3-Й семестр

Екзаменаційні питання і відповіді з дисципліни

«Енергетичні установки та електрообладнання судна»,

для курсантів 2-го курсу «Судноводіння»,

1. Принципи перетворення механічної енергії в електричну і назад.

Елект-рические машини призначені для перетворення механічні-кой енергії в електричну (генератори) і електричної енергії в механічну (двигуни). Принцип дії всіх електро-тромашін заснований назаконе електромагнітної індукції виник-новении електромагнітної сили.

При переміщенні прямолінійного провідника, замкнутого че-рез зовнішній ланцюг на навантаження, з постійною швидкістю в одно-рідною магнітному полі в провіднику индуктируется незмінних-щаяся Е.Д. с. електромагнітної індукції, а в замкнутому ланцюзі виникає електричний струм (рис. 22, а). Напрямок е. д. з. в про-воднику визначають за правилом правої руки (рис. 22, в), а її вели-чину - за формулою

де В - магнітна індукція, що характеризує інтенсивність маг-нітних поля; l - активна довжина провідника, пронизує силовими лініями магнітного поля, м; v - швидкість переміщення провідника в магнітному полі, м / с: а - кут між напрямком швидкості руху провідника і напрямком вектора магнітної індукції.

Якщо провідник рухається перпендикулярно силовим лініям магнітного поля, то а = 90 °, a е. д. з. буде максимальною:

Напрямок струму в провіднику збігається з напрямком е. д. з.

На провідник зі струмом діє електромагнітна сила (Н) .Ця сила перешкоджає переміщенню провідника в магнітному полі. Напрямок електромагнітної сили визначають за правилом лівої руки (рис. 22, г). Для її подолання необхідна зовнішня сила. Щоб провідник переміщався з постійною швидкістю, що не-обходимо докласти внешнююсілу, рівну за величиною і протилежно спрямовану електромагнітної силі.

Зі сказаного випливає, що механічна потужність, що витрачається на рух провідника в магнітному полі, пре-утворюється в електричну мощностьв ланцюга провідника.

У суднових генераторах зовнішня сила створюється первинними двигунами (дизелем, турбіною).

Перетворення електричної енергії в механічну. При пропущенні електричного струму одного напряму через прямо-лінійний провідник, розташований в однорідному магнітному полі, виникає електромагнітна сила, під дією ко-торою провідник переміщається в магнітному полі з лінійною ско-ростью V (рис. 22, б) Напрямок руху провідника збігається з напрямком дії електромагнітної сили і визначається за правилом лівої руки. Під час руху провідника в ньому ін-дуктіруется е д. З, спрямована зустрічно напрузі U джерела електроенергії. Частина цієї напруги витрачаючи-ється на внутрішньому опорі провідника R.

Таким чином, електрична потужність в провіднику, перетворюється в

механічну і частково витрачається на теплові втрати провідника Саме на цьому принципі ос-нована робота електродвигунів.

2. Принципи отримання змінного і постійного струму.

У реальних електричних машинах провідники конструктивно виготовляють у вигляді рамок. Для зменшення магнітного опору машини, а отже, для збільшення значень е. д. з. і к. п. д. в гені-ратора, крутного моменту і до. п. д в електродвигунах ак-тивні сторони рамки укладають в пази циліндричного сталь-ного сердечника (якоря), який спільно із закріпленою на ньому рамкою може вільно обертатися в магнітному полі. Для цієї ж мети полюсів магніту надають особливу форму, при якій сило-ші лінії поля завжди спрямовані перпендикулярно напрямку руху активних сторін рамки, а магнітна індукція в повітр-ном зазорі між полюсами і якорем розподілена рівномірно (рис. 23, а).

Якщо за допомогою сторонньої сили якір разом з рамкою вра-щать в магнітному полі полюсів, то відповідно до закону елект-ромагнітной індукції в активних сторонах аЬ і cd рамки Індуктори тіруются е. д. з, спрямовані в одну сторону і підсумовувані.

При переході активних сторін через площину, перпендикуляр-ву магнітному полю, індуковані в них е. д. з. змінюють свій напрямок. У рамці буде діяти е д. С, як за величиною, так і за напрямком. Якщо кінці рамки через кон-тактні кільця з'єднати із зовнішнім метою, то в ланцюзі буде протікати змінний струм.

Рис 23 Принцип отримання змінного струму

1 - щітки. 2 контактні кільця, 3 сталевий сердечник; 4 рамка

Для випрямлення струму електрична машина забезпечена спеці-альних пристроєм - колектором. Найпростіший колектор перед-ставлять собою два ізольованих півкільця, до яких присое-диня кінці обертається в магнітному полі рамки (рис. 24, а).

Із зовнішнього ланцюгом колекторні пластини з'єднані при помо-щи нерухомих щіток, робочі поверхні яких вільно ковзають по обертається колектора 2. Щітки на колекторі встановлюють так, щоб вони переходили з одного півкільця на інше в той момент, коли індукована в рамці е. д. з. дорівнює нулю. При повороті на 90 °, коли рамка займе горизонтальне положе-ня, в її провідниках е. д. з. НЕ индуктируется, так як вони не пе-ресекают магнітного поля. Струм в контурі також дорівнює нулю.

Рис 24. Принцип отримання постійного струму

При переміщенні ще на 90 * рамка знову займе вертикальне поло-ження, її провідники поміняються місцями і напрямок е. д. з і струму в них зміниться. Так як щітки нерухомі, то до щітки 3 (+) як і раніше підходить струм від рамки і далі через приймач направляється до щітки 1 (-). Таким чином, у зовнішній ланцюга на-правління струму не змінюється.

Графік випрямлених е д с і струму зображений на рис. 24,6. Випрямлений струм має пульсуючий характер. Пульсацію то-ка можна зменшити збільшенням числа рамок, що обертаються в магнітному полі машини, і відповідно числа колекторних пластин.