Приложение 2

Вопросы теории курса электромеханики, выносимые на экзамен
по направлению 140400 – «Электроэнергетика»

Часть 1 (5 семестр)

1. Назначение трансформаторов, их роль в преобразовании электрической энергии. Классификация.

2. Конструкция магнитопроводов трансформаторов, современные магнитные материалы.

3. Конструкция обмоток трансформаторов, современные изоляционные материалы.

4. Способы охлаждения трансформаторов, конструкции баков, арматура, обозначение.

5. Схемы и группы соединений обмоток трехфазного трансформатора.

6. Принцип трансформации напряжений на примере трансформатора с идеальными обмотками и магнитопроводом.

7. Принцип трансформации токов в режиме нагрузки на примере трансформатора с идеальными обмотками и магнитопроводом.

8. Магнитное поле реального трансформатора под нагрузкой и его разложение на составляющие. Индуктивные сопротивления рассеяния и их физический смысл. Уравнения электрического равновесия по контурам первичной и вторичной обмоток.

9. Уравнение равновесия МДС первичной и вторичной обмоток реального трансформатора. Зависимость намагничивающего тока от качества магнитопровода.

10. Приведение значений вторичных величин к числу витков первичной обмотки трансформатора. Условие приведения. Уравнения трансформатора в приведенных величинах.

11. Т-образная схема замещения приведенного трансформатора и физический смысл ее параметров.

12. «Сквозное» уравнение трансформатора. Упрощенная схема замещения. Г-образная схема замещения и физический смысл ее параметров.

13. Опыт короткого замыкания. Условие выполнения. Номинальное напряжение короткого замыкания. Определение параметров упрощенной схемы замещения.

14. Опыты холостого хода. Условие выполнения. Определение коэффициента трансформации и параметров намагничивающего контура Г-образной схемы замещения.

15. Виды потерь электрической энергии в трансформаторах и их моделирование через мощность потерь из опытов холостого хода и короткого замыкания. КПД трансформатора и его зависимость от нагрузки.

16. Изменение вторичного напряжения трансформатора при нагрузке. Вывод расчетного выражения. Внешняя характеристика трансформатора.

17. Регулирование напряжения в силовых трансформаторах. Устройства регулирования без возбуждения и под нагрузкой (ПБВ И РПН).

18. Параллельная работа трансформаторов и ее технико-экономические преимущества. Исследование параллельной работы трансформаторов с помощью схемы замещения в виде активного двухполюсника.

19. Условие отсутствия уравнительного тока при параллельной работе трансформаторов без нагрузки.

20. Распределение нагрузки между параллельно работающими трансформаторами при неодинаковых и равных напряжениях КЗ.

21. Условия оптимальной параллельной работы трансформаторов.

22. Понятие о несимметричном режиме работы трехфазного трансформатора. Уравнения электрического равновесия по контурам первичной и вторичной обмоток при несимметричной нагрузке, записанные по методу симметричных составляющих. Оценка несимметрии напряжений.

23. Влияние схем соединения вторичной и первичной обмоток трехфазного трансформатора на результирующую МДС нулевой последовательности.

24. Влияние конструкции магнитопровода трехфазного трансформатора на магнитное сопротивление потоку нулевой последовательности.

25. Анализ факторов, влияющих на симметрию фазных и линейных вторичных напряжений трехфазного трансформатора при несимметричной нагрузке и симметричных первичных линейных напряжениях. Влияние несимметричной нагрузки на симметрию фазных и линейных вторичных напряжений трансформатора при схеме соединения фаз Y/Y₀.

26. Сопротивление нулевой последовательности z ₀₀ как эквивалентный параметр и его зависимость от схемы соединения обмоток и конструкции магнитопровода трехфазного трансформатора. Экспериментальное определение сопротивления нулевой последовательности.

27. Трехобмоточные трансформаторы. Область применения. Трансформаторы с расщепленной обмоткой: конструкция, схема обмоток.

28.: Анализ влияния конструктивных особенностей на работу трансформатора с расщепленной обмоткой. Схема замещения.

29. Электрические машины переменного тока и их роль в производстве и преобразовании электрической энергии. Классификация. Основные элементы конструкции машин переменного тока.

30. Назначение обмоток возбуждения и якорных обмоток электрических машин переменного тока. Классификация. Основные типы обмоток.

31. Магнитное поле в зазоре электрических машин переменного тока. Особенности. Полюсное деление.

32. Конструктивные элементы и параметры распределенных якорных обмоток.

33. Понятие о МДС распределенной обмотки машины переменного тока. Графическое построение кривой МДС. Определение МДС фазы двухслойной обмотки.

34. Влияние на МДС основной и высших пространственных гармоник обмотки распределения катушечной группы по пазам. Вывод формулы для коэффициента распределения.

35. Влияние на МДС основной и высших пространственных гармоник укорочения шага двухслойной обмотки. Вывод формулы для коэффициента укорочения.

36. Скос пазов и его влияние на индукционное взаимодействие обмоток. Вывод расчетной формулы для коэффициента скоса. Обмоточный коэффициент.

37. Образование вращающейся волны МДС с помощью трехфазной обмотки. Частота вращения волны МДС основной и высших пространственных гармоник. Понятие о пространственно-временном векторе МДС. Круговое и эллиптическое вращение.

38. Асинхронные машины. Область применения. Конструкция основных частей. Схемы соединения обмоток.

39. Принцип действия асинхронного двигателя. Скорость вращения магнитного поля и ротора. Скольжение.

40. Упрощения, принимаемые при математическом моделировании асинхронной машины. Разложение реальное магнитного поля асинхронной машины при нагрузке на составляющие.

41. ЭДС, индуктируемые в обмотках статора и ротора. Коэффициент трансформации ЭДС. Индуктивные сопротивления обмоток и их физический смысл.

42. Уравнение электрического равновесия по контуру фазы обмотки статора асинхронной машины. Уравнение электрического равновесия по контуру фазы обмотки ротора и его преобразование.

43. Уравнения равновесия МДС обмоток статора и ротора асинхронной машины. Коэффициент приведения (трансформации) токов.

44. Приведение параметров обмотки ротора к числу витков и числу фаз обмотки статора. Система уравнений асинхронного двигателя в приведенных величинах и их аналогия с уравнениями трансформатора. Схема замещения асинхронного двигателя (Т- и Г-образная). Физический смысл параметров схемы замещения.

45. Аналитическое определение вращающего момента асинхронного двигателя. Механическая характеристика. Максимальный и пусковой моменты. Критическое скольжение.

46. Режимы работы асинхронной машины, подключенной к промышленной сети.

47. Асинхронные двигатели с улучшенными пусковыми свойствами (с повышенным скольжением, с двойной клеткой, с глубокими пазами на роторе).

48. Влияние нагрузки на валу асинхронного двигателя на параметры установившегося режима (скольжение и частота вращения, вращающий момент на валу, потребляемые из сети ток и активная мощность, коэффициент мощности и КПД).

49. Способы пуска асинхронных двигателей.

50. Способы регулирования частоты вращения асинхронных двигателей.

Часть 2 (6 семестр)

1. Синхронные машины. Классификация. Область применения. Устройство активных частей. Системы охлаждения.

2. Системы возбуждения синхронной машины. Магнитное поле возбуждения и улучшение формы кривой его распределения в зазоре.

3. Назначение и принцип действия синхронного генератора (при работе на автономную нагрузку).

4. Магнитное поле синхронной машины и его разложение на составляющие. Реакция якоря и ее влияние на магнитное поле в зазоре. Моделирование процессов в явнополюсном синхронном генераторе методом двух реакций.

5. Уравнения равновесия напряжений и ЭДС по контуру фазы обмотки статора явнополюсного и неявнополюсного синхронных генераторов. Векторные диаграммы.

6. Характеристики синхронного генератора при работе на автономную нагрузку: холостого хода, внешняя, регулировочная.

7. Характеристика трехфазного КЗ синхронного генератора. Отношение короткого замыкания.

8. Параллельная работа синхронного генератора на сеть большой мощности. Условия включения. Методы синхронизации.

9. Перевод синхронной машины при параллельной работе с сетью в режим генератора и двигателя. Регулирование активной мощности.

10. Зависимость электромагнитной мощности и электромагнитного момента синхронной машины (явно- и неявнополюсной) от угла нагрузки (вывод уравнения). Угловая характеристика. Статическая устойчивость

11. Регулирование реактивной мощности синхронной машины при параллельной работе с сетью в режиме постоянной активной мощности. U-образные характеристики.

12. Синхронные двигатели. Область применения. Устройство. Системы возбуждения.

13. Уравнение электрического равновесия по контуру фазы обмотки якоря синхронного двигателя. Векторная диаграмма.

14. Способы пуска синхронных двигателей.

15. Синхронные компенсаторы. Область применения. Работа в режиме компенсации реактивной мощности и в режиме стабилизации напряжения.

16. Переходные процессы в синхронных машинах. Теорема о постоянстве потокосцепления.

17. Внезапное симметричное короткое замыкание на выводах синхронного генератора. Физические процессы при ВКЗ. Возникновение периодических и апериодических составляющих токов в обмотках.

18. Схема замещения трехфазного синхронного генератора при внезапном симметричном коротком замыкании. Физический смысл параметров схемы замещения.

19. Ударный ток короткого замыкания. Возможные последствия ВКЗ.

20. Машины постоянного тока. Назначение. Область применения. Устройство.

21. Способы возбуждения машин постоянного тока.

22. Якорные обмотки машин постоянного тока. Основные конструктивные параметры.

23. Простая петлевая обмотка. Шаги обмотки. Число параллельных ветвей. Уравнительные соединения.

24. Простая волновая обмотка. Шаги обмотки. Число параллельных ветвей.

25. Генераторы постоянного тока. Назначение. Область применения. Принцип действия. Уравнение равновесия напряжений и ЭДС цепи якоря.

26. Двигатели постоянного тока. Назначение. Область применения. Принцип действия. Уравнение равновесия напряжений и ЭДС цепи якоря.

27. ЭДС и электромагнитный момент якоря машины постоянного тока.

28. Магнитное поле в воздушном зазоре машины постоянного тока. Режим ХХ. Режим нагрузки: поперечная и продольная реакция якоря и ее воздействие на магнитное поле.

29. Генераторы постоянного тока с самовозбуждением. Принцип самовозбуждения.

30. Характеристики генераторов постоянного тока независимого параллельного и смешанного возбуждения.

31. Двигатели постоянного тока. Назначение. Область применения. Уравнение механической характеристики при независимом (параллельном) возбуждении.

32. Механические характеристики двигателей постоянного тока.

33. Способы пуска двигателей постоянного тока.

34. Способы регулирования частоты вращения в двигателях постоянного тока.

35. Коммутация в машинах постоянного тока. Природа проводимости в щеточном контакте.

36. Причины искрения на коллекторе в машинах постоянного тока. Степени искрения.

37. Основное уравнение коммутации машин постоянного тока. Прямолинейная, ускоренная и замедленная коммутация.

38. Способы улучшения коммутации в машинах постоянного тока.