Контрольная работа по дисциплине Электротехника для студентов заочного отделения
Министерство образования и науки Донецкой Народной Республики
Государственное профессиональное образовательное учреждение
«Донецкий профессионально-педагогический колледж»
ОБЩАЯ
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
Методические указания и контрольные задания для студентов заочного отделения профессиональных образовательных учреждений специальностей:
13.02.11 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (горного)»;
44.02.06 «Профессиональное обучение (Горное производство)»
Донецк – 2015
Министерство образования и науки Донецкой Народной Республики
Государственное профессиональное образовательное учреждение
«Донецкий профессионально-педагогический колледж»
ОБЩАЯ
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
Методические указания и контрольные задания для студентов заочного отделения профессиональных образовательных учреждений специальностей:
13.02.11 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (горного)»;
44.02.06 «Профессиональное обучение (Горное производство)»
Составители: Джантимиров А.Ю. – преподаватель электротехники Донецкого профессионально-педагогического колледжа;
Мощенко Л.П. – преподаватель электротехники Харьковского машиностроительного техникума.
«Утверждаю»
Председатель методического совета Донецкого
профессионально-педагогического колледжа
_______________И.Б. Кирилович
29 сентября 2015г.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 3
Требования к выполнению контрольной работы 4
Примерный тематический план 7
Перечень литературы 7 Задания на контрольную работу : 19 Методические указания к решению задач 37
ВВЕДЕНИЕ
Современное угольное предприятие по добыче и обогащению угля является высокомеханизированным, электрифицированным и автоматизированным предприятием, которое могут обслуживать, прежде всего, высококвалифицированные профессиональные кадры. Большую роль в развитии современной горной техники играет электротехника. Энергоемкая комплексная механизация и автоматизация производства, сложные устройства для контроля, регулирования и управления производственными процессами, невозможно без широкого использования электрических агрегатов и электронных приборов.
Успешное освоение курса «Общая электротехника» является базой для изучения других специальных дисциплин: рудничной автоматики, горной электротехники, основ электроники, микропроцессорной техники и др. При изучении курса «Общая электротехника» студенты ознакомятся с основными принципами, лежащими в основе работы разных электрических и электронных приборов, ознакомятся с их конструкцией и принципом действия, приобретут элементарные навыки обслуживания электрических и электронных приборов, устройств. Полученные студентами знания и приобретенные навыки станут для них базой для самостоятельной организации качественной профессиональной работы с электрическими и автоматическими электронными приборами и устройствами, применяемых на шахтах и предприятиях угольной промышленности.
Требования к выполнению контрольной работы
Основной формой учебной работы при изучении материалов курса «ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА» есть самостоятельная работа студента. Учебный материал следует рассматривать в той последовательности, которая рекомендована программой. На изучение учебной дисциплины отведено 54 часа, из них 14 часов - аудиторные занятия, где предусмотрено 8 часов лабораторных работ. 40 часов отводится на самостоятельную работу студентов.
Перед изучением электротехники желательно повторить отдельные понятия и законы школьного курса предметов физика, химия и математика, а именно:
об электрическом поле;
электрический ток в металлах;
электромагнетизм;
понятия о строении веществ;
периодический закон и периодическая система химических элементов таблицы Д.И. Менделеева;
общие сведения о разных материалах, их свойства, построение;
тригонометрические функции, радикалы и т.д.
Изучение материала рекомендуется по алгоритму:
ознакомиться с программой курса;
подобрать рекомендованную литературу;
тщательно изучить материал по каждой теме.
При изучении учебного курса «Общая электротехника» студенты-заочники специальностей «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (горного)» и «Профессиональное обучение (Горное производство)» согласно требованиям учебной программы выполняют одну домашнюю контрольную работу. Задания для контрольной работы представлены в ста вариантах.
Выполнению подлежат задания варианта, номер которого присвоено студенту учебной частью заочного отделения. Контрольная работа состоит из четырех заданий:
Первое задание связано с выполнением расчетов электрических параметров цепей постоянного тока;
Второе задания - на выполнение электрических расчетов цепей с активной и реактивной нагрузками, подключенными к сети однофазного переменного синусоидального тока ;
В третьем задании выполняются расчеты электрических параметров разных нагрузок (электрических цепей, двигателей, трансформаторов), подключенных к трехфазному переменному синусоидальному току.
Выполнение контрольной работы является важным и ответственным этапом при изучении и освоении предмета, и служит закреплению изученного материала, а также для проверки умения студента использовать теоретические знания на практике. К выполнению контрольной работы следует приступать только после тщательного изучения теоретического материала согласно представленного здесь тематического плана и алгоритма по двум разделам, тщательной проработки вопросов для самопроверки и решению рекомендованных задач. Контрольная работа выполняется в отдельной тетради (ученической в клеточку). Условие каждой задачи из своего варианта необходимо переписать в свою тетрадь, оставляя справа поля шириной 25-30мм для замечаний рецензента, а в конце тетради - одну-две чистые странички для рецензии преподавателя и для работы студента с ошибками. Формулы и расчеты писать чернилами, а чертежи и схемы можно выполнять карандашом или авторучкой с использованием простейших чертежных принадлежностей, с необходимыми условными обозначениями и размерностями. На графиках обязательно указывать масштаб и размерности параметров (смотреть «методичку»). Условные обозначения на схемах должны соответствовать требованиям Госстандарта ЕСКД. После получения работы с положительной оценкой («зачтено»), но с замечаниями преподавателя, необходимо исправить (в той же тетради) отмеченные преподавателем ошибки и повторить ранее плохо освоенный материал, либо получить консультацию. Если контрольная работа оценена на неудовлетворительную оценку («не зачтено»), то студент должен выполнить ее снова, по тому же варианту и передать ее в учебную часть заочного отделения колледжа еще до начала экзаменационной сессии.
Если возникли некоторые трудности при выполнении контрольной работы, студент может обратиться в колледже (по графику консультаций, размещенному на вэб-сайте колледжа) для получения индивидуальной консультации у преподавателя.
Практические работы студент выполняет в период лабораторно-экзаменационной сессии непосредственно в лаборатории колледжа лишь после получения зачета по домашней контрольной работе. По каждой лабораторной работе обязательно составляется отчет по установленной форме.
Все материалы (тематический план, методические и контрольные задания и др.) по предмету «Общая электротехника» размещены на ВЭБ-САЙТЕ колледжа WWW. IPC. DONETSK. UA в разделе «Заочное отделение» – библиотека заочного отделения» и доступны для Вас по полученному в заочном отделении на время обучения индивидуальному логину и паролю.
Примерный тематический план по дисциплине
« Общая электротехника».
Разделы и темы
Занятия (а/ч)
установочные
обзорные
лабораторные
самост. изучение
Электрическое поле
Электрические цепи постоянного тока
Электромагнетизм и электромагнитная индукция
Электрические измерения и электроизмерительные приборы
Однофазные цепи переменного тока
Трехфазные электрические цепи
Трансформаторы
Электрические машины переменного тока
1.9. Основы электропривода и электрическая аппаратура управления
Всего
0,5
1,0
1,0
0.5
3
0,5
0,2
0,2
0,1
1
2
2
2
6
2
5
4
5
12
10
6
4
3
2
53
Рекомендуемая литература
Гаврилюк В.А., Гершунский Б.С., Ковальчук А.В., Куницкий Ю.А., Шаповаленко А.Г. Общая электротехника с основами электроники. – Киев: В.Ш., 1980.
Гершунский Б.С. Основы электроники. – К.: В.Ш., 1977.
Основы промышленной электроники. /Под ред. В.Г. Герасимова. – М.: В.Ш., 1978.
Попов В.С., Николаев С.А. Общая электротехника с основами электроники. –М.: Энергия, 1977.
Харченко В.М. Основы электроники. –М.: Энергоиздат, 1982.
Джантимиров А.Ю. Инструкции для проведения лабораторных работ по общей электротехнике и электронике. - Донецк. - ДИПТ, 1999.
Справочник радиолюбителя, Р.М. Терещук и др., Киев, Наукова думка, 1989.
ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
Тема 1.1 Электрическое поле.
Понятие об электрическом поле. Электрические заряды. Взаимодействие точечных зарядов. Закон Кулона. Основные понятия и определения электрического поля: напряженность, потенциал, электрическое напряжение. Электростатическое поле. Однородное поле.
Проводники и диэлектрики в электрическом поле. Поляризация диэлектрика. Диэлектрическая проницаемость: абсолютная и относительная. Электрический пробой диэлектрика. Краткие сведения об основных электроизоляционных материалах.
Электрическая емкость проводника. Конденсаторы. Емкость плоского конденсатора. Соединение конденсаторов в батареи.
Литература: [1],с. 9-23; [4],с.13-31.
Методические указания.
При изучении данной темы следует обратить внимание на взаимную связь между электрическим полем и электрическим зарядом, изучить силовую и энергетическую характеристики электрического поля, физическую сущность понятий «напряженность поля».
Рассмотреть определение электрической емкости батареи при различных способах соединения конденсаторов.
Изучить классификацию материалов по их способности проводить электрический ток и отметить свойства сверхпроводящих материалов.
Вопросы для самоконтроля.
Изобразите картину электрического поля положительного точечного заряда. В каком направлении станет перемещаться пробный отрицательный заряд, помещенный в такое поле?
Какое поле называют электростатическим?
Что такое напряженность электрического поля?
Что называют напряжением между двумя точками поля? Раскройте связь между напряженностью поля и напряжением.
Дайте определение потенциала.
Напишите формулу для определения емкости плоского конденсатора.
Перечислите основные типы диэлектриков: газообразных, жидких и твердых.
Какие типы диэлектриков используются в электрических аппаратах и электрических машинах?
9. Единицы измерения параметров электростатического поля.
Тема 1.2 Электрические цепи постоянного тока.
Электрический ток; разновидности электрического тока. Электрическая цепь, ее основные элементы; условные обозначения основных элементов электрических цепей. Электродвижущая сила источника питания и напряжение на его зажимах. Направление, величина и плотность электрического тока.
Электрическая проводимость и сопротивление проводников. Удельное сопротивление и удельная проводимость. Зависимость сопротивления от температуры. Закон Ома для участка и всей цепи.
Работа и мощность электрического тока. Преобразование электрической энергии в тепловую. Предельно допустимый (номинальный) ток в проводе. Основные проводниковые материалы, их характеристика. Использование теплового действия тока в сварке.
Последовательное, параллельное и смешанное соединение сопротивлений; электрические параметры этих соединений. Электрическая линия. Потери напряжения и мощности в проводах электрической линии.
Лабораторная работа № 1.
Тренировочные упражнения по сборке электрических схем.
Лабораторная работа № 2.
Последовательное и параллельное соединение приемников энергии (сопротивлений).
Литература: [1],с. 24 - 44; [4],с. 31 – 50; [6].
Методические указания
В этом разделе необходимо усвоить основные понятия, характеризующие: электрический ток, ЭДС, напряжение, плот ность тока, электрическое сопротивление и проводимость вещества, а также усвоить условные графические изображения элемен тов электрической цепи.
Особое внимание следует обратить на изучение основных законов электрических цепей - Ома, Кирхгофа, Джоуля-Ленца, и их практическое применение. Особо отметить использование теплового действия тока в сварке.
Вопросы для самоконтроля.
Что называют электрическим током?
Дайте определение электродвижущей силы источника и напряжения на его зажимах.
Напишите закон Ома для всей цепи и для одного ее участка: внешнего и внутреннего.
Сформулируйте первый и второй законы Кирхгофа, запишите их математическое выражение.
Что называется последовательным, параллельным и смешанным соединением резисторов? Каковы особенности и параметры каждого вида сое динений?
Напишите формулы для определения мощности.
Какое явление называют коротким замыканием цепи? Как защи тить цепь от тока короткого замыкания?
Тема 1.3 Электромагнетизм и электромагнитная индукция.
Магнитное поле электрического тока. Основные свойства и характеристики магнитного поля: магнитодвижущая сила, напряжен ность магнитного поля; магнитная проницаемость (абсолютная и относительная), магнитная индукция, магнитный поток, магнитное напряжение. Физическая сущность этих величин и их размерность. Закон полного тока. Проводник с током и контур с током в магнитное поле. Пра вило левой руки. Взаимодействие магнитных полей токов, протека ющих по параллельным проводникам. Магнитное поле катушки с то ком. Формула закона Ома для магнитной цепи.
Магнитные свойства материалов. Ферромагнетики, парамагнети ки, их свойства и применение. Намагничивание и перемагничивание ферромагнетиков. Основная кри вая намагничивания. Петля цикла перемагничивания. Магнитный гистерезис. Магнитомягкие и магнитотвердые материалы. Потеря энергии на гистерезис. Соотношение между площадью петли цикла перемагничивания и энергией, затрачен ной на один цикл перемагничивания. Форма петли цикла перемагничивания ферромагнетиков с различными магнитными свойствами. Понятие о расчете магнитных цепей. Электромагниты, их практическое использование.
Электромагнитная индукция. Электродвижущая сила (ЭДС), индуктируемая в прямолинейном проводнике и в контуре. Правило правой руки.
Закон электромагнитной индукции. ЭДС индукции в катушке. Потокосцепление. Закон Ленца.
Вихревые токи, их использование. Способы уменьшения вихревых токов.
Литература: [1],с. 49-74; [4],69-108.
Методические указания
При изучении этой темы необходимо усвоить все основные понятия, характеризующие магнитное поле: магнитную индукцию, магнитный поток, магнитную постоянную, магнитную проницаемость вещества, напряженность магнитного поля, намагничивающую силу. Изучить взаимодействие электрического и магнитного полей. Особое внимание необходимо обратить на взаимное преобразование механической и электромагнитной энергии на основе электромагнитной индукции в машинах, аппаратах и приборах, так как это служит основой для изучения электрических машин и трансформаторов. Необходимо изучить и правильно толковать закон Ленца.
Вопросы для самоконтроля.
Что называют магнитным полем?
Приведите определение основных магнитных величин и их единиц измерения; индукции, магнитного потока, напряженности, абсолютной магнитной проницаемости, магнитной проницаемости, намагничивающей силы.
Сформулируйте правило левой руки. В каких случаях оно применя ется?
Сформулируйте правило правой руки.
В чем заключается явление гистерезиса и почему происходят потери мощности в сердечнике?
Сформулируйте принцип электромагнитной индукции.
Сформулируйте закон Ленца.
Поясните сущность явления самоиндукции.
Поясните принцип возникновения вихревых токов в стальных магнитопроводах электрических машин и трансформаторов. Какое влияние оказывают эти токи на работу машин?
Тема 1.4 Электрические измерения и электроизмерительные приборы.
Общие сведения об электрических измерениях и электроизмерительных приборах: физические величины, единицы их измерения; средства измерения (меры, измерительные приборы, измерительные преобразователи), прямые и косвенные измерения; погрешности из мерений; классификация электроизмерительных приборов; условные обозначения на электроизмерительных приборах, общие детали и узлы электроизмерительных приборов.
Измерительный механизм – основная часть измерительного при бора. Понятие об индукционной и др. системах.
Измерение тока. Электромагнитный измерительный механизм. Приборы и схемы для измерения электрического тока. Шунты. Рас ширение предела измерения амперметра. Схема включения ампер метра.
Измерение напряжения. Приборы и схемы измерения электри ческого напряжения. Добавочные сопротивления. Расширение пре дела измерения вольтметра. Схема включения вольтметра.
Измерение мощности. Электродинамический измерительный механизм. Расширение предела измерения ваттметра. Схема вклю чения ваттметра.
Измерение электрической энергии. Индукционный измеритель ный механизм. Индукционные счетчики.
Измерение сопротивления. Омметры и мегомметры, их уст ройство и принцип действия.
Лабораторная работа № 3 (вторая часть л.р.№1)
Исследование измерительного прибора.
Литература: [1],с. 134 - 160; [4],с. 131 – 150; [6].
Методические указания
При изучении данной темы необходимо усвоить терминоло гию электроизмерительной техники. Знать средства электричес ких измерений, системы электроизмерительных приборов, прин цип действия и устройство приборов каждой из систем, значе ние символов с наносимых на шкалы приборов, способы преобразования неэлектрических величин в электрические.
Вопросы для самоконтроля
Что называется основной, допустимой и приведенной погрешностями прибора?
2. На какие группы подразделяются электроизмерительные приборы по принципу действия?
Начертите условные обозначения измерительных приборов различных систем.
Как работает прибор электромагнитной системы? Почему такие
приборы могут измерять как постоянный, так и переменный ток?
Как включается в цепь вольтметр?
Как включается в цепь амперметр?
Как измерить сопротивление с помощью амперметра и вольтметра?
Объясните принцип работы индукционного счетчика.
Тема 1.5 Однофазные цепи переменного тока.
Переменный ток; определение, получение синусоидальных ЭДС а тока, их уравнения и графики. Характеристики синусоидальных величин: амплитуда, фаза, начальная фаза, угловая частота, мгновенные величины. Действующая и средняя величина пе ременного тока. Закон Ома для цепи переменного тока. Переменный ток в цепи с активным сопротивлением. Волновая и векторная диаграммы тока, напряжения и мощности. Актив ная мощность.
Переменный ток в цепи с индуктивностью. Волновая и векторная диаграммы тока, напряжения и мощности. Реактивное сопротивление индуктивности. Активная и реактивная мощности в цепи с индуктивностью.
Переменный ток в цепи с емкостью. Волновая и векторная диаграммы тока, напряжения и мощности. Реактивное сопротивление емкости. Активная и реактивная мощности в цепи с емкостью.
Неразветвленные цепи переменного тока с активным сопротивлением и индуктивностью. Векторная диаграмма тока и напряжения. Сдвиг фаз между током и напряжением. Полное сопротивление цепи. Треугольник сопротивлений. Мощности, потребляемые цепью. Коэффициент мощности.
Неразветвленные цепи переменного тока с активным сопротивлением и емкостью. Векторная диаграмма тока и напряжения. Сдвиг фаз между током и напряжением. Полное сопротивление цепи. Треугольник сопротивлений. Мощности, потребляемые цепью. Коэф фициент мощности.
Цепь переменного тока с последовательным соединением ак тивного, индуктивного и емкостного сопротивления. Векторная диаграмма. Разложение напряжения на активные и реактивные составляющие. Полное сопротивление цепи. Треугольник сопротивлений. Мощности, потребляемые цепью. Коэф фициент мощности.
Резонанс напряжений. Условия возникновения ре зонанса напряжений.
Разветвленная цепь переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями. Векторная диаграмма токов: расчет ные формулы.
Резонанс токов. Условия возникновения резонанса токов.
Лабораторная работа № 4
Исследование неразветвленной цепи с активным сопротивлением и индуктивностью.
Лабораторная работа № 5
Исследование неразветвленной цепи с активным сопротивлением и емкостью.
Лабораторная работа № 6
Исследование неразветвленной цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями. Резонанс напряжений.
Лабораторная работа № 7
Исследование разветвленной цепи с реактивной катушкой и конденсатором. Резонанс токов, компенсация реактив ной мощности.
Литература: [1],с.74-105; [4],с .150-183; [6].
Методические указания
При изучении темы "Однофазные цепи переменного тока" главное внимание следует уделить точным определениям и сущности таких понятий, как мгновенные амплитудные и действу ющие значения синусоидального тока, ЭДС, напряжения, период, частота, угловая частота, началь ная фаза и сдвиг фаз, характеризующим переменный ток.
Следует уяснить сущность, активной, реактивной и общей мощности, построению векторных диаграмм. Освоив выделенный перечень формул, научиться применять их при решении задач для цепей однофазного переменного тока, с учетом существующей специфики.
Обратить особое внимание на явления: резонанса напряже ний в неразветвленных цепях и резонанса токов в разветвленных цепях.
Вопросы для самоконтроля
1. Каким образом можно получить ЭДС синусоидальной формы и от каких факторов зависит ее значение?
2. Что называют начальной фазой и углом сдвига фаз?
3. Начертите графики тока, напряжения, мощности и векторную, диаграмму для цепи с активным сопротивлением.
4. То же для цепи с индуктивностью.
5. То же для цепи с емкостью.
То же для неразветвленной цепи с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью для условий: XL > XC, XL < XC, XL = XC,.
В чем заключается явление резонанса напряжений? Напишите условие наступления в цепи резонанса напряжений.
В чем заключается явление резонанса токов? Напишите условие наступления в цепи резонанса токов.
Тема 1.6 Трехфазные электрические цепи.
Получение трехфазной системы ЭДС. Сравнение однофазной и трехфазной систем переменного тока.
Соединение обмоток трехфазных генераторов звездой. Соотношение между линейными и фазными напряжениями.
Соединение обмоток трехфазных генераторов в треугольник. Зависимость между фазными и линейными параметрами.
Соединение электроприемника звездой, его электрические параметры. Равномерная нагрузка. Неравномерная нагрузка. Роль нейтрального провода.
Соединение электроприемника треугольником с последовательным соединением активного, индуктивного и емкостного сопротивления.
Резонанс напряжений, с последовательным соединением активного, индуктивного и емкостного сопротивления.
Резонанс напряжений.
Разветвленная цепь.
Лабораторная работа № 8
Соединение потребителей трехфазного тока на звезду.
Лабораторная работа № 9
Соединение потребителей трехфазного тока на треугольник.
Лабораторная работа № 10
Измерение мощности в цепях трехфазного тока.
Литература: [1],с. 106-117; [4],с. 183-199; [6].
Методические указания
При изучении этой темы необходимо усвоить устройство и принцип действия трехфазных генераторов, способы соединения их обмоток и способы соединения потребителей электрической энергии к трехфазным источникам питания, соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами, особенности работы трехфазных цепей при несимметричных нагрузках, способы расчета электрических параметров в трехфазных цепях.
Вопросы для самоконтроля
Как получают трехфазный ток?
Поясните преимущества трехфазной системы перед однофазной.
Приведите соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами при соединении в звезду и треугольник обмоток генератора.
Приведите соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами при соединении в звезду и треугольник трехфазных потребителей энергии.
В каком случае применяется четырехпроводная система. Какова роль нулевого провода?
Начертите векторную диаграмму напряжений и токов потребителя энергии при неравномерной нагрузке, соединенной в звезду, и найдите графически ток в нулевом проводе.
То же при равномерной нагрузке потребителей.
Тема 1.7 Трансформаторы.
Назначение, классификация и область применения трансформаторов.
Устройство однофазного трансформатора. Магнитопровод. Расположение обмоток на сердечнике трансформатора. Принцип действия однофазного трансформатора. Основные параметры трансформатора: ЭДС обмоток, коэффициент трансформации.
Режимы работы трансформатора. Режим холостого хода. Составляющие тока холостого хода. Основные уравнения и векторная диаграмма при холостом ходе.
Работа трансформатора под нагрузкой. Равновесие намагничивающих сил обмоток. Зависимость тока первичной обмотки от тока во вторичной обмотке. Уравнения напряжений. Внешняя характеристика. Упрощенная векторная диаграмма нагруженного трансформатора. Номинальная мощность. Потери энергии и КПД трансформатора. Условия работы при коротком замыкании. Опыт проведения короткого замыкания и его цели.
Регулирование напряжения трансформаторов.
Сварочные трансформаторы, их особенности. Регулирование сварочного тока.
Лабораторная работа № 11
Исследование работы однофазного трансформатора.
Литература: [1],с. 117-134; [4],с. 234-251; [6].
Методические указания
При изучении этой темы необходимо еще раз обратиться к теме «Электромагнетизм и электромагнитная индукция» и повторить основные понятия.
Изучить конструкцию и принцип действия трансформатора. Так же необходимо уяснить, что при режиме холостого хода определяют потери в стали, при режиме короткого замыкания – потери в меди. Изучить работу трансформатора под нагрузкой, построить векторную диаграмму нагруженного трансформатора.
Особое внимание следует уделить изучению принципа работы и характеристикам сварочного трансформатора.
Вопросы для самоконтроля.
Каково назначение трансформатора при передаче и распределении электрической энергии?
Поясните принцип работы трансформатора.
Как определить потери в стали и в меди трансформатора?
Запишите основные параметры трансформатора.
Каковы особенности трехфазных трансформаторов?
Назначение и принцип работы сварочного трансформатора.
Тема 1.8 Электрические машины переменного тока.
Назначение, классификация и область применения машин переменного тока.
Машины коллекторные и бесколлекторные.
Устройство асинхронных электродвигателей. Статор. Ротор с короткозамкнутой и фазной обмотками.
Получение вращающегося магнитного поля в трехфазных асинхронных электродвигателях и генераторах. Зависимость частоты вращения магнитного поля от частоты тока и числа пар полюсов статора.
Принцип работы асинхронного двигателя. Скольжение. Частота вращения ротора. Скольжение ЭДС. Токи и сопротивления в обмотках статора и ротора. Сравнительная характеристика асинхронного двигателя и трансформатора. Вращающий момент и его зависимость от скольжения и напряжения на зажимах электродвигателя.
Пуск в ход трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Схема пуска. Реверсирование.
Потери и КПД асинхронного электродвигателя.
Лабораторная работа № 12
Исследование работы трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.
Литература: [1],с. 189-208; [4],с. 251-277; [6].
Методические указания
При рассмотрении данной темы особое внимание следует сосредоточить на изучении физических процессов, происходящих в электрических машинах переменного тока.
Необходимо разобраться в вопросах создания вращающегося магнитного поля и принципах работы машин, индуктирования ЭДС и образования токов в обмотках, ознакомиться с конструкцией и графическими обозначениями машин переменного тока, рассмотреть схемы их включения, параметры и характеристики.
Следует различать и уметь объяснить отличия в конструкции и принципе работы синхронных и асинхронных машин переменного тока.
Вопросы для самоконтроля
Поясните получение вращающегося магнитного поля в асинхронном двигателе. От чего зависит его частота вращения?
Поясните принцип действия асинхронного двигателя. Почему двигатель называют асинхронным?
Что называют скольжением?
Почему увеличение нагрузки на валу увеличивает скольжение?
На графике зависимости вращающего момента от скольжения покажите устойчивую и неустойчивую области. Почему их так называют?
Что называют способностью двигателя к перегрузке и кратностью пускового момента?
Какие бывают схемы пуска асинхронных двигателей? Их особенности?
Какие способы регулирования частоты вращения асинхронного двигателя вам известны?
Какие потери имеют место в асинхронном двигателе при работе и в режиме холостого хода?
Поясните устройство и принцип действия синхронной машины.
Тема 1.9 Основы электропривода и электрическая аппаратура управления
Понятие об электроприводе. Режим работы электродвигателей: продолжительный, кратковременный, повторно-кратковременный. Выбор мощности электродвигателя при продолжительной работе с постоянной нагрузкой.
Аппаратура управления электродвигателем: рубильники, кнопочные станции, тумблеры, пакетные выключатели, контакторы, автоматы; пусковые и регулировочные реостаты, электромагнитное реле, магнитные пускатели. Схемы нереверсивного и реверсивного пуска двигателей, их принцип действия и область применения.
Защитная аппаратура: плавкие предохранители, тепловое реле, автоматические, выключатели максимального тока и минимального напряжения, их принцип действия и область применения.
Применение аппаратуры управления в сварочных цепях.
Лабораторная работа № 13
Исследование схемы дистанционного управления асинхронным трехфазным двигателем с КЗ ротором.
Литература: [1],с. 209-230; [4],с.277-300; [6]
Методические указания
Изучение материала этой темы предоставляет знания устройства и типов электроприводов, режимов работы электродвигателей и их особенностей, порядка выбора мощности электродвигателя, способов защиты в схемах электроприводов, используемой аппаратуры управления и ее устройство, принцип работы простейших схем управления в сварочных цепях.
Вопросы для самоконтроля
Перечислите основные режимы работы электродвигателей. Каковы их особенности?
Перечислите пускорегулирующую аппаратуру.
Назовите виды управления.
Поясните назначение, устройство и принцип работы электромагнитного пускателя.
Каково назначение реле защиты по току и напряжению? Что называют током срабатывания и током отпускания реле?
Поясните устройство реле электромагнитного типа и теплового реле.
ЗАДАНИЯ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ
Таблица вариантов заданий на контрольную работу по электротехнике в соответствии с шифрами
Первая цифра шифра
Последняя цифра шифра
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
1,3,7
1,2,6
1,2,8
1,2,5
1,2,4
1,2,4
1,2,5
1,2,6
1,2,8
1,2,7
1
1,2,7
1,2,6
1,2,8
1,2,5
1,2,4
1,2,4
1,2,5
1,2,
1,2,8
1,2,7
2
1,2,7
1,2,6
1,2,8
1,2,5
1,2,4
1,2,4
1,2,5
1,2,6
1,2,8
1,
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
ЗАДАЧИ
Задача №1 (варианты 01-00).
Цепь постоянного тока содержит несколько резисторов, соединенных смешанно.
Схема электрической цепи приведена на соответствующем рисунке. Номер рисунка, заданные значения напряжений или токов приведены в табл.1. Везде индекс тока или напряжения совпадает с индексом резистора, по которому проходит этот ток или на котором действует это напряжение (например, через резистор R3 проходит ток I3 и на нем действует напряжение U3, потребляется мощность Р3).
Определить эквивалентное сопротивление цепи (Rэкв), токи (I) в каждом резисторе и напряжение (U) на каждом резисторе. Определить также мощность (Р), потребляемую всей цепью, и расход электрической энергии (W) цепью за 5 часов работы.
Проверить правильность решения задачи, применив 1-й закон Кирхгофа.
Указание: смотреть решение типового примера №1
Таблица 1
Номер варианта
Номер рисунка
Задаваемые величины
Номер варианта
Номер рисунка
Задаваемые величины
Номер варианта
Номер рисунка
Задаваемая величина
01
1
Uав=100В
37
1
I2=3,75А
73
3
U3=24В
02
2
Uав=50В
38
1
I5=5А
74
1
I3=1,25А
03
5
U2=36В
39
2
I4=2А
75
2
I1=5А
04
3
U2=12В
40
3
I6=4А
76
4
Uав=250В
05
4
Uав=60В
41
4
U2=120В
77
4
I3=2,4А
06
2
I6=6А
42
5
I3=6А
78
2
Uав=60В
07
1
U2=30В
43
5
I3=4А
79
5
U6=12В
08
2
Uав=80В
44
3
U4=36В
80
3
Uав=60В
09
5
U3=24В
45
2
Uав=120В
81
5
I5=1А
10
4
I3=20А
46
1
I1=20А
82
1
U1=20В
11
3
I1=12А
47
5
I1=24А
83
2
I6=3А
12
5
I4=6А
48
3
U1=96В
84
1
U5=60В
13
3
U5=120В
49
3
I5=2А
85
2
U2=30В
14
1
I1=12А
50
4
I1=50А
86
4
I5=4,8А
15
1
Uав=80В
51
5
Uав=90В
87
5
I6=4,5А
16
3
Uав=30В
52
4
U4=48В
88
4
Uав=200В
17
4
I4=4А
53
2
U3=20В
89
3
I4=3А
18
5
I1=18А
54
1
I3=1А
90
3
I1=3А
19
4
U4=120В
55
2
U1=40В
91
1
Uав=60В
20
2
U6=24В
56
4
I1=20А
92
2
I1=20А
21
1
I4=5А
57
5
I1=12А
93
1
I2=3А
22
2
U1=20В
58
4
I2=15А
94
5
U4=12В
23
3
Uав=60В
59
2
I2=2А
95
4
I5=6А
24
5
U5=12В
60
1
U2=12В
96
1
U4=36В
25
4
I6=8А
61
2
U4=10В
97
5
Uав=60В
26
1
Uав=50В
62
3
I3=2А
98
1
I4=12А
27
3
I2=6А
63
4
U1=200В
99
5
U1=54В
28
2
U5=18В
64
4
I6=10А
00
3
I1=24А
29
5
U5=24В
65
5
I6=3А
30
4
Uав=500В
66
4
I1=25А
31
3
Uав=120В
67
3
I4=3А
32
2
I3=1,2А
68
1
I5=10А
33
1
U5=30В
69
2
I5=6А
34
3
I5=4А
70
3
I1=24А
35
2
I2=4А
71
5
I2=4А
36
5
I2=8А
72
4
U5=120В
Рисунок 1
Рисунок 2
Рисунок 3.
Рисунок 4.
Рисунок 5
Задача №2 (только нечетные варианты 01-99).
Цепь переменного тока содержит различные элементы (резисторы, индуктивности, емкости), включенные последовательно. Схема цепи приведена на соответствующем рисунке. Номер рисунка и значения сопротивлений всех элементов, а также один дополнительный параметр заданы в табл.2.
Начертить схему цепи и определить следующие величины, относящиеся к данной цепи, если они не заданы в табл. 2
полное сопротивление Z;
напряжение Uав, приложенное к цепи;
ток I;
угол сдвига фаз
· (по величине и знаку);
активную Р, реактивную Q и полную S мощности цепи.
Начертить в масштабе векторную диаграмму токов и напряжений и пояснить ее построение. С помощью логических рассуждений и формул пояснить характер изменения (увеличится, уменьшится, останется без изменения) тока, активной, реактивной мощности в цепи при увеличении частоты тока в цепи в два раза. Напряжение, приложенное к цепи, считать неизменным.
Указание. Смотреть решение типового примера №2.
Примечание. В таблицах 2 и 3 индексы буквенных обозначений следует понимать так: Ql1 – реактивная мощность в первом индуктивном сопротивлении; Qс1 – то же, но в емкостном сопротивлении; PR1 – активная мощность в первом активном сопротивлении; Ul1 , UR1 , UC1 – падения напряжения соответственно в первом индуктивном, активном и емкостном сопротивлениях.
· Таблица 2.
№ варианта
Номер рисунка
R1, ОМ
R2, ОМ
Xl1, ОМ
Xl2, ОМ
Xc1, ОМ
Xc2, ОМ
Дополнительный параметр
1
2
3
4
5
6
7
8
9
01
6
4
-
6
-
3
-
Ql1 = 150 Вар
03
7
6
2
3
-
9
-
Uав = 40В
05
8
10
6
-
-
12
-
I = 5А
07
9
6
2
6
-
-
-
PR1 = 150Bт
09
10
4
4
3
3
-
-
S = 360 ВА
11
11
3
-
-
-
2
2
I = 4А
13
12
8
-
12
-
4
2
P = 200Bт
15
13
16
-
10
8
6
-
Uав = 80В
17
14
10
6
-
-
8
4
I = 2А
19
15
2
2
5
-
6
2
Q = - 192 Вар
21
6
3
-
2
-
6
-
Uав = 50В
23
7
4
4
4
-
10
-
I = 4А
Продолжение таблицы 2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
25
8
4
2
-
-
8
-
UR1 = 20В
27
9
8
4
16
-
-
-
S = 320 ВА
29
10
6
10
8
4
-
-
P = 400Bт
33
11
6
-
-
-
5
3
S = 160 ВА
35
12
12
-
4
-
12
8
I = 4А
37
13
6
-
8
4
4
-
P = 54Bт
39
14
8
4
-
-
6
10
S = 180 ВА
41
15
8
8
12
-
4
2
P = 256Bт
43
6
6
-
10
-
2
-
I = 5А
45
7
4
2
12
-
4
-
P = 24 Bт
47
8
5
3
-
-
6
-
S = 360 ВА
49
9
3
1
3
-
-
-
Ql1 = 80 Вар
51
10
4
8
10
6
-
-
Q = 64 Вар
53
11
8
-
-
-
4
2
Uав = 40В
55
12
6
-
12
-
2
2
Ul1 = 60В
57
13
4
-
8
4
9
-
Q = 75 Вар
59
14
2
6
-
-
4
2
UR2 = 24В
61
15
4
2
4
-
8
4
Ql1 = 16 Вар
63
6
8
-
4
10
10
-
P = 800Bт
65
7
3
3
2
-
10
-
QC1 =- 160 Вар
67
8
2
2
-
-
3
-
P = 100Bт
69
9
4
4
6
-
-
-
I = 2А
71
10
2
4
2
6
-
-
Uав = 60В
73
11
16
-
-
-
4
8
Q = -300 Вар
75
12
4
-
10
-
4
3
UC2 = 15В
77
13
12
-
14
10
8
-
UR1 = 60В
79
14
4
2
-
-
4
4
QC2 =- 256 Вар
81
15
1
2
6
-
8
2
UC1 = 40В
83
6
12
-
18
-
2
-
S = 500 ВА
85
7
8
4
20
-
4
-
Ql1 = 500 Вар
87
8
2
1
12
4
4
-
QC1 =- 100 Вар
89
9
10
6
12
-
-
-
Uав = 100В
91
10
6
2
4
2
-
-
I = 4А
93
11
12
-
-
-
10
6
P = 48Bт
95
12
3
-
8
-
2
10
Q = - 400 Вар
97
13
6
-
5
3
8
-
Uс = 16В
99
14
1
3
-
-
2
1
Q = - 48 Вар
Рисунок 6
Рисунок 7
Рисунок 8
Рисунок 9
Рисунок 10
Рисунок 11
Рисунок 12
Рисунок 13
Рисунок 14
Рисунок 15
Задача №3 (только четные варианты 02 - 00).
Цепь переменного тока содержит различные элементы (резисторы, индуктивности, емкости), образующие две параллельные ветви. Схема цепи приведена на соответствующем рисунке. Номер рисунка, значение всех сопротивлений, а также один дополнительный параметр заданы в таблице 3. Индекс «1» у дополнительного параметра означает, что он относится к первой ветви; индекс «2» - ко второй.
Начертить схему цепи и определить следующие величины, если они не заданы в табл. 3:
токи I1 и I2 в обеих ветвях;
ток I в неразветвленной части цепи;
напряжение Uав, приложенное к цепи;
активную Р, реактивную Q и полную S мощности цепи.
Начертить в масштабе векторную диаграмму токов и напряжения цепи.
Каким образом в заданной цепи можно получить резонанс токов?
Если цепь не позволяет достигнуть резонанса токов, то пояснить, какой элемент надо дополнительно включить в цепь для этого.
Начертить схему такой цепи.
Указания. Смотреть решение типового примера №3. Смотреть примечание к задаче №2.
Таблица 3
№ варианта
Номер рисунка
R1, ОМ
R2, ОМ
Xl1, ОМ
Xl2, ОМ
Xc1, ОМ
Xc2, ОМ
Дополнительный параметр
1
2
3
4
5
6
7
8
9
02
16
10
12
2
16
2
-
Ul2 = 24 В
04
17
4
8
-
-
-
6
P1 = 100Bт
06
18
6
-
-
-
-
3
I1 = 2А
08
19
16
32
12
24
-
-
Ul1 = 48 В
10
20
32
-
24
-
-
25
P = 800Bт
12
21
8
6
-
8
6
-
QС1 = -150 Вар
14
22
15
8
-
12
-
-
S2 = 180ВА
16
23
20
24
-
40
-
8
UR2 = 24 В
18
24
12
8
-
-
16
6
S1 = 180ВА
20
25
4
6
-
2
3
10
QС1 = -432 Вар
22
16
5
16
-
12
-
-
P1 = 320Bт
24
17
3
6
-
-
-
8
P2 = 54Bт
26
18
4
-
-
-
-
6
UАВ = 12 В
28
19
32
12
24
16
-
-
QL2 = 64 Вар
30
20
12
-
16
-
-
15
I2 = 4А
32
21
64
24
-
32
48
-
S2 = 640ВА
34
22
6
4
-
6
-
-
UR2 = 12 В
36
23
16
16
-
8
-
20
QL2 = 128 Вар
38
24
4
8
-
-
3
6
S2 = 40ВА
40
25
12
32
-
30
16
6
QL2 = 120 Вар
42
16
2
3
-
4
-
-
UR2 = 12 В
44
17
8
16
-
-
-
12
I1 = 5А
46
18
5
-
-
-
-
8
P = 125Bт
48
19
64
24
48
32
-
-
P1 = 576Bт
50
20
8
-
6
-
-
5
QC2 = -80 Вар
52
21
3
4
-
3
4
-
UR2 = 16 В
54
22
20
16
-
24
-
-
P1 = 320Bт
58
23
10
3
-
8
-
4
S2 = 500ВА
60
24
3
6
-
-
4
8
QС1 = -256 Вар
62
25
32
16
-
6
24
18
UC2 = 108 В
64
16
20
6
-
8
-
-
UАВ = 60 В
66
17
10
12
-
-
-
16
UR2 = 24 В
68
18
8
-
-
-
-
6
I1 = 8А
70
19
24
16
32
12
-
-
P2 = 256Bт
Продолжение таблицы 3.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
72
20
6
-
8
-
-
10
I2 = 2А
74
21
16
32
-
24
12
-
S1 = 720ВА
76
22
5
3
-
8
-
-
UL2 = 32 В
78
23
60
24
-
12
-
60
UL2 = 36 В
56
20
12
-
15
-
-
15
I2 = 3А
80
25
4
8
-
12
3
6
UR1 = 8 В
82
16
10
12
-
16
-
-
Q = 400 Вар
84
17
4
8
-
-
-
6
S2 = 40ВА
86
18
6
-
-
-
-
8
I1 = 5А
88
19
48
32
64
24
-
-
Q2 = 96 Вар
90
20
3
-
4
-
-
5
UАВ = 40 В
92
21
8
3
-
4
6
-
UC1 = 30 В
94
22
12
6
-
16
-
-
UАВ = 60 В
96
23
2
4
-
7
-
4
UC2 = 16 В
98
24
4
6
-
-
3
8
UR1 = 40 В
00
25
24
16
-
8
32
20
QC2 = -1280 Вар
Рисунок 16 Рисунок 17
Рисунок 18 Рисунок 19
Рисунок 20 Рисунок 21
Рисунок 22
Рисунок 23 Рисунок 24
Рисунок 25
Задача №4.
Три одинаковых резистора с сопротивлением R каждый соединили звездой, включили в трехфазную сеть с линейным напряжением Uном1 и измерили потребляемые токи Iном1. Затем те же резисторы соединили треугольником, включили в ту же сеть и измерили фазные и линейные токи.
Определить:
Во сколько раз при таком переключении изменились фазные Iф2 и линейные Iном2 токи и потребляемые цепью активные мощности, т.е. найти отношения 13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415 и 13 EMBED Equation.3 1415.
Начертить в масштабе векторную диаграмму цепи при соединении резисторов треугольником.
Данные для своего варианта взять в таблице - 4.
Таблица 4
№ вари-анта
R, Ом
Uном1 В
№ вари-анта
R, Ом
Uном1 В
№ вари-анта
R, Ом
Uном1 В
04; 05
10
380
44; 45
40
220
84; 85
10
660
14; 15
20
220
54; 55
60
660
94; 95
10
220
24; 25
30
660
64; 65
7,6
380
34; 35
20
380
74; 75
5
220
Задача №5.
По заданной векторной диаграмме для трехфазной цепи определить характер сопротивлений в каждой фазе (активное, индуктивное, емкостное, смешанное), вычислить значение каждого сопротивления и начертить схему присоединения сопротивления к сети. Сопротивления соединены звездой с нулевым приводом. Пользуясь векторной диаграммой, построенной в масштабе, определить графически ток в нулевом приводе. Данные для своего варианта взять из таблицы 5. Пояснить с помощью логических рассуждений, как изменится ток в нулевом приводе при уменьшении частоты тока в два раза.
Рисунок 26 Рисунок 27
Рисунок 28
Рисунок 29 Рисунок 30
Рисунок 31 Рисунок 32
Рисунок 33 Рисунок 34
Рисунок 35
Таблица 5
Номер варианта
Номер рисунка
Номер варианта
Номер рисунка
Номер варианта
Номер рисунка
03; 06
26
43; 46
30
83; 86
34
13; 16
27
53; 56
31
93; 96
35
23; 26
28
63; 66
32
33; 36
29
73; 76
33
Задача №6.
К трехфазному трансформатору с номинальной мощностью Sном и номинальными напряжениями первичной Uном1 и вторичной Uном2 обмоток присоединена нагрузка Р2 при коэффициенте мощности cos
·2.
Определить:
номинальные токи в обмотках Iном1 и Iном2 ;
коэффициент нагрузки трансформатора Rн ;
токи в обмотках I1 и I2 при фактической нагрузке;
суммарные потери мощности
·Р при номинальной нагрузке;
коэффициент полезного действия трансформатора при фактической нагрузке. Данные для своего варианта взять из таблицы 6. Недостающие величины взять из таблицы 20.
Указание. Смотреть решение типового примера 6.
Таблица 6
Номер варианта
Sном кВт
Uном1 В
Uном2 В
Р2 кВт
cos
·2
Номер варианта
Sном кВт
Uном1 В
Uном2 В
Р2 кВт
cos
·2
01;07
1000
10
0,69
850
0,95
51;57
630
10
0,69
554
0,88
11;17
160
6
0,4
150
1,0
61;67
40
6
0,23
35
1,0
21;27
100
6
0,23
80
0,9
71;77
1600
10
0,4
1400
0,93
31;37
250
10
0,4
200
0,85
81;87
63
10
0,23
56
1,0
41;47
400
10
0,4
350
0,92
91;97
630
10
0,4
520
0,9
Задача №7.
Для освещения рабочих мест в целях безопасности применили лампы накаливания пониженного напряжения. Для их питания установили однофазный понижающий трансформатор номинальной мощностью Sном, работающий с коэффициентом нагрузки KН. Номинальные напряжения обмоток Uном1 и Uном2 ; рабочие токи в обмотках I1 и I2 . Коэффициент трансформации равен К. К трансформатору присоединили лампы мощностью Рл каждая в количестве nл. Схема присоединения ламп к трансформатору приведена на рис.36. Потерями в трансформаторе можно пренебречь. Используя данные для своего варианта, указанные в таблице 7 определить все неизвестные величины, отмеченные прочерками в таблице.
Каковы особенности внешней характеристики сварочного трансформатора?
Указания: 1) смотреть решение типового примера 7. 2) Для ламп накаливания cos
· = 1,0, поэтому коэффициент нагрузки
13 EMBED Equation.3 1415
Рисунок 36
Таблица 7
№ варианта
Sном,
кВА
KН
Uном1, В
Uном2, В
I1 , А
I2 , А
К
Рл, Вт
nл, шт
00
250
-
-
12
-
-
31,7
25
8
10
-
0,75
500
-
0,75
15,6
-
-
15
20
-
0,9
-
24
1,63
15
-
60
-
30
400
0,8
220
24
-
-
-
40
-
40
250
-
-
-
0,91
16,7
-
100
2
50
-
0,8
127
-
3,15
-
10,6
-
10
60
-
0,9
-
12
-
7,5
10,6
15
-
70
400
-
500
36
0,6
-
-
-
5
80
500
-
127
12
-
33,3
-
40
-
90
-
0,8
380
-
-
18,7
-
40
5
09
500
-
-
36
1,12
-
10,6
25
-
19
-
0,8
220
-
-
-
18,35
100
2
29
-
1,0
-
36
0,8
11,1
-
-
4
39
100
-
127
-
0,71
-
10,6
-
6
49
400
-
500
36
-
-
-
100
4
59
-
0,75
-
36
-
8,34
13,9
60
-
69
500
0,85
380
-
-
11,8
-
-
17
79
-
0,9
220
-
-
-
9,18
60
6
89
500
-
-
24
0,75
-
20,8
25
-
99
-
-
-
24
1,45
13,35
-
40
8
Задача №8
Трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, работая в номинальном режиме приводит во вращение центробежный вентилятор. Двигатель потребляет из сети мощность Р1 при номинальном напряжении Uном и номинальном токе Iном. Полезная номинальная мощность на валу Рном2. Суммарные потери в двигателе (Р1 его КПД (ном
Коэффициент мощности двигателя равен cos(ном. Двигатель развивает на валу вращающий момент Мном, при частоте вращения ротора nном2. Максимальный и пусковой моменты двигателя соответственно равны Ммах и Мn, способность двигателя к перегрузке Ммак / Мном, кратность пускового момента М( / Мном. Синхронная частота вращения магнитного ноля статора равна n1, скольжение ротора при номинальной нагрузке Sном. Частота тока в сети f1 = 50Гц. Используя данные, приведенные в табл. 8, оп ределить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариан тов.
Таблица 8
Величины
Варианты
02,
08
12,
18
22,
28
32,
38
42,
48
52,
58
62,
68
72,
78
82,
88
92,
98
Р1, кВт
-
-
59
4,76
-
-
33
-
-
12,5
Uном, В
380
660
680
220
660
-
-
380
220
-
Iном, А
-
-
-
-
32
7,44
32,1
99,7
-
21,1
Рном2, кВт
11
5,5
-
4
30
-
-
55
-
-
(Р, кВт
-
-
-
-
-
1,3
3
4
0,76
1,5
(ном,
0,88
0,81
0,93
-
0,91
0,81
-
-
0,84
-
cos(ном
0,9
0,8
0,9
0,84
-
0,8
0,9
-
0,84
0,9
Мном, Н*м
-
-
357,3
26,8
-
54,7
-
-
-
-
nном2, мин-1
-
960
-
-
980
-
-
1470
1425
2900
Ммах, Н*м
-
120,3
-
-
-
-
584,6
786
59
79,6
Мn, Н*м
-
-
428,8
-
350,8
109,4
-
-
59
57,9
Ммах / Мном
2,2
-
2,2
2,2
2
2,2
2
-
-
-
Мn/ Мном,
1,6
2
-
2,2
-
-
1,2
1,2
-
-
n1, мин-1
3000
-
1500
-
-
1000
1000
-
1500
3000
Sном, %
3,3
4
-
5
2
-
-
2
-
-
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ
Указания к решению задачи № 1
Рассмотрим решение типовой задачи. Задача относится к теме «Электрическая цепь постоянного тока». После усвоения условия задачи проводим поэтапное решение.
Рисунок А.
Рисунок Б
Рисунок В
Рисунок Г
Рисунок Д
Пример №1.
Для схемы, приведенной на рисунке А, определить эквивалентное сопротивление цепи RАВ, токи в каждом резисторе, падения напряжения на участках цепи U1-5 и напряжение UАВ, приложенное к цепи, а также мощности, потребляемые участками цепи Р1-5 и всей цепью Робщ. Заданы сопротивления резисторов R1-5 и ток I4 в резисторе R4 (на рисунке А).
Указание: прежде всего, выполните «анализ» электрической схемы, представленной на рисунке А (с «конца» в «начало» (к источнику питания)), с целью выявления явно выраженных групп с параллельным и последовательным соединением резисторов. После чего, применяя законы для определения электрических параметров для выявленных групп соединений, определите эти параметры и начертите преобразованную (с эквивалентными сопротивлениями) электрическую схему, и уже на ее базе вновь повторите предыдущие действия и т.д., вплоть до определения эквивалентного (общего) сопротивления RАВ .
Решение.
Определяем общее сопротивление разветвления R2, R3. Эти резисторы соединены параллельно, поэтому:
13 EMBED Equation.3 1415 Ом
Схема цепи принимает вид, приведенный на рисунке Б.
Резисторы R2,3 и R5 соединены последовательно, поэтому их общее сопротивление равно:
13 EMBED Equation.3 1415 Ом
Схема принимает вид, приведенный на рис.В
Группа резисторов R2,3,5 и R4 соединены параллельно, поэтому их общее сопротивление равно:
13 EMBED Equation.3 1415 Ом
Схема цепи имеет вид, приведенный на рис.Г
Находим эквивалентное (общее) сопротивление RАВ всей цепи. Исходя из того, что R2,3,4,5 соединено последовательно с R5, то RАВ определяем по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415= 5 + 5 = 10 Ом
Зная силу тока I4, используя закон Ома для участка цепи, находим падение напряжения U4 на резисторе R4:
13 EMBED Equation.3 1415 В
6. Это же напряжение U4 приложено к группе последовательно соединенных резисторов R2,3+ R5 (рис.Б). Так как группа резисторов R2,3,5 включена параллельно к резистору R4, то U2,3,5 = U4, поэтому ток I5 в резисторе R5 находим по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 А
7. Используя закон Ома для участка цепи, находим падение напряжения U5 на резисторе R5 :
13 EMBED Equation.3 1415 В
8. Поэтому напряжение на резисторах R2,3 (т.к. они включены параллельно),
13 EMBED Equation.3 1415 В
Определяем токи в резисторах R2 и R3 по закону Ома:
13 EMBED Equation.3 1415 А
13 EMBED Equation.3 1415 А
8. Применяя первый закон Кирхгофа для узла С, находим ток в резисторе R:
13 EMBED Equation.3 1415 А,
по схеме видно что 13 EMBED Equation.3 1415
9. Вычисляем падение напряжения на резисторе R1:
13 EMBED Equation.3 1415 В
10. Находим напряжение UАВ, приложенное ко всей цепи
13 EMBED Equation.3 1415 В или
13 EMBED Equation.3 1415 В
11. Определяем величины мощностей Р1-5 потребляемые резисторами Робщ., а именно:13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Указания к решению задач № 2 и № 3
Решение этих задач требует знания физических процессов, возникающих в цепях однофазного переменного тока с последовательным (неразветвленная цепь) соединением активного, индуктивного и емкостного сопротивлений и формул для расчета таких цепей.
Перед решением этих задач изучите материал темы 1.5, ознакомьтесь с методикой построения векторных диаграмм.
Пример №2.
Дана неразветвленная электрическая цепь переменного тока с активным сопротивлением R1 = 6 Ом, индуктивным XL = 10 Ом, активным сопротивлением R2 = 2 Ом и емкостным сопротивлением XС = 10 Ом (рисунок 37а). К цепи приложено напряжение Uаб = 50В.
Определить: 1) полное сопротивление цепи; 2) ток; 3) коэффициент мощности; 4) активную, реактивную и полную мощность; 5) падение напряжения на каждом сопротивлении. Начертить в масштабе векторную диаграмму тока и напряжений данной цепи.
Рисунок 37а
Рисунок 37 б
Решение:
Определяем полное сопротивление цепи:
13 EMBED Equation.3 1415 Ом.
По закону Ома определяем общий ток в цепи:
13 EMBED Equation.3 1415 А
Определяем угол сдвига фаз
· из формул:
13 EMBED Equation.3 1415 либо 13 EMBED Equation.3 1415
по таблицам Брадиса находим
· = 36050’. Угол сдвига фаз
· находим по синусу во избежание потери знака угла (косинус является четной функцией).
Определяем активную мощность цепи по формулам:
13 EMBED Equation.3 1415 Вт. или
13 EMBED Equation.DSMT4 1415Вт.
Определяем реактивную мощность цепи:
13 EMBED Equation.3 1415 Вар или
13 EMBED Equation.DSMT4 1415 Вар
Определяем полную мощность цепи:
13 EMBED Equation.3 1415 ВА. или
13 EMBED Equation.3 1415 ВА.
Определяем падение напряжения на сопротивлениях R1, XL, XС, R2 цепи используя закон Ома для участка цепи (т.к. цепь неразветвленная, общий ток цепи Iобщ.. равен токам на участках):
Ua1 = I * R1 = 5*6 = 60 B
13 EMBED Equation.3 1415 В
Ua2 = I * R2 = 5*2 = 10 B
13 EMBED Equation.3 1415
Построение векторной диаграммы начинаем с выбора масштаба для тока и напряжения. Задаемся масштабом по току: в 1 см-1,0А и масштабом по напряжению: в 1 см – 10 В
Построение векторной диаграммы (рис.37,б) начинаем с вектора тока, который откладываем по горизонтали в масштабе 13 EMBED Equation.3 1415 Вдоль вектора тока откладываем векторы падений напряжения на активных сопротивлениях 13 EMBED Equation.3 1415: 13 EMBED Equation.3 1415. Из конца вектора 13 EMBED Equation.3 1415 откладываем в сторону опережения вектора тока на 900 вектор падения напряжения 13 EMBED Equation.3 1415 на индуктивном сопротивлении длиной 13 EMBED Equation.3 1415. Из конца вектора 13 EMBED Equation.3 1415 откладываем в сторону отставания от вектора тока на 900 вектор падения напряжения на конденсаторе 13 EMBED Equation.3 1415 длиной 13 EMBED Equation.3 1415. Геометрическая сумма векторов 13 EMBED Equation.3 1415 равна полному напряжению U, приложенному к цепи. Угол между током и общим напряжением равен
·.
Пример №3.
Катушка с активным сопротивлением R1=6 Ом и индуктивным XL=8 Ом соединена параллельно с конденсатором, емкостное сопротивление которого XС2=10 Ом (рисунок 38 а). К цепи приложено напряжение UАВ = 100В.
Определить:
1) токи в ветвях и в неразветвленной цепи;
2) активные и реактивные мощности ветвей и всей цепи;
3) полную мощность цепи;
4) углы сдвига фаз между током и напряжением в каждой ветви и по всей цепи.
Начертить в масштабе векторную диаграмму токов цепи.
Решение.
Дана схема разветвленной электрической цепи переменного тока (рис. 38 a).
Рисунок 38а
1.Находим полное сопротивление первой ветви по формуле:
13 EMBED Equation.DSMT4 1415=13 EMBED Equation.3 1415Ом
2. Применяя закон Ома для участка цепи переменного тока, определяем ток в первой ветви:
13 EMBED Equation.3 1415 А
3. Так как сопротивление второй ветви равно Xс2=10 Ом, то ток в ней равен:
13 EMBED Equation.3 1415 А
4. Углы сдвига фаз в ветвях находим по синусам углов во избежание потери знака угла:
13 EMBED Equation.3 1415 , тогда как 13 EMBED Equation.3 1415 , т.е. угол
·=53
·10
·. Так как
·10, то напряжение опережает ток.
13 EMBED Equation.3 1415, то
·2=-90
·., т.е. напряжение отстает от тока, так как
·2<0.
По таблицам Брадиса находим , что cos
·1=53
·10
·=0,6; cos
·2=0
5. Определяем активные и реактивные составляющие токов в ветвях:
13 EMBED Equation.3 1415 А;
13 EMBED Equation.3 1415 А;
13 EMBED Equation.3 1415 ; 13 EMBED Equation.3 1415 А.
6. Определяем ток в неразветвленной части цепи по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415 А.
7. Определяем коэффициент мощности всей цепи по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415
Определяем активные и реактивные мощности ветвей и всей цепи:
13 EMBED Equation.3 1415 Вт
13 EMBED Equation.3 1415 Вт
13 EMBED Equation.3 1415 Вар
13 EMBED Equation.3 1415 Вар
13 EMBED Equation.3 1415Вар
Внимание! Реактивная мощность ветви с емкостью отрицательная, так как
·2<0.
Определяем полную мощность цепи:
13 EMBED Equation.3 1415 ВА.
Замечание: ток в неразветвленной части (общий) цепи можно определить значительно проще, без разложения токов на составляющие, зная полную мощность цепи и напряжение:
13 EMBED Equation.3 1415 А
Для построения векторной диаграммы задаемся масштабом по току: в 1 см – 2,5 А и масштабом по напряжению: в 1 см – 25В. Построение начинаем с вектора напряжения U (рис. 38.б). Под углом
·1 к нему (в сторону отставания) откладываем в масштабе вектор тока I1 под углом
·2 (в сторону опережения) откладываем вектор тока I2. Геометрическая сумма этих токов равна току в неразветвленной части цепи. На диаграмме показаны также проекции векторов токов на вектор напряжения (активная составляющая Iа1) и вектор, перпендикулярный ему (реактивные составляющие Iр1 и Iр2).
При отсутствии конденсатора реактивная мощность первой ветви не компенсировалась бы и ток в цепи увеличился бы до I= I1 10А
Рисунок 38 б
Указания к решению задач № 4 и № 5
Решение задач этой группы требует знания учебного материала темы «Трехфазные электрические цепи», следует иметь четкое представление об особенностях соединения источников и потребителей в звезду и треугольник, соотношения между линейными и фазными величинами при таких соединениях, а также уметь строить векторные диаграммы при симметричной и несимметричной нагрузках. Для пояснения общей методики решения задач, включая построение векторных диаграмм, рассмотрены типовые примеры 4 и 5.
Пример № 4.
В трехфазную четырехпроводную сеть включены звездой лампы накаливания мощностью P1=300 Вт каждая. В фазу «А» включили 30 ламп, в фазу «В» – 50 ламп и в фазу «С» – 20 ламп. Линейное напряжение сети Uлин= 380В. Определить фазные напряжения UА, UВ, UС и фазные токи IА, IВ, IС, начертить векторную диаграмму цепи, из которой найти числовое значение тока в нулевом проводе.
Решение.
Определяем фазные напряжения цепи, используя формулу UФ = UЛИН /13 EMBED Equation.DSMT4 1415
13 EMBED Equation.3 1415 В.
Находим фазные токи, если 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415 и 13 EMBED Equation.3 1415т.е.:
13 EMBED Equation.3 1415 А.
13 EMBED Equation.3 1415 А.
13 EMBED Equation.3 1415 А.
Для построения векторной диаграммы выбираем масштабы по току: 1см - 20А и по напряжению 1 см – 80В. Построение диаграммы начинаем с вектора фазных напряжений UA, UB, UC (рис. 39б), располагая их под углом 1200 друг относительно друга. Чередование фаз обычное: за фазой А – фаза В; за фазой В – фаза С. Лампы накаливания являются активной нагрузкой, поэтому ток в каждой фазе совпадает соответствующим фазным напряжением. В фазе «А» ток 13 EMBED Equation.3 1415А, поэтому на диаграмме он выразится вектором, длина которого равна 41/20=2,05 см. длина вектора фазного напряжения UA составит 220/80=2,75 см. аналогично строим вектора токов и напряжений в остальных фазах. Ток I0 в нулевом проводе, получаем 1,75 см, поэтому I0 = 1,75*20 = 35А. Векторы линейных напряжений на диаграмме не показаны, чтобы не усложнять чертеж.
Рисунок 39б
Пример № 5.
По заданной векторной диаграмме для трехфазной цепи (рис.40б) определить характер нагрузки каждой фазы и вычислить ее сопротивление. Нагрузка включена в звезду.
Начертить соответствующую схему цепи (рис.40 а) .
Определить активную и реактивную мощности, потребляемые цепью.
Значения напряжений, токов и фазных углов приведены на диаграмме (рис.40 б). Векторы линейных напряжений не показаны.
Решение.
Рассматривая векторную диаграмму, можно заметить, что ток в фазе «А» отстает от фазного напряжения UA на угол
·А=53
·10
·, значит в фазу «А» включена катушка с полным сопротивлением 13 EMBED Equation.3 1415Ом.
Ее активное и индуктивное сопротивление вычисляем по формулам.
13 EMBED Equation.3 1415 Ом;
13 EMBED Equation.3 1415 Ом;
3. В фазе «В» ток 13 EMBED Equation.3 1415 совпадает с напряжением 13 EMBED Equation.3 1415, значит в фазу «В» включено активное сопротивление, следовательно cos
·B = 1,0, sin
·B = 0.
13 EMBED Equation.3 1415 Ом.
4. В фазе «С» ток 13 EMBED Equation.3 1415 опережает напряжение 13 EMBED Equation.3 1415 на угол
·С=-36
·50
·, значит в фазу «С» включены конденсатор и активное сопротивление. Полное сопротивление фазы «С» 13 EMBED Equation.3 1415 Ом.
5. Определим активное и емкостное сопротивления:
13 EMBED Equation.3 1415 Ом;
13 EMBED Equation.3 1415 Ом;
Определяем активную мощность потребляемую цепями каждой фазы (РА,В,С) и общую мощность, потребляемую всей цепью.
РА = 13 EMBED Equation.3 1415
РВ = 13 EMBED Equation.3 1415
РС = 13 EMBED Equation.3 1415
Т.к. нагрузка несимметричная, то воспользуемся формулой:
Робщ = РА+РВ+РС = 4840+2420+9680 = 16,94 кВт.
Определяем реактивную мощность потребляемую электрической цепью.
QA = 13 EMBED Equation.3 1415Вар.
QВ = 13 EMBED Equation.3 1415Вар. (т.к. ZВ=RB, т.е. числу активной нагрузке);
QС = 13 EMBED Equation.3 1415Вар.
Qобщ. = QA+QВ+QС = 3872+0+5808 = 9680Вар.
Определяем полную мощность потребляемую электрической цепью.
SA= 13 EMBED Equation.3 1415
SB = 13 EMBED Equation.3 1415
SC = 13 EMBED Equation.3 1415
Sобщ. = SA+SB+SC = 4640+2420+9680 = 16740ВА.
Схема цепи приведена на рис 40а.
Рисунок 40а Рисунок 40б
Указания к решению задач № 6 и № 7
Задачи 6 и 7 относятся к теме «Трансформаторы». Для решения задач необходимо знать устройство, принцип действия и зависимости между электрическими параметрами трансформатора. Основными параметрами являются:
Sн – номинальная мощность. Это полная мощность в кВА, отдаваемая вторичной обмоткой при условии, что нагревание изоляции обмоток не выйдет за допустимые пределы. При нагрузке трансформатора в пределах его номинальной мощности срок его службы составит не менее 20 лет.
U1ном – номинальное первичное напряжение. Это напряжение, на которое рассчитана первичная обмотка.
U2ном – номинальное вторичное напряжение. Это напряжение на зажимах вторичной обмотки при холостом ходе трансформатора и номинальном первичном напряжении. При нагрузке вторичное напряжение U2 снижается из-за потери в трансформаторе, т.е. U2 < U2ном. Например, если U2ном = 400 В, то при полной нагрузке трансформатора вторичное напряжение U2 =380 В, т.к. 20 В теряется в трансформаторе.
I1ном, I2ном – номинальные токи. Это токи, вычисленные по номинальной мощности и номинальным напряжениям обмоток. Для однофазного трансформатора
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415
Для трехфазного трансформатора
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415
Здесь
· – КПД трансформатора. Эта величина близка к 1,0 из-за малых потерь в трансформаторе. На практике при определении токов принимают
·=1,0.
Трансформаторы чаще всего работают с нагрузкой меньше номинальной. Поэтому вводят понятие о коэффициенте нагрузки
·н. Если трансформатор с Sном =1000кВА отдает потребителю мощность S2=950кВА, то
·н=950/1000=0,95. Значения отдаваемых трансформатором активной и реактивной мощностей зависят от коэффициента мощности потребителя cos
·2. Например, при Sном =1000кВА
·н=1,0 и cos
·2=0,9, отдаваемая активная мощность
13 EMBED Equation.3 1415 кВт, а реактивная
13 EMBED Equation.3 1415 Вар.
Если потребитель увеличит cos
·2 до 1,0 , то 13 EMBED Equation.3 1415 кВт 13 EMBED Equation.3 1415, т.е. вся отдаваемая мощность будет активной. В обоих случаях по обмоткам проходят одни и те же номинальные токи.
Таблица 20.
Технические данные наиболее распространенных трансформаторов.
Тип трансформатора
Sном, кВА
Напряжения обмоток, кВ
Потери мощности, кВт
Uк %
I1x %
Uном
Uном2
Рст
Рном
ТМ-25/6;10
25
0,23; 0,4
0,13
0,69
4,7
3,2
ТМ-40/6;10
40
0,23; 0,4
0,175
1,0
4,7
3,0
ТМ-63/6;10
63
0,23; 0,4
0,24
1,47
4,7
2,8
ТМ-100/6;10
100
0,23; 0,4
0,33
2,27
6,8
2,6
ТМ-160/6;10
160
6; 10
0,23; 0,4; 0,69
0,51
3,1
4,7
2,4
ТМ-250/6;10
250
0,23; 0,4; 0,69
0,74
4,2
4,7
2,3
ТМ-400/6;10
400
0,23; 0,4; 0,69
0,96
5,5
4,5
2,1
ТМ-630/6;10
630
0,23; 0,4; 0,69
1,31
7,6
5,5
2,0
ТМ-1000/6;10
1000
0,23; 0,4; 0,69
2,45
12,2
5,5
2,8
ТМ-1600/6;10
1600
0,23; 0,4; 0,69
3,3
18,0
5,5
2,6
ТМ-2500/10
2500
10
0,4; 0,69; 10,5
4,3
24,0
5,5
1,0
Примечания:
- трансформатор ТМ-630/10 – с масляным охлаждением, трехфазный, номинальная мощность 630 кВА, номинальное первичное напряжение 10 кВ, вторичное напряжение 0,23; 0,4 и 0,69 кВ;
- Рст – потери мощности в стали; Рмед – потери мощности в обмотках; Uк, % - напряжение короткого замыкания;
- I1х, % - ток холостого хода.
Для пояснения общей методики решения задач рассмотрим типовые примеры 6 и 7.
Пример № 6.
Трехфазный трансформатор имеет следующие номинальные характеристики: Sном = 1000кВА, U1ном = 10 кВ, U2ном = 400 В. Потери в стали Рст = 2,45 кВт, потери в обмотках Рмед = 12,2 кВт. Первичные обмотки соединены в треугольник, вторичные – в звезду. Сечение магнитопровода Q = 450см2, амплитуда магнитной индукции в нем Вм = 1,5Тл. Частота тока в сети 50 Гц. От трансформатора потребляется активная мощность Р2 = 810кВт при коэффициенте мощности cos
·2 = 0,9.
Определить:
номинальные токи в обмотках и токи при фактической нагрузке;
число витков обмоток;
КПД трансформатора при номинальной и фактической нагрузках.
Решение.
Номинальные токи в обмотках:
13 EMBED Equation.3 1415 А
13 EMBED Equation.3 1415 А
Коэффициент нагрузки трансформатора
13 EMBED Equation.3 1415
Токи в обмотках при фактической нагрузке
13 EMBED Equation.3 1415 А
13 EMBED Equation.3 1415 А
Находим фазные ЭДС, наводимые в обмотках. Первичные обмотки соединены в треугольник, а вторичные – в звезду, поэтому, пренебрегая падением напряжения в первичной и вторичной обмотках, считаем:
13 EMBED Equation.3 1415В
13 EMBED Equation.3 1415 В
Количество витков в обеих обмотках находим из формулы:
13 EMBED Equation.3 1415 ,
откуда 13 EMBED Equation.3 1415 витков
Здесь Q=450 cм2=0,045м2, и если 13 EMBED Equation.3 1415, где k – коэффициент трансформации:
13 EMBED Equation.3 1415, то 13 EMBED Equation.3 1415 или
13 EMBED Equation.3 1415 витка
КПД трансформатора при номинальной нагрузке рассчитываем по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415
КПД трансформатора при фактической нагрузке
13 EMBED Equation.3 1415
Пример № 7.
Однофазный понижающий трансформатор номинальной мощностью Sном=500ВА служит для питания ламп местного освещения металлорежущих станков (см. рис.36 б). Номинальные напряжения первичной обмотки U1ном.=380В. Номинальное напряжение вторичной обмотки U2ном.=24В, питает 10 ламп накаливания мощностью 40Вт каждая (коэффициент мощности ламп накаливания cos
·2=1,0). Магнитный поток в магнитопроводе Фм=0,005 Вб. Частота тока в сети f =50 Гц. Потерями в трансформаторе пренебречь.
Определить:
номинальные токи в обмотках;
коэффициент нагрузки трансформатора;
токи в обмотках при действительной нагрузке;
число витков в обмотках (13 EMBED Equation.3 1415 и 13 EMBED Equation.3 1415);
коэффициент трансформации.
Рисунок 36 б
Решение.
Номинальные токи в обмотках:
13 EMBED Equation.3 1415 А
13 EMBED Equation.3 1415 А
Коэффициент нагрузки трансформатора
13 EMBED Equation.3 1415
Токи в обмотках при действительной нагрузке
13 EMBED Equation.3 1415 А
13 EMBED Equation.3 1415 А
Если принять, что при холостом ходе
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415, тогда из формулы
Еф = 13 EMBED Equation.3 1415, получаем:
13 EMBED Equation.3 1415 витков
13 EMBED Equation.3 1415 витка
Коэффициент трансформации трансформатора рассчитываем по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415
Указания к решению задач № 8
Задачи данной группы относятся к теме: «Электрические машины переменного тока». Для их решения необходимо знать устройство и принцип действия асинхронного двигателя и зависимости между электрическими величинами, характеризующими его работу.
Ряд возможных синхронных частот вращения магнитного поля статора при частоте 50 Гц, n1 = 3000, 1500, 1000, 750, 600 мин 1 и т.д. При частоте вращения ротора, например, n2 = 950 мин-1 из этого ряда выбираем ближайшую большую к ней частоту вращения поля n1=1000 мин-1. Тогда можно определить скольжение ротора, даже не зная числа пар полюсов двигателя:
13 EMBED Equation.3 1415
Из формулы для скольжения можно определить частоту вращения ротора
n2 = n1 (1-S).
В настоящее время промышленность выпускает асинхронные дви гатели с короткозамкнутым ротором серии 4 А мощностью от 0,06 до 400 кВт (табл.20). Обозначение типа электродвигателя расшифровывается так: 4 - порядковый номер серии; А – асинхронный; X - алюминиевая оболочка и чугунные щиты (отсутствие буквы X означает, что корпус полностью выполнен из чугуна); В - двигатель встроен в оборудование; Н - исполнение защищенное I P23, для закрытых двигателей исполнения IA44 обозначение защиты не приводится; Р - двигатель с повышенным пусковым моментом; С - сельскохозяйствен ного назначения; цифра после буквенного обозначения показывает высоту оси вращения в мм (100, 112 и т.д.); буквы S, M, L - после цифр - установочные размеры по длине корпуса (S - стани на самая короткая; М- промежуточная; L - самая длинная); цифра после установочного размера - число полюсов; буква У - климатическое исполнение (для умеренного климата); последняя цифра - категория размещения; I - для работы на открытом воздухе, 3 - для закрытых не отапливаемых помещений.
В обозначениях двухскоростных типов двигателей после уста новочного размера указывают через дробь оба числа полюсов, например, 4А160.4/2УЗ. Здесь цифры 4 и 2 означают, что обмотки статора могут переключаться так, что в двигателе образуются 4 или 2 полюса. Например: расшифровать условное обозначение двигателя 4А250.4У3. Это двигатель четвертой серии, асинхронный, корпус полностью чугунный (нет буквы X), высота оси вращения 250 мм, размеры корпуса по длине S (самый короткий), четырехполюсный, для умеренного климата, третья категория размещения.
Пример № 8.
Трехфазный асинхронный электродвигатель с корот козамкнутым ротором типа 4API60.6УЗ имеет номинальные данные: мощность Рном = 11 кВт, напряжение Uном = 380 В; частота вращения ротора n2 = 975 мин-1; КПД (ном = 0,855; коэффициент мощности cos(ном = 0.83; кратность пускового тока Iп / Iном = 2,0; кратность пускового момента Мп / Мном = 2,0; способность к перегрузке Ммак / Мном = 2,2 Частота тока в сети f1 = 50 Гц.
Определить; I) потребляемую мощность; 2) номинальный, пусковой и максимальный моменты; 3) номинальный и пусковой токи, 4) номинальное скольжение; 5) частоту тока в роторе; 6) суммар ные потери в двигателе. Расшифровать его условное обозначение.
Можно ли осуществить пуск двигателя при номинальной нагрузке, если напряжение в сети при пуске снизилось на 20%?
Решение
1. Мощность Р1, потребляемая двигателем из сети: РРРHHX
Р1 = Рном / (ном = 11/0,855 = 12,86 кВт
2. Номинальный момент на валу, развиваемый двигателем:
Мном. = 9,55 Рном n2 = 9,55*11*1000*975 = 107,7 Н*м
3. Максимальный и пусковой моменты на валу, развиваемые двигателем:
Ммак = 2,2 Мном = 2,2*107,7 = 237 Н*м
Мп = 2 Мп = 2*107,7 = 215,4 Н*м
4. Номинальный и пусковой токи в обмотках двигателя:
13 EMBED Equation.DSMT4 1415
5. Номинальное скольжение:
13 EMBED Equation.DSMT4 1415
6. Частота тока в роторе:
f2 = f1*S = 50*0.025 = 1.25 Гц
7. Условное обозначение двигателя расшифровываем так: двигатель четвертой серии, асинхронный, с повышенным скольжением (буква Р), высота оси вращения 160 мм, размеры корпуса по длине S - самый короткий, шестиполюсный, для умеренного климата, третья категория размещения.
8. При снижении напряжении в сети на 20% на зажимах двигателя остается напряжение 0,8 Uном. Так как момент двигателя пропорционален квадрату напряжении, то
13 EMBED Equation.DSMT4 1415
Отсюда
М`ном = 0,64 Mn = 0.64 * 215.4 = 138 Н*м
что больше Mном =107,7 Н*м. Таким образом, пуск двигателя возможен.
13PAGE 15
13PAGE 144415