnego – rysunek 20a napięcie, które na początku miało wartość Ef będzie spadać do 0 w punkcie, gdzie osiągnięty zostanie prąd zwarcia. Spadek będzie liniowy

Dla charakteru pojemnościowego – rysunek 20b napięcie, które na początku miało wartość Ef nie będzie spadać, lecz będzie rosnąć w sposób liniowy do nieskończonej wartości.

Dla charakteru rezystancyjnego – rysunek 20c napięcie, które na początku miało wartość Ef będzie spadać do 0 w sposób nieliniowy, bardziej przypominający odwróconą funkcję wykładniczą.

21. Przedstawić zależność prądu zwarcia maszyny synchronicznej od prędkości obrotowej przy stałej wartości prądu wzbudzenia.

$$I_{Z} = \frac{E_{f}}{\sqrt{{X_{S}}^{2} + R^{2}}} = \frac{\text{cω}I_{f}}{\sqrt{{X_{S}}^{2} + R^{2}}}$$

w zależności od prędkości wzór ten może przyjmować różną wartość końcową. I tak dla prędkości bliskiej znamionowej zostaje nam sama reaktancja synchroniczna X_s. Dla prędkości równej około 10% prędkości znamionowej mamy wzór jak wyżej, natomiast gdy prędkość spada do 0 to reaktancja synchroniczna zanika i pozostaje samo R.

22. Jak zależy częstotliwość napięcia prądnicy synchronicznej od prędkości obrotowej i innych parametrów maszyny?

$$f = \frac{\text{ωp}}{2\pi} = \frac{\frac{E_{f}}{cI_{f}}p}{2\pi} = \frac{\frac{\sqrt{3}\text{UIcosφ}}{M}p}{2\pi} = \frac{\frac{3U_{f}I_{f}\text{sinβ}}{MX_{s}}}{2\pi}$$

23. Na czym polega proces synchronizacji maszyny synchronicznej z siecią?

Proces synchronizacji maszyny z siecią polega na takim jej połączeniu, aby bezpośrednio po nim nie płynął żaden prąd. Wówczas uzyskujemy sytuację, w której maszyna jest nowym źródłem napięcia. Aby jednak doszło do poprawnej synchronizacji musimy spełnić następujące warunki:

- dla prądu stałego musi zajść równość wartości napięcia sieci i maszyny. W skrajanych warunkach musimy uważać na biegunowość prądu

- dla prądu sinusoidalnego równe muszą być wartości skuteczne napięć oraz ich częstotliwości, a ponadto zgodne muszą być fazy sygnałów.

Synchronizację przeprowadza się za pomocą urządzeń elektromagnetycznych oraz specjalnego układu żarówek. Jeżeli dojdzie do idealnej synchronizacji to żarówki nie świecą. Innym układem jest układ światła wirującego, który służy do ustalania synchronizacji po kolejności zapalania się i gaśnięcia żarówek.

24. Opisać układ synchronizacji metodą na ciemno oraz przedstawić zachowanie żarówek w przypadku niespełnienia warunków synchronizacji.

W układzie tym jeżeli dochodzi do idealnej synchronizacji to żarówki nie mają prawa świecić. Możemy jednak stwierdzić również, iż przy równych częstotliwościach i zgodności faz zapalanie się i gaśnięcie żarówek jest tym powolniejsze im mniejsza jest różnica w częstotliwości prądnicy i sieci. W przeciwnym wypadku żarówki będą się jarzyć. Synchronizację przeprowadza się metodą prób i błędów i w maszynach cylindrycznych bardzo trudno jest uzyskać ten o to stan. Dodatkową trudnością jest nierówność kolejności faz w napięciu zasilania pochodzące z generatora.

25. Opisać układ synchronizacji metodą światła wirującego oraz przedstawić zachowanie żarówek w przypadku niespełnienia warunków synchronizacji.

Metoda ta polega na zamianie dwóch dowolnie wybranych faz zasilania. Synchronizację uzyskujemy w momencie gdy żarówka na nie zmienionej fazie gaśnie, natomiast dwie pozostałe świecą równym światłem.

26. Przedstawić przy pomocy wykresu wskazowego zachowanie prądnicy synchronicznej cylindrycznej pracującej w sieci sztywnej, podczas pracy ze stałym momentem napędowym przy różnych wartościach prądu wzbudzenia.

27. Przedstawić przy pomocy wykresu wskazowego zachowanie prądnicy synchronicznej cylindrycznej pracującej w sieci sztywnej, podczas pracy ze stałym prądem wzbudzenia przy różnych wartościach momentu napędowego.

28. Opisać sposób regulacji mocy czynnej i biernej oddawanej do sieci przez prądnicę synchroniczną.

Moc czynną w prądnicy synchronicznej regulujemy za pomocą mocy napędzającej prądnicę, natomiast moc bierną oddawaną do sieci regulujemy za pomocą prądu wzbudzenia maszyny. Ważny jest tutaj współczynnik mocy. I tak jeżeli mamy daną jedną wartość współczynnika to dla tej wartości potrzebna jest określona wartość prądu wzbudzenia. Im wartość współczynnika jest mniejsza tym wartość prądu będzie większa, jednakże ważne jest to, aby nie przekroczyć wartości znamionowej prądu gdyż grozi to uszkodzeniem maszyny. Warto dodać, iż przy wzrastającym prądzie obciążenia o charakterze indukcyjnym należy powiększać prąd wzbudzenia przy stałej wartości napięcia, cosinusa oraz obrotów. Dodatkowo w celu uzyskania takiego samego napięcia przy dwóch różnych współczynnikach mocy należy jak napisano wyżej zwiększyć prąd wzbudzenia.

29.Jaki jest powód utrzymywania synchronizmu maszyny synchronicznej pracującej w sieci sztywnej pomimo zwiększania momentu napędowego i od czego zależy wartość momentu, który wytrąci maszynę z synchronizmu?

30. Co nazywamy kołysaniami maszyny synchronicznej i jak się je zmniejsza?

Kołysanie maszyny synchronicznej jest to zjawisko, które występuje przy wzajemnym ustalaniu się biegunów wirnika względem biegunów wypadkowego pola magnetycznego. Jest to tak zwany proces ustalania, który ściśle zależy od momentów maszyny. Likwiduje się je, poprzez powolne zmiany momentu na wale i prądu wzbudzenia albo przez stosowanie tak zwanych uzwojeń tłumiących (klatek tłumiących) które wytwarzają moment hamujący gdy prędkość wirowania jest większa od prędkości synchronicznej, albo napędowy jeżeli prędkość ta jest zbyt mała w porównaniu z obrotami synchronicznymi. Przez wytworzenie dodatkowych momentów zmniejsza się amplitudę kołysań, co w konsekwencji umożliwia szybsza zmianę momentu i prądu wzbudzenia maszyny.

31. Co nazywamy forsowaniem wzbudzenia maszyny synchronicznej pracującej w sieci sztywnej i kiedy je stosujemy?

Forsowaniem maszyny synchronicznej nazywamy najogólniej rzecz ujmując szybki i znaczący wzrost prądu wzbudzenia. Forsowanie wzbudzenia wykonuje się, kiedy zwarcie występuje poza elektrownia dość daleko od zacisków generatora i jest zwarciem niewywołującym zmniejszenia napięcia na zaciskach maszyny synchronicznej do zera. Jeżeli wystąpi zwarcie i zmniejszenie momentu maksymalnego to istnieje duże prawdopodobieństwo wypadnięcia maszyny synchronicznej z synchronizmu. Ponieważ moment jest proporcjonalny do napięcia i siły elektromotorycznej wzbudzenia, to wiedząc ze przy takim zwarciu napięcie zmniejszy się (ale nie do zera), to można skompensować to zmniejszenie napięcia, zwiększeniem siły elektromotorycznej wzbudzenia, przez zwiększenie prądu wzbudzenia. Forsowanie jest stosowane wtedy gdy podczas współpracy generatora synchronicznego z siecią z którą współpracuje wystąpi zwarcie. Jest to najszybszy i najefektywniejszy sposób utrzymania maszyny w synchronizmie

32. Opisać problemy szybkiego odwzbudzania (gaszenia pola) w maszynie synchronicznej i przedstawić, w jakich sytuacjach proces ten jest stosowany?

Szybkie odwzbudzanie maszyny synchronicznej należy przeprowadzać wtedy, gdy zwarcie występuje bardzo blisko zacisków maszyny synchronicznej albo na samych zaciskach. W takich przypadkach, napięcie na zaciskach maszyny maleje do zera, i obojętnie jaki byśmy nie ustawili prąd wzbudzenia to maszyna musi wypaść z synchronizmu, ponieważ gdy napięcie jest równe zero to nie ma momentu synchronizującego tarczę maszyny. W związku z tym należ bardzo szybko doprowadzić do tego, żeby prąd zwarcia był mniejszy. Jedynym możliwym zabiegiem zmniejszającym ten prąd jest wyłączenie uzwojenia wzbudzenia, jednak nie można dokonać tego zbyt szybko ponieważ siła elektromotoryczna samoindukcji, która by na skutek gwałtownego przerwania prądu wzbudzenia na dużej indukcyjności powstała, mogłaby napięciowo zniszczyć izolacje uzwojenia wzbudzenia. Więc trzeba zmniejszać prąd wzbudzenia nie przez rozłączenie układu, a przez zwarcie. Jeżeli zewrzemy zaciski uzwojenia wzbudzenia, to napięcie na nich będzie równe więc prąd będzie się zmniejszał. Wykorzystując to rozwiązanie, prąd wzbudzenia będzie się zmniejszał bardzo powoli ze stałą czasową L/f, więc gdybyśmy chcieli przyspieszyć ten proces, należy zmniejszyć stałą czasowa poprzez zastosowanie większego oporu. W warunkach realnych, można wykorzystywać rezystancje rzędu 3 krotnej rezystancji uzwojenia wzbudzenia, co spowoduje 4 krotne przyśpieszenie spadku prądu wzbudzenia

33. Jakie zjawiska prowadzą do wytworzenia momentu obrotowego maszyny indukcyjnej?

Jeżeli uzwojenie stojana jest zasilane napięciem trójfazowym, to powstaje pole magnetyczne pochodzące od uzwojenia stojana, wirujące z prędkością n₁ .Prędkość synchroniczna zależy od częstotliwości i liczby par biegunów p uzwojenia zgodnie z wzorem: n₁= 60f₁/p .W wirującym polu stojana jest umieszczony wirnik z uzwojeniem. W czasie, gdy wirnik jest jeszcze nieruchomy (n =0), pole wiruje względem wirnika z prędkością n₁ i przecina pręty wirnika, indukując w nich siłę elektromotoryczną:E₂ = 4,44k_u2N₂f₁Φ, gdzie: E₂ - siła elektromotoryczna indukowana w nieruchomym wirniku. Strumień wirujący indukuje również siłę elektromotoryczną E_l w uzwojeniu stojana: E₁= 4,44k_u1N₁f₁Φ. Po zamknięciu obwodu uzwojenia wirnika, pod wpływem indukowanego w tym uzwojeniu napięcia (sem) E₂ popłynie prąd. Na skutek oddziaływania pola magnetycznego na przewodniki z prądem powstanie moment elektromagnetyczny M. Jeżeli moment ten osiągnie wartość większą niż moment obciążenia (moment hamujący) M_h pochodzący od przyłączonej maszyny roboczej oraz tarcia, to wirnik zacznie się obracać.

34. Jak w typowej maszynie indukcyjnej wytwarzany moment obrotowy zmienia się w zależności od prędkości wirowania?

Najczęściej silnik obciążony pracuje przy niezmiennych warunkach zasilania. W stanie obciążenia ustala się prędkość obrotowa wirnika, przy jakiej występuje równowaga momentu wydawanego przez silnik M i hamującego Mh. Przy każdej zmianie obciążenia, moment wydawany przez silnik dostosowuje się do momentu hamującego, gdyż zmianie obciążenia towarzyszy zmiana prędkości obrotowej. Przy zmianie obciążenia zmieni się więc poślizg, a co za tym idzie zmienią się prądy płynące w uzwojeniach, współczynnik mocy maszyny, moc czynna pobierana oraz bilans mocy, a w konsekwencji moment wydawany przez silnik aż do ponownego ustalenia się równowagi momentów M = Mh.

35. Co w maszynie indukcyjnej nazywamy prędkością synchroniczną i od jakich wielkości zależy jej wartość?

Jest to prędkość wirowania pola magnetycznego powstającego w stojanie silnika prądu przemiennego. Dla silników synchronicznych jest to prędkość jaką rozwija silnik. Prędkość synchroniczna obliczana jest w oparciu o wartość znamionowych obrotów silnika. Jednak do wzoru na prędkość nie wstawia się wartości znamionowej, ale pierwszej większej od niej wynikającej z częstotliwości oraz ilości par biegunów w silniku. I tak na przykład gdy silnik ma znamionową prędkość 950 obr/min, prędkość synchroniczna przyjmie wartość pochodzącą od 1000 obr/min dla częstotliwości 50Hz i 3 par biegunów w silniku.

36. Co nazywamy poślizgiem maszyny indukcyjnej?

Poślizg maszyny jest to różnica pomiędzy wartością prędkości wirowania pola i prędkości wirowania wirnika. $s = \frac{w_{s} - w}{w_{s}}$. Gdy wirnik się nie kręci czyli w =0 to poślizg wynosi 1, natomiast jeśli dochodzi do wirowania synchronicznego wówczas poślizg jest równy 0. Poślizg może przyjmować wartość ujemną przy zmianie kierunku wirowania elementów ale także gdy s>1. Poślizg maleje gdy pole i wirnik wirują w tę samą stronę.

37. Co nazywamy poślizgiem krytycznym maszyny indukcyjnej i od czego zależy jego wartość?

Poślizg krytyczny jest to taka wartość poślizgu, przy którym to silnik uzyskuje maksymalny moment obciążenia, który wynika z przeciążalności uzwojeń. Okazuje się, że zwiększając moment od znamionowego do maksymalnego zwiększamy jego prędkość. Nie możemy nieskończenie zwiększać tej prędkości, gdyż dojdzie nam do utknięcia silnika, czyli zatrzymania jego pracy.

38. Jakie zjawiska powstają podczas rozruchu silnika indukcyjnego?

Rozruchem nazywamy stan pracy od chwili załączenia napięcia do osiągnięcia przez maszynę ustalonej prędkości, określonej parametrami zasilania (napięciem i częstotliwością) i obciążenia (momentem hamującym).
Rozruch silnika jest możliwy tylko wtedy, gdy istnieje nadwyżka momentu wytworzonego przez silnik M nad momentem obciążenia Mh.

Załączając silnik powstaje nam pole magnetyczne względem którego zaczyna wirować wirnik. Nadając odpowiednią ilość obrotów zauważamy wydzielanie się siły elektromotorycznej także indukowanej przez strumień magnetyczny rdzenia maszyny. Następnie przez dane uzwojenie zaczyna nam płynąć prąd i powstaje moment. Jeżeli moment ten osiągnie wartość większą niż moment obciążenia, silnik indukcyjny zaczyna nam wirować.

39. Opisać możliwości zmniejszania wartości prądu rozruchowego silnika indukcyjnego oraz ich wpływ na wartość momentu rozruchowego silnika.

40. W jakim celu stosuje się przełącznik gwiazda trójkąt?

Przełącznik gwiazda – trójkąt stosuje się w celu obniżenia wartości prądu. Silnik zostaje załączony w gwiazdę, jednak zasilany jest wartością prądu wynikającą z połączenia w trójkąt. Przy gwieździe sytuacja gorzej wygląda z momentem. Spada on z kwadratem napięcia, zatem jeśli napięcie spadnie o pierwiastek z 3 to moment obniży się trzykrotnie. Przełącznik ten musi gwarantować znamionowe właściwości przetwarzania energii wynikające z mocy i prędkości silnika.

41. Jakie znaczenie ma zwiększanie rezystancji obwodu wirnika przez dołączanie dodatkowych oporów w silnikach pierścieniowych?

Gdy silnik pracuje ze zwartymi pierścieniami (R_d = 0) i napędza maszynę roboczą o stałym momencie hamującym M_h, niezależnym od prędkości obrotowej to po włączeniu rezystancji dodatkowej R_d1 w obwód wirnika ustali się nowy punkt pracy silnika(punkt 1) przy prędkości obrotowej wirnika zmniejszonej do wartości n_I. Dalszy wzrost rezystancji do wartości R_d2 spowoduje dalsze zmniejszenie prędkości obrotowej do wartości n_II (punkt 2). W ten sposób można regulować prędkość silnika „w dół", to znaczy od prędkości znamionowej do prędkości dowolnie małej.

42. Jak należy regulować napięcie zasilania silnika indukcyjnego podczas częstotliwościowej regulacji jego prędkości wirowania?

W regulacji częstotliwościowej ważne jest aby strumień był zawsze stały, a co za tym idzie stosunek napięcia do częstotliwości był również stały. Chodzi tutaj o to, że zmniejszając częstotliwość na przykład dwukrotnie uzyskujemy dwukrotnie większy strumień, a jak wiemy strumień zależy od prądu, czyli w tej sytuacji strasznie wzrośnie nam prąd, czego musimy unikać. Zatem ważne jest to, aby sterować nie tylko częstotliwością, ale również napięciem w stosunku E/f = const.

43. Jak na podstawie prędkości znamionowej silnika indukcyjnego określa się jego prędkość synchroniczną?

Odnośnik do pytania nr 35!!!

44. Jak zmienia się sprawność silnika indukcyjnego od obciążenia?

45. Przedstawić przy pomocy charakterystyk momentu w funkcji prędkości wirowania wpływ napięcia, częstotliwości oraz rezystancji dodatkowych wirnika na właściwości silnika indukcyjnego.