Λύσεις — Ενότητα 4.3: Α.Τ.Κ. με δακτυλιοφόρο δρομέα (σελ. 261-262) – ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Γ΄ ΕΠΑΛ
Λύσεις — Ενότητα 4.3: Α.Τ.Κ. με δακτυλιοφόρο δρομέα (σελ. 261-262)
Λύσεις των 19 ερωτήσεων της ενότητας 4.3: 9 θεωρίας και 10 πολλαπλής επιλογής (οι 16-19 αλυσιδωτές αριθμητικές).
Ερώτηση 1 — Κατασκευή του δρομέα Κ.Δ.Δ.
Ερώτηση: Περιγράψτε την κατασκευή του δρομέα Κ.Δ.Δ.
Απάντηση:
- Ο δρομέας του κινητήρα με δακτυλίδια είναι τελείως διαφορετικός από τον κλωβό (ο στάτης είναι ίδιος): αποτελείται από μαγνητικά ελάσματα με εγκοπές που σχηματίζουν οδοντώσεις (αυλάκια), μέσα στις οποίες τοποθετείται τριφασικό τύλιγμα από μονωμένους αγωγούς, με αριθμό πόλων ίδιο με του στάτη. Το τύλιγμα συνδέεται κατ' αστέρα ή τρίγωνο και τα τρία ελεύθερα άκρα του καταλήγουν σε τρία μονωμένα μεταξύ τους (και από τον άξονα) δακτυλίδια, στερεωμένα πάνω στον άξονα. Στα δακτυλίδια εφάπτονται ψήκτρες (άνθρακα), τοποθετημένες σε ψηκτροθήκες στερεωμένες στον στάτη· μέσω των ψηκτρών κάθε φάση του δρομέα συνδέεται με την αντίσταση ενός τριφασικού εκκινητή (σχ. 4.60, σελ. 254-255). Έτσι το κύκλωμα του δρομέα είναι προσιτό από έξω, ώστε να παρεμβάλλονται εξωτερικές αντιστάσεις (εκκίνηση με χαμηλό ρεύμα-μεγάλη ροπή, ρύθμιση στροφών) ή ηλεκτρονικοί μετατροπείς.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Ελασματοποιημένος πυρήνας με οδοντώσεις και 3~ τύλιγμα (ίδιοι πόλοι με τον στάτη) σε Υ ή Δ· τα 3 άκρα σε 3 μονωμένα δακτυλίδια στον άξονα· ψήκτρες σε ψηκτροθήκες του στάτη συνδέουν κάθε φάση με τις αντιστάσεις του εκκινητή.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Ελάσματα, τύλιγμα, δακτυλίδια, ψήκτρες, εκκινητής.
Ερώτηση 2 — Σύνδεση των φάσεων του δρομέα Κ.Δ.Δ.· σχέδιο
Ερώτηση: Πώς είναι συνδεδεμένες οι φάσεις του τυλίγματος του δρομέα Κ.Δ.Δ.; Σχεδιάστε τη συνδεσμολογία.
Απάντηση:
- Οι τρεις φάσεις του τυλίγματος του δρομέα (u-x, v-y, w-z) είναι συνδεδεμένες μεταξύ τους κατ' αστέρα (συνήθως — τα τρία τέλη x, y, z ενωμένα σε κόμβο) ή κατά τρίγωνο, ώστε να μένουν τρία ελεύθερα άκρα (u, v, w), τα οποία οδηγούνται στα τρία δακτυλίδια του άξονα. Από τα δακτυλίδια, μέσω των ψηκτρών, οι τρεις φάσεις συνδέονται με τις τρεις αντιστάσεις του εκκινητή, οι οποίες είναι επίσης συνδεδεμένες σε αστέρα (κοινός κόμβος στο τέλος τους) και έχουν κινητές επαφές για βηματική μεταβολή/βραχυκύκλωση (σχ. 4.60α, σελ. 255). Σχέδιο: πάνω ο στάτης — γραμμές L1, L2, L3 μέσω διακόπτη Δ στα U, V, W, τέλη Z, X, Y ενωμένα (αστέρας)· κάτω ο δρομέας — τρία πηνία u, v, w σε αστέρα (κόμβος x-y-z), τα άκρα u, v, w σε τρία δακτυλίδια πάνω στον άξονα· τρεις ψήκτρες που ακουμπούν στα δακτυλίδια και οδηγούν σε τρεις μεταβλητές αντιστάσεις (T1-M1, T2-M2, T3-M3) συνδεδεμένες σε αστέρα στο άλλο άκρο τους.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Σε αστέρα (ή τρίγωνο) με τρία ελεύθερα άκρα u, v, w → τρία δακτυλίδια → ψήκτρες → τρεις αντιστάσεις εκκινητή σε αστέρα· σχέδιο κατά σχ. 4.60.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Σύνδεση + περιγραφή σχεδίου.
Ερώτηση 3 — Τι συμβαίνει όταν αυξηθεί η αντίσταση του δρομέα
Ερώτηση: Τι συμβαίνει, όταν αυξηθεί η αντίσταση του δρομέα Κ.Δ.Δ.;
Απάντηση:
- Από τις καμπύλες Τ-n και Ι-n του σχ. 4.61 (σελ. 256), καθώς αυξάνεται η αντίσταση του κυκλώματος του δρομέα (R1 → R2 → R3 → R4 με προσθήκη εξωτερικών αντιστάσεων): ① η μέγιστη ροπή Tmax παραμένει σταθερή (δεν εξαρτάται από την αντίσταση του δρομέα), αλλά πραγματοποιείται σε μικρότερη ταχύτητα (μεγαλύτερη ολίσθηση) — η καμπύλη «απλώνει» προς τα αριστερά· ② η ροπή εκκίνησης αυξάνεται (Τεκκ,1 < Τεκκ,2 < Τεκκ,3 < Τεκκ,4 = Tmax για κατάλληλη R4)· ③ το ρεύμα εκκίνησης μειώνεται σημαντικά· ④ σε κανονική λειτουργία με μεγάλη αντίσταση ο κινητήρας έχει μεγάλη ολίσθηση (μικρότερη ταχύτητα για το ίδιο φορτίο), μεγαλύτερες απώλειες χαλκού στις αντιστάσεις και μικρή απόδοση — γι' αυτό οι αντιστάσεις βραχυκυκλώνονται μετά την εκκίνηση ή χρησιμοποιούνται μόνο για ρύθμιση στροφών.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Tmax μένει ίδια αλλά μετατοπίζεται σε μικρότερη ταχύτητα· η ροπή εκκίνησης αυξάνει (ως Tmax) και το ρεύμα εκκίνησης μειώνεται· σε λειτουργία μεγάλη ολίσθηση, απώλειες, μικρή απόδοση.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Τέσσερις συνέπειες.
Ερώτηση 4 — Εκμετάλλευση της μετατόπισης της μέγιστης ροπής
Ερώτηση: Πώς εκμεταλευόμαστε το πλεονέκτημα της μετατόπισης της μέγιστης ροπής ενός Κ.Δ.Δ.;
Απάντηση:
- Επειδή με αύξηση της αντίστασης του δρομέα η Tmax μετατοπίζεται σε μικρότερη ταχύτητα χωρίς να μειώνεται, το εκμεταλλευόμαστε με δύο τρόπους (σελ. 256-257): α) Στην εκκίνηση: συνδέουμε στον δρομέα, μέσω των δακτυλιδιών, τη μέγιστη εξωτερική αντίσταση R4, επιλεγμένη έτσι ώστε η Tmax να εμφανίζεται στο n = 0 — τότε η ροπή εκκίνησης είναι ίση με τη μέγιστη ροπή (Τεκκ = Tmax) και ταυτόχρονα το ρεύμα εκκίνησης είναι χαμηλό· καθώς ο κινητήρας επιταχύνει, αφαιρούμε βηματικά τις αντιστάσεις (R4 → R3 → R2 → R1, χειροκίνητα ή αυτόματα με ηλεκτρονόμους-χρονοδιακόπτη), ώστε ο κινητήρας να «μεταπηδά» κάθε φορά σε καμπύλη με μεγαλύτερη ροπή (πριονωτή ροπή κοντά στη Tmax) μέχρι τη βραχυκύκλωσή τους. Έτσι ο Κ.Δ.Δ. εκκινεί βαριά φορτία (γερανοί, μύλοι, συμπιεστές). β) Στη ρύθμιση στροφών: με μόνιμη παρεμβολή εξωτερικής αντίστασης (ή συνδυασμό με μεταβολή της τάσης του στάτη) το σημείο τομής με την καμπύλη του φορτίου μετακινείται σε μικρότερη ταχύτητα, διατηρώντας την ίδια μέγιστη ροπή/ευστάθεια — ρύθμιση με μεγάλα περιθώρια (σχ. 4.64), ή με το σύστημα ON-OFF και τη στατική ρύθμιση ολίσθησης.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Στην εκκίνηση: μέγιστη αντίσταση R4 → Τεκκ = Tmax με χαμηλό ρεύμα, βηματική αφαίρεση αντιστάσεων· στη ρύθμιση: με αντίσταση δρομέα (και τάση στάτη) η ίδια Tmax επιτυγχάνεται σε μικρότερη ταχύτητα → ρύθμιση στροφών με ευστάθεια.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Εκκίνηση + ρύθμιση.
Ερώτηση 5 — Πλεονεκτήματα εκκίνησης Κ.Δ.Δ.· ένταση-ροπή-ταχύτητα· διαφορά από Κ.Β.Δ.
Ερώτηση: Ποια είναι τα πλεονεκτήματα της εκκίνησης Κ.Δ.Δ; α) Πώς μεταβάλλεται η ένταση, η ροπή και η ταχύτητα; β) Ποια είναι η διαφορά στην εκκίνηση των ασύγχονων τριφασικών κινητήρων με βραχυκυκλωμένο και δακτυλιοφόρο δρομέα όσο αφορά την ένταση, τη ροπή και την ταχύτητα εκκίνησης;
Απάντηση:
- Πλεονεκτήματα: με τις αντιστάσεις του εκκινητή ο Κ.Δ.Δ. εκκινεί με χαμηλό ρεύμα και μεγάλη ροπή (μέχρι Tmax) (σελ. 255-256) — μπορεί να ξεκινήσει με πλήρες/βαρύ φορτίο, χωρίς βύθιση τάσης στο δίκτυο, με ομαλή, ελεγχόμενη επιτάχυνση και χωρίς μηχανικά κτυπήματα· επίσης οι ίδιες αντιστάσεις χρησιμεύουν για ρύθμιση στροφών.
- α) Μεταβολή έντασης-ροπής-ταχύτητας (σχ. 4.61): στην εκκίνηση με R4: η ένταση είναι σχετικά χαμηλή (πολύ μικρότερη από του κλωβού) και μειώνεται καθώς αυξάνει η ταχύτητα· κάθε φορά που αφαιρείται μια βαθμίδα αντίστασης το ρεύμα και η ροπή παρουσιάζουν μια αιχμή και ξαναπέφτουν — πριονωτή μεταβολή γύρω από τη Tmax· η ροπή ξεκινά από Τεκκ,4 ≈ Tmax, και η ταχύτητα αυξάνεται συνεχώς και ομαλά μέχρι την ονομαστική, όπου οι αντιστάσεις είναι βραχυκυκλωμένες (λειτουργία σαν Κ.Β.Δ., μικρή ολίσθηση).
- β) Διαφορά Κ.Β.Δ.-Κ.Δ.Δ.: ο Κ.Β.Δ. (σταθερή, μικρή αντίσταση κλωβού) στην απευθείας εκκίνηση απορροφά μεγάλο ρεύμα (4-8·Ιον) με σχετικά μικρή ροπή (≈1,5·Τον, μακριά από τη Tmax), και οι διατάξεις εκκίνησης (Υ-Δ, αντιστάσεις στάτη, Α/Μ) μειώνουν το ρεύμα αλλά μειώνουν ακόμη περισσότερο τη ροπή (T ∝ U²) → εκκίνηση χωρίς φορτίο, απότομη επιτάχυνση· ο Κ.Δ.Δ. με τις αντιστάσεις δρομέα έχει μικρό ρεύμα ΚΑΙ μεγάλη ροπή εκκίνησης (Τεκκ = Tmax), ομαλή, ρυθμιζόμενη αύξηση ταχύτητας (βαθμίδες) και εκκίνηση με φορτίο· μειονεκτήματα: πιο πολύπλοκος/ακριβός, ψήκτρες-δακτυλίδια που χρειάζονται συντήρηση.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Πλεονεκτήματα: χαμηλό ρεύμα + μεγάλη ροπή (Tmax), εκκίνηση με βαρύ φορτίο, ομαλή επιτάχυνση· α) ένταση χαμηλή/πριονωτή, ροπή ≈ Tmax πριονωτά, ταχύτητα αυξάνει ομαλά ως την ονομαστική· β) Κ.Β.Δ.: μεγάλο ρεύμα-μικρή ροπή (ή μειωμένα και τα δύο με εκκινητή), απότομη επιτάχυνση χωρίς φορτίο· Κ.Δ.Δ.: μικρό ρεύμα-μεγάλη ροπή, ελεγχόμενη ταχύτητα, με φορτίο.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Πλεονεκτήματα + α + β.
Ερώτηση 6 — Αλλαγή αντίστασης δρομέα με διακόπτη ON-OFF
Ερώτηση: Εξηγείστε την αλλαγή αντίστασης του δρομέα με διακόπτη συστήματος ON-OFF.
Απάντηση:
- Κύκλωμα (σχ. 4.65, σελ. 258): οι τριφασικές τάσεις που επάγονται στον δρομέα ανορθώνονται με γέφυρα διόδων και εξομαλύνονται με φίλτρο L-C, ώστε να προκύψει μια συνεχής τάση χωρίς αιχμές μεταγωγικής έντασης. Στη συνεχή αυτή έξοδο συνδέεται η μεγάλη αντίσταση R1 (max) και, παράλληλα σε αυτήν, μέσω ενός ηλεκτρονικού διακόπτη Δ (θυρίστορ/τρανζίστορ), η πολύ μικρή αντίσταση R2 (min). Λειτουργία: όταν ο διακόπτης είναι ανοικτός (off), ο δρομέας «βλέπει» μόνο τη μεγάλη R1 → ο κινητήρας ακολουθεί την καμπύλη 1 (μεγάλη αντίσταση, Tmax σε χαμηλή ταχύτητα)· όταν είναι κλειστός (on), R1 ∥ R2 → μικρή συνολική αντίσταση → καμπύλη 2 (σχ. 4.66). Ο διακόπτης ανοιγοκλείνει με μεγάλη συχνότητα· αν μένει ανοικτός χρόνο toff και κλειστός ton, για μια ταχύτητα n1 η μέση ροπή είναι \( T = \frac{T_{off} \cdot t_{off} + T_{on} \cdot t_{on}}{t_{on} + t_{off}} \) (4.16) — μια τιμή μεταξύ των καμπυλών 1 και 2. Με ηλεκτρονική συσκευή οδήγησης μεταβάλλεται ο λόγος ton/toff (duty cycle) → μεταβάλλεται η μέση ροπή του δρομέα, δηλαδή η ισοδύναμη αντίσταση του δρομέα, χωρίς μηχανικές βαθμίδες· επειδή η ροπή του φορτίου είναι δεδομένη, το σημείο τομής μετακινείται και έτσι ρυθμίζεται η ταχύτητα συνεχώς.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Τάσεις δρομέα → γέφυρα → φίλτρο L-C → Σ.Τ.· R1 (μεγάλη) μόνιμα, R2 (μικρή) παράλληλα μέσω ηλεκτρονικού διακόπτη· off → καμπύλη 1, on → καμπύλη 2· μέση ροπή T = (Toff·toff + Ton·ton)/(ton + toff)· μεταβολή ton/toff → μεταβολή ισοδύναμης αντίστασης/μέσης ροπής → ρύθμιση ταχύτητας.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Κύκλωμα + on/off + τύπος + ρύθμιση.
Ερώτηση 7 — Μετατροπέας ΕΡ/ΕΡ για έλεγχο ταχύτητας Κ.Δ.Δ. και ανάκτηση ισχύος
Ερώτηση: Σχεδιάστε και εξηγείστε το σύστημα μετατροπέα ΕΡ/ΕΡ για έλεγχο ταχύτητας Κ.Δ.Δ. και ανάκτηση ισχύος.
Απάντηση:
- Πρόβλημα: η ρύθμιση με εξωτερικές αντιστάσεις μετατρέπει την ισχύ ολίσθησης του δρομέα σε θερμότητα → μεγάλες απώλειες, χαμηλός βαθμός απόδοσης. Λύση — στατική ρύθμιση ολίσθησης με ανάκτηση ισχύος (σχ. 4.69, cascade, σελ. 259-260): ο στάτης τροφοδοτείται κανονικά από το δίκτυο L1, L2, L3· τα δακτυλίδια του δρομέα συνδέονται σε έναν μετατροπέα ΕΡ/ΕΡ: γέφυρα ανορθωτή (διόδων) που ανορθώνει τις τάσεις ολίσθησης του δρομέα → φίλτρο L-C (εξομάλυνση, ενδιάμεσο κύκλωμα Σ.Ρ.) → αντιστροφέας με θυρίστορ (ελεγχόμενος, συγχρονισμένος με το δίκτυο) που μετατρέπει το Σ.Ρ. ξανά σε Ε.Ρ. 50 Hz → μετασχηματιστής προσαρμογής τάσης → δίκτυο. Σχέδιο: δίκτυο → M (στάτης)· δρομέας/δακτυλίδια → [γέφυρα] → [L-C φίλτρο] → [αντιστροφέας] → [Μ/Σ] → πίσω στις γραμμές L1-L3. Λειτουργία: μεταβάλλοντας τη γωνία έναυσης α των θυρίστορ του αντιστροφέα, ρυθμίζεται η αντι-Η.Ε.Δ. που «βλέπει» ο δρομέας, δηλαδή το ρεύμα και η ροπή του: η χαρακτηριστική Τ-n αλλάζει (σχ. 4.68 — καμπύλες για συνα = 0 … 0,8), όπως θα άλλαζε με εξωτερική αντίσταση, και ρυθμίζεται η ταχύτητα· ταυτόχρονα η ισχύς ολίσθησης, αντί να καταναλωθεί, ανατροφοδοτεί το δίκτυο — περίπου το 90 % της ισχύος του δρομέα επιστρέφει. Πλεονεκτήματα: ρύθμιση χωρίς απώλειες, υψηλός βαθμός απόδοσης, συνεχής ηλεκτρονικός έλεγχος. (Εναλλακτικά ο ίδιος ρυθμιστής θα μπορούσε να τροφοδοτεί τον στάτη με ελεγχόμενη V/f, όπως στους Κ.Β.Δ. — σχ. 4.67.)
Σύνοψη: (ενδεικτική) Δρομέας → γέφυρα ανορθωτή → φίλτρο L-C → αντιστροφέας θυρίστορ → Μ/Σ → δίκτυο (cascade)· με τη γωνία έναυσης αλλάζει η Τ-n και ρυθμίζεται η ταχύτητα, ενώ ~90 % της ισχύος ολίσθησης επιστρέφει στο δίκτυο αντί να γίνει θερμότητα.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Δομή + γωνία έναυσης + ανάκτηση 90 %.
Ερώτηση 8 — Μέθοδοι πέδησης Κ.Δ.Δ. (ονομαστικά)
Ερώτηση: Αναφέρετε ονομαστικά τις μεθόδους πέδησης Κ.Δ.Δ.
Απάντηση:
- Ίδιες με του Κ.Β.Δ. (σελ. 260): α) μηχανική πέδηση, β) ελεύθερη πέδηση, γ) ομαλή πέδηση, δ) δυναμική πέδηση Σ.Ρ. (σχ. 4.70 — στάτης σε συνεχή τάση, αντίσταση R στον δρομέα) και ε) πέδηση με αντιστροφή του μαγνητικού πεδίου (σχ. 4.71 — αντιμετάθεση δύο φάσεων, με αντιστάσεις στον δρομέα για περιορισμό των ρευμάτων). Στον Κ.Δ.Δ. οι εξωτερικές αντιστάσεις του δρομέα επιτρέπουν καλύτερο έλεγχο της ροπής πέδησης.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Μηχανική, ελεύθερη, ομαλή, δυναμική Σ.Ρ., με αντιστροφή του μαγνητικού πεδίου.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Οι πέντε.
Ερώτηση 9 — Σύγκριση Κ.Δ.Δ. με Κ.Β.Δ.
Ερώτηση: Συγκρίνετε ασύγχρονο κινητήρα με δακτυλίδια με ασύγχρονο κινητήρα, βραχυκυκλωμένου δρομέα.
Απάντηση:
- Κοινά: ίδιος στάτης, ίδια αρχή λειτουργίας (στρεφόμενο πεδίο-επαγωγή), ίδιοι ακροδέκτες, συνδεσμολογίες, τάσεις λειτουργίας, ίδιοι τρόποι πέδησης και αλλαγής φοράς. Κ.Β.Δ. (κλωβός): δρομέας από ράβδους βραχυκυκλωμένες με δακτυλίδια — απλός, στιβαρός, φθηνός, χωρίς ψήκτρες/δακτυλίδια → ελάχιστη συντήρηση, καλός βαθμός απόδοσης, μικρή ολίσθηση, ο πιο διαδεδομένος· μειονέκτημα: μεγάλο ρεύμα εκκίνησης με σχετικά μικρή ροπή (βελτίωση με διπλό κλωβό/βαθιά αυλάκια — κλάσεις), οι διατάξεις εκκίνησης μειώνουν και τη ροπή, περιορισμένη ρύθμιση στροφών (μόνο πόλοι ή ηλεκτρονικός ρυθμιστής V/f). Κ.Δ.Δ. (δακτυλίδια): δρομέας με 3~ τύλιγμα, δακτυλίδια, ψήκτρες και εξωτερικές αντιστάσεις — εκκίνηση με μικρό ρεύμα και μεγάλη ροπή (ως Tmax), εκκίνηση με βαρύ φορτίο, μεγαλύτερα περιθώρια ρύθμισης στροφών (αντίσταση δρομέα, συνδυασμός με τάση, ON-OFF, cascade με ανάκτηση ισχύος), καλός έλεγχος ροπής πέδησης· μειονεκτήματα: πολυπλοκότερος και ακριβότερος, ψήκτρες-δακτυλίδια που φθείρονται και χρειάζονται συντήρηση (σπινθηρισμοί, σκόνη), μεγαλύτερος όγκος, χαμηλότερος βαθμός απόδοσης όταν λειτουργεί με αντιστάσεις (μεγάλη ολίσθηση, απώλειες), ευαισθησία σε υγρασία/εκρηκτικές ατμόσφαιρες. Χρήση: Κ.Β.Δ. στη μεγάλη πλειονότητα των εφαρμογών (αντλίες, ανεμιστήρες, εργαλειομηχανές)· Κ.Δ.Δ. σε μεγάλες ισχείς με βαριά εκκίνηση ή ανάγκη ρύθμισης (γερανοί, ανυψωτικά, μύλοι, συμπιεστές, ανεμογεννήτριες).
Σύνοψη: (ενδεικτική) Κ.Β.Δ.: απλός, φθηνός, στιβαρός, χωρίς συντήρηση, καλή απόδοση, αλλά μεγάλο Ιεκκ/μικρή Τεκκ και περιορισμένη ρύθμιση· Κ.Δ.Δ.: μικρό Ιεκκ/μεγάλη Τεκκ (ως Tmax), εκκίνηση με φορτίο, μεγάλα περιθώρια ρύθμισης (αντιστάσεις, cascade), αλλά ακριβότερος, ψήκτρες-δακτυλίδια με φθορά/συντήρηση, απώλειες με αντιστάσεις.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Πλεονεκτήματα-μειονεκτήματα καθενός + χρήσεις.
Ερώτηση 10 (πολλαπλής επιλογής) — Αύξηση αντίστασης δρομέα
Ερώτηση: Μεγαλώνοντας την αντίσταση που είναι συνδεδεμένη στον δρομέα κινητήρα με δακτυλίδια: α. μικραίνει το ρεύμα εκκίνησης. β. μικραίνει η ροπή εκκίνησης. γ. μεγαλώνουν και τα δύο.
Απάντηση:
- Σωστή απάντηση: α. μικραίνει το ρεύμα εκκίνησης — με αύξηση της αντίστασης του δρομέα το ρεύμα εκκίνησης μειώνεται ενώ η ροπή εκκίνησης αυξάνεται (μέχρι Tmax) — σχ. 4.61, σελ. 256.
Σύνοψη: α.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Σωστό γράμμα.
Ερώτηση 11 (πολλαπλής επιλογής) — Αύξηση τάσης τροφοδοσίας και ροπή εκκίνησης
Ερώτηση: Μεγαλώνοντας την τάση τροφοδοσίας του κινητήρα με δακτυλίδια: α. μεγαλώνει αναλογικά η ροπή εκκίνησης. β. μεγαλώνει τετραγωνικά η ροπή εκκίνησης. γ. μικραίνει η ροπή εκκίνησης.
Απάντηση:
- Σωστή απάντηση: β. μεγαλώνει τετραγωνικά η ροπή εκκίνησης — η ροπή είναι ανάλογη του τετραγώνου της τάσης, T = k·U² (σχ. 4.63, σελ. 257).
Σύνοψη: β — T = k·U².
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Σωστό γράμμα.
Ερώτηση 12 (πολλαπλής επιλογής) — Συνδυασμός αντίστασης δρομέα και τάσης
Ερώτηση: Με συνδυασμό μεταβολής αντίστασης δρομέα και τάσης τροφοδοσίας: α. μικραίνει η περιοχή ρύθμισης ταχύτητας. β. μεγαλώνει η περιοχή ρύθμισης. γ. μικραίνει ή μεγαλώνει η περιοχή ρύθμισης ταχύτητας ανάλογα με την καμπύλη του φορτίου.
Απάντηση:
- Σωστή απάντηση: β. μεγαλώνει η περιοχή ρύθμισης — «με συνδυασμό τιμής αντίστασης δρομέα και τάσης τροφοδοσίας μπορούμε να επιτύχουμε ρύθμιση της ταχύτητας του κινητήρα με μεγάλα περιθώρια» (σελ. 257, σχ. 4.64).
Σύνοψη: β.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Σωστό γράμμα.
Ερώτηση 13 (πολλαπλής επιλογής) — Έλεγχος ταχύτητας με ανάκτηση ισχύος
Ερώτηση: Στον έλεγχο ταχύτητας κινητήρα με δακτυλίδια και ανάκτηση ισχύος: α. τροφοδοτείται ο δρομέας με ελεγχόμενη τάση και συχνότητα και ο στάτης επιστρέφει την παραγόμενη ισχύ στο δίκτυο. β. τροφοδοτείται ο στάτης με ελεγχόμενη τάση και συχνότητα και ο δρομέας επιστρέφει την παραγόμενη ισχύ στο δίκτυο. γ. τροφοδοτούμε το στάτη και το δίκτυο μέσω ανορθωτή - φίλτρο - αντιστροφέα.
Απάντηση:
- Σωστή απάντηση: β. ο δρομέας επιστρέφει την παραγόμενη ισχύ στο δίκτυο — στη διάταξη cascade (σχ. 4.69) ο στάτης τροφοδοτείται από το δίκτυο και ο ηλεκτρονικός μετατροπέας συνδέεται στον δρομέα, του οποίου η ισχύς ολίσθησης (≈ 90 %) ανατροφοδοτεί το δίκτυο (σελ. 259-260)· το α αντιστρέφει τους ρόλους στάτη-δρομέα. Σημείωση: στην πράξη ο στάτης τροφοδοτείται απευθείας από το δίκτυο (σταθερή V/f)· το βιβλίο διατυπώνει το β με αναφορά στη δυνατότητα του ρυθμιστή να τροφοδοτεί τον στάτη με ελεγχόμενη V/f (σχ. 4.67).
Σύνοψη: β — ο δρομέας επιστρέφει ισχύ στο δίκτυο (cascade).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Σωστό γράμμα + αιτιολόγηση.
Ερώτηση 14 (πολλαπλής επιλογής) — Αλλαγή φοράς Κ.Δ.Δ.
Ερώτηση: Η φορά περιστροφής Α.Τ.Κ. με δακτυλίδια αλλάξει: α. με μεταβολή της ολίσθησης. β. με αντιμετάθεση των άκρων δυο φάσεων. γ. με αντιστροφή της τάσης τροφοδοσίας.
Απάντηση:
- Σωστή απάντηση: β. με αντιμετάθεση των άκρων δύο φάσεων — όπως σε κάθε Α.Τ.Κ., αλλάζει η φορά του στρεφόμενου πεδίου (σχ. 4.52).
Σύνοψη: β.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Σωστό γράμμα.
Ερώτηση 15 (πολλαπλής επιλογής) — Ισχύς που απορροφά ο Κ.Δ.Δ.
Ερώτηση: Η ισχύς που απορροφά ένας Α.Τ.Κ. με δακτυλίδια δίνεται από τη σχέση: α. ΡΙ= 3 U·Ισυνφ. β. ΡΙ= 3 U·I. γ. ΡΙ= 3 U ·Ιημφ.
Απάντηση:
- Σωστή απάντηση: α. P1 = √3·U·I·συνφ — η πραγματική ισχύς που απορροφά κάθε τριφασικός κινητήρας (4.12)· η β είναι η φαινομένη και η γ η άεργη ισχύς.
Σύνοψη: α — P1 = √3·U·I·συνφ.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Σωστό γράμμα.
Ερώτηση 16 (πολλαπλής επιλογής) — Βαθμός απόδοσης για ολίσθηση 5 %
Ερώτηση: Ένας ασύγχρονος Κ.Δ.Δ., με ολίσθηση 5%, έχει κατά προσέγγιση βαθμό απόδοσης: α. 85%. β. 95%. γ. 90%.
Απάντηση:
- Προσεγγιστικά (σημείωση σελ. 250) \( η \approx 1 - s = 1 - 0{,}05 = 0{,}95 \).
- Σωστή απάντηση: β. 95 % — η ≈ 1 − s.
Σύνοψη: η ≈ 1 − s = 95 % → β.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Τύπος + γράμμα.
Ερώτηση 17 (πολλαπλής επιλογής) — Αποδιδόμενη ισχύς για 10 kW απορροφούμενη
Ερώτηση: Ο κινητήρας της προηγούμενης ερώτησης, όταν απορροφά από το δίκτυο τροφοδοσίας ισχύ 10kW, αποδίδει ισχύ: α. P=9,5kW. β. P=9kW. γ. P=8,5kW.
Απάντηση:
- \( P = η \cdot P_1 = 0{,}95 \cdot 10 = 9{,}5 \) kW.
- Σωστή απάντηση: α. P = 9,5 kW — με η = 0,95.
Σύνοψη: P = 0,95·10 = 9,5 kW → α.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Υπολογισμός + γράμμα.
Ερώτηση 18 (πολλαπλής επιλογής) — Ρεύμα για 10 kW, 400 V, συνφ = 0,867
Ερώτηση: Η ένταση του ρεύματος, που απορροφά ο κινητήρας της προηγούμενης ερώτησης, όταν λειτουργεί με τάση 400V και έχει συνφ=0,867 είναι: α. Ι=10,3Α. β. Ι=12,7Α. γ. Ι=16,6Α.
Απάντηση:
- Από P1 = √3·U·I·συνφ: \( I = \frac{P_1}{\sqrt{3} \cdot U \cdot συνφ} = \frac{10000}{1{,}732 \cdot 400 \cdot 0{,}867} = \frac{10000}{600{,}7} = 16{,}6 \) A.
- Σωστή απάντηση: γ. I = 16,6 A — με την απορροφούμενη ισχύ 10 kW (όχι την αποδιδόμενη).
Σύνοψη: I = 10000/(√3·400·0,867) = 16,6 A → γ.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Υπολογισμός + γράμμα.
Ερώτηση 19 (πολλαπλής επιλογής) — Συνολικές απώλειες
Ερώτηση: Ο κινητήρας της προηγούμενης ερώτησης έχει συνολικές απώλειες: α. Ραπ =300W. β. Pαπ =500W. γ. Ραπ =400W.
Απάντηση:
- \( P_{απ} = P_1 - P = 10000 - 9500 = 500 \) W.
- Σωστή απάντηση: β. Pαπ = 500 W — διαφορά απορροφούμενης και αποδιδόμενης ισχύος (= s·P1 προσεγγιστικά).
Σύνοψη: Pαπ = 10000 − 9500 = 500 W → β.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Υπολογισμός + γράμμα.
