Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Свидетельство о публикации

Автоматическая выдача свидетельства о публикации в официальном СМИ сразу после добавления материала на сайт - Бесплатно

Добавить свой материал

За каждый опубликованный материал Вы получите бесплатное свидетельство о публикации от проекта «Инфоурок»

(Свидетельство о регистрации СМИ: Эл №ФС77-60625 от 20.01.2015)

Инфоурок / Другое / Другие методич. материалы / Контрольная работа по дисциплине Электротехника для студентов заочного отделения
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 28 июня.

Подать заявку на курс
  • Другое

Контрольная работа по дисциплине Электротехника для студентов заочного отделения

библиотека
материалов


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


    1. Электрическое поле

    2. Электрические цепи постоянного тока

    3. Электромагнетизм и электромагнитная индукция

    4. Электрические измерения и электроизмерительные приборы

    5. Однофазные цепи переменного тока

    6. Трехфазные электрические цепи

    7. Трансформаторы

    8. 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

  1. Гаврилюк В.А., Гершунский Б.С., Ковальчук А.В., Куницкий Ю.А., Шаповаленко А.Г. Общая электротехника с основами электроники. – Киев: В.Ш., 1980.

  2. Гершунский Б.С. Основы электроники. – К.: В.Ш., 1977.

  3. Основы промышленной электроники. /Под ред. В.Г. Герасимова. – М.: В.Ш., 1978.

  4. Попов В.С., Николаев С.А. Общая электротехника с основами электроники. –М.: Энергия, 1977.

  5. Харченко В.М. Основы электроники. –М.: Энергоиздат, 1982.

  6. Джантимиров А.Ю. Инструкции для проведения лабораторных работ по общей электротехнике и электронике. - Донецк. - ДИПТ, 1999.

  7. 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.

  1. Изобразите картину электрического поля положительного точечного заряда. В каком направлении станет перемещаться пробный отрицательный заряд, помещенный в такое поле?

  2. Какое поле называют электростатическим?

  3. Что такое напряженность электрического поля?

  4. Что называют напряжением между двумя точками поля? Раскройте связь между напряженностью поля и напряжением.

  5. Дайте определение потенциала.

  6. Напишите формулу для определения емкости плоского конденсатора.

  7. Перечислите основные типы диэлектриков: газообразных, жидких и твердых.

  8. 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, плот­ность тока, электрическое сопротивление и проводимость вещества, а также усвоить условные графические изображения элемен­тов 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.

  1. Что называют электрическим током?

  2. Дайте определение электродвижущей силы источника и напряжения на его зажимах.

  3. Напишите закон Ома для всей цепи и для одного ее участка: внешнего и внутреннего.

  4. Сформулируйте первый и второй законы Кирхгофа, запишите их математическое выражение.

  5. Что называется последовательным, параллельным и смешанным соединением резисторов? Каковы особенности и параметры каждого вида сое­динений?

  6. Напишите формулы для определения мощности.

  7. Какое явление называют коротким замыканием цепи? Как защи­тить цепь от тока короткого замыкания?


Тема 1.3 Электромагнетизм и электромагнитная индукция.

Магнитное поле электрического тока. Основные свойства и характеристики магнитного поля: магнитодвижущая сила, напряжен­ность 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. Пра­вило левой руки. Взаимодействие магнитных полей токов, протека­ющих по параллельным проводникам. Магнитное поле катушки с то­ком. Формула закона Ома для магнитной цепи.

Магнитные свойства материалов. Ферромагнетики, парамагнети­ки, их свойства и применение. Намагничивание и перемагничивание ферромагнетиков. Основная кри­вая намагничивания. Петля цикла перемагничивания. Магнитный гистерезис. Магнитомягкие и магнитотвердые материалы. Потеря энергии на гистерезис. Соотношение между площадью петли цикла перемагничивания и энергией, затрачен­ной 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.

  1. Что называют магнитным полем?

  2. Приведите определение основных магнитных величин и их единиц измерения; индукции, магнитного потока, напряженности, абсолютной магнитной проницаемости, магнитной проницаемости, намагничивающей силы.

  3. Сформулируйте правило левой руки. В каких случаях оно применя­ется?

  4. Сформулируйте правило правой руки.

  5. В чем заключается явление гистерезиса и почему происходят потери мощности в сердечнике?

  6. Сформулируйте принцип электромагнитной индукции.

  7. Сформулируйте закон Ленца.

  8. Поясните сущность явления самоиндукции.

  9. 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 из­мерений; классификация электроизмерительных приборов; условные обозначения на электроизмерительных приборах, общие детали и узлы электроизмерительных приборов.

Измерительный механизм – основная часть измерительного при­бора. Понятие об индукционной и др. системах.

Измерение тока. Электромагнитный измерительный механизм. Приборы и схемы для измерения электрического тока. Шунты. Рас­ширение предела измерения амперметра. Схема включения ампер­метра.

Измерение напряжения. Приборы и схемы измерения электри­ческого напряжения. Добавочные сопротивления. Расширение пре­дела измерения вольтметра. Схема включения вольтметра.

Измерение мощности. Электродинамический измерительный механизм. Расширение предела измерения ваттметра. Схема вклю­чения ваттметра.

Измерение электрической энергии. Индукционный измеритель­ный механизм. Индукционные счетчики.

Измерение сопротивления. Омметры и мегомметры, их уст­ройство 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 терминоло­гию электроизмерительной техники. Знать средства электричес­ких измерений, системы электроизмерительных приборов, прин­цип действия и устройство приборов каждой из систем, значе­ние символов с наносимых на шкалы приборов, способы преобразования неэлектрических величин в электрические.

Вопросы для самоконтроля

  1. Что называется основной, допустимой и приведенной погрешностями прибора?

2. На какие группы подразделяются электроизмерительные приборы по принципу действия?

  1. Начертите условные обозначения измерительных приборов различных систем.

  2. Как работает прибор электромагнитной системы? Почему такие

приборы могут измерять как постоянный, так и переменный ток?

  1. Как включается в цепь вольтметр?

  2. Как включается в цепь амперметр?

  3. Как измерить сопротивление с помощью амперметра и вольтметра?

  4. 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 пе­ременного тока. Закон Ома для цепи переменного тока. Переменный ток в цепи с активным сопротивлением. Волновая и векторная диаграммы тока, напряжения и мощности. Актив­ная 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. Коэф­фициент мощности.

Цепь переменного тока с последовательным соединением ак­тивного, индуктивного и емкостного сопротивления. Векторная диаграмма. Разложение напряжения на активные и реактивные составляющие. Полное сопротивление цепи. Треугольник сопротивлений. Мощности, потребляемые цепью. Коэф­фициент мощности.

Резонанс напряжений. Условия возникновения ре­зонанса напряжений.

Разветвленная цепь переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями. Векторная диаграмма токов: расчет­ные 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 реактив­ной 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 действу­ющие значения синусоидального тока, ЭДС, напряжения, период, частота, угловая частота, началь­ная 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 напряже­ний 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.

  1. То же для неразветвленной цепи с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью для условий: XL > XC, XL < XC, XL = XC,.

  2. В чем заключается явление резонанса напряжений? Напишите условие наступления в цепи резонанса напряжений.

  3. 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

  1. Как получают трехфазный ток?

  2. Поясните преимущества трехфазной системы перед однофазной.

  3. Приведите соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами при соединении в звезду и треугольник обмоток генератора.

  4. Приведите соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами при соединении в звезду и треугольник трехфазных потребителей энергии.

  5. В каком случае применяется четырехпроводная система. Какова роль нулевого провода?

  6. Начертите векторную диаграмму напряжений и токов потребителя энергии при неравномерной нагрузке, соединенной в звезду, и найдите графически ток в нулевом проводе.

  7. 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.

  1. Каково назначение трансформатора при передаче и распределении электрической энергии?

  2. Поясните принцип работы трансформатора.

  3. Как определить потери в стали и в меди трансформатора?

  4. Запишите основные параметры трансформатора.

  5. Каковы особенности трехфазных трансформаторов?

  6. 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

  1. Поясните получение вращающегося магнитного поля в асинхронном двигателе. От чего зависит его частота вращения?

  2. Поясните принцип действия асинхронного двигателя. Почему двигатель называют асинхронным?

  3. Что называют скольжением?

  4. Почему увеличение нагрузки на валу увеличивает скольжение?

  5. На графике зависимости вращающего момента от скольжения покажите устойчивую и неустойчивую области. Почему их так называют?

  6. Что называют способностью двигателя к перегрузке и кратностью пускового момента?

  7. Какие бывают схемы пуска асинхронных двигателей? Их особенности?

  8. Какие способы регулирования частоты вращения асинхронного двигателя вам известны?

  9. Какие потери имеют место в асинхронном двигателе при работе и в режиме холостого хода?

  10. 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

  1. Перечислите основные режимы работы электродвигателей. Каковы их особенности?

  2. Перечислите пускорегулирующую аппаратуру.

  3. Назовите виды управления.

  4. Поясните назначение, устройство и принцип работы электромагнитного пускателя.

  5. Каково назначение реле защиты по току и напряжению? Что называют током срабатывания и током отпускания реле?

  6. 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

1,2,7

3

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

1,2,7

4

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

1,2,7

5

1,2,7

1,3,6

1,2,8

1,3,5

1,3,4

1,3,4

1,3,5

1,3,6

1,2,8

1,3,7

6

1,3,7

1,3,6

1,2,8

1,3,5

1,3,4

1,3,4

1,3,5

1,3,6

1,2,8

1,3,7

7

1,3,7

1,3,6

1,2,8

1,3,5

1,3,4

1,3,4

1,3,5

1,3,6

1,2,8

1,3,7

8

1,3,7

1,3,6

1,2,8

1,3,5

1,3,4

1,3,4

1,3,5

1,3,6

1,2,8

1,3,7

9

1,3,7

1,3,6

1,2,8

1,3,5

1,3,4

1,3,4

1,3,5

1,3,6

1,2,8

1,3,7




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




hello_html_m133512b0.jpg

Рисунок 1

hello_html_ee9962a.jpg

Рисунок 2

hello_html_m73d4617e.jpg


Рисунок 3.

hello_html_4e667416.jpg

Рисунок 4.

hello_html_24ef9d41.jpg

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

  1. полное сопротивление Z;

  2. напряжение Uав, приложенное к цепи;

  3. ток I;

  4. угол сдвига фаз φ (по величине и знаку);

  5. 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


hello_html_386923a6.png

Рисунок 6

hello_html_m7d5fa12f.png

Рисунок 7

hello_html_m27081278.png


Рисунок 8

hello_html_m29b4b1e1.png

Рисунок 9

hello_html_m6b4c7ae5.png

Рисунок 10

hello_html_m6bfe6d84.png

Рисунок 11

hello_html_24fad9b.png

Рисунок 12

hello_html_m4c7ac44d.png

Рисунок 13

hello_html_m6cf5a472.png

Рисунок 14

hello_html_3d063480.png

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:

  1. токи I1 и I2 в обеих ветвях;

  2. ток I в неразветвленной части цепи;

  3. напряжение Uав, приложенное к цепи;

  4. 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


hello_html_2f6e4704.png hello_html_m74bd8bb3.png

Рисунок 16 Рисунок 17


hello_html_m78e89ada.png hello_html_m6b2a2a62.png

Рисунок 18 Рисунок 19


hello_html_271b0be7.pnghello_html_m58854cfc.png

Рисунок 20 Рисунок 21

hello_html_m25c9fb9e.png

Рисунок 22

hello_html_m545f3af9.pnghello_html_847f870.png

Рисунок 23 Рисунок 24

hello_html_4817efe0.png

Рисунок 25



Задача №4.

Три одинаковых резистора с сопротивлением R каждый соединили звездой, включили в трехфазную сеть с линейным напряжением Uном1и 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 hello_html_m45d3d834.gif; hello_html_m274b8f53.gifи hello_html_m649da2a0.gif.

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.

hello_html_16af9481.pnghello_html_m6de4cf0.png

Рисунок 26 Рисунок 27



hello_html_m3826f44.png

Рисунок 28



hello_html_m2ce506d8.png hello_html_7b083e.png


Рисунок 29 Рисунок 30


hello_html_79b281fc.pnghello_html_6445677e.png


Рисунок 31 Рисунок 32


hello_html_744cfa55.pnghello_html_m4468986e.png


Рисунок 33 Рисунок 34

hello_html_m70994f5a.png


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 Uном1и вторичной Uном2обмоток присоединена нагрузка Р2при коэффициенте мощности cosφ2.

Определить:

  1. номинальные токи в обмотках Iном1 и Iном2;

  2. коэффициент нагрузки трансформатора Rн ;

  3. токи в обмотках I1 и I2 при фактической нагрузке;

  4. суммарные потери мощности ∑Р при номинальной нагрузке;

  5. 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

cosφ2

Номер варианта

Sном кВт

Uном1 В

Uном2 В

Р2 кВт

cosφ2

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 I1и 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 φ = 1,0, поэтому коэффициент нагрузки

hello_html_m1a44cb51.gif

hello_html_m11078971.png

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 cosном. 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, оп­ределить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариан­тов.


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

-

cosном

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.



hello_html_4e316745.png

Рисунок А.

hello_html_m56677c08.png

Рисунок Б




hello_html_33c7a8f8.png

Рисунок В




hello_html_5dfb4e0f.png


Рисунок Г

hello_html_m4347bfa.png

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.

  1. Определяем общее сопротивление разветвления R2, R3. Эти резисторы соединены параллельно, поэтому:


hello_html_m7eb5647.gifОм

Схема цепи принимает вид, приведенный на рисунке Б.

  1. Резисторы R2,3 и R5 соединены последовательно, поэтому их общее сопротивление равно:

hello_html_2207034.gifОм

Схема принимает вид, приведенный на рис.В

  1. Группа резисторов R2,3,5 и R4 соединены параллельно, поэтому их общее сопротивление равно:

hello_html_4cfd54f3.gifОм

Схема цепи имеет вид, приведенный на рис.Г

  1. Находим эквивалентное (общее) сопротивление RАВ всей цепи. Исходя из того, что R2,3,4,5 соединено последовательно с R5, тоRАВ определяем по формуле:

hello_html_m594911f7.gif= 5 + 5 = 10 Ом

  1. Зная силу тока I4, используя закон Ома для участка цепи, находим падение напряжения U4 на резисторе R4:

hello_html_m662b7074.gifВ

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:

hello_html_773abfb3.gifА

7. Используя закон Ома для участка цепи, находим падениенапряжения U5 на резисторе R5 :

hello_html_2c75c95f.gifВ

8. Поэтому напряжение на резисторах R2,3 (т.к. они включены параллельно),


hello_html_m5deecaa4.gifВ

  1. Определяем токи в резисторах R2 и R3 по закону Ома:

hello_html_m420c4ccd.gifА

hello_html_m2784d266.gifА

8. Применяя первый закон Кирхгофа для узла С, находим ток в резисторе R:

hello_html_m61f73d20.gifА,

по схеме видно что hello_html_55152dc7.gif


9. Вычисляем падение напряжения на резисторе R1:

hello_html_ae0cc56.gifВ

10. Находим напряжение UАВ, приложенное ко всей цепи

hello_html_36b6b265.gifВ или

hello_html_1c574463.gifВ

11. Определяем величины мощностей Р1-5 потребляемые резисторами Робщ., а именно:hello_html_5aa3b89c.gif

hello_html_51cb74d6.gif

hello_html_23ea9c85.gif

hello_html_f56312b.gif

hello_html_m7797d11.gif

hello_html_m7174a4d3.gif


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.

hello_html_695ea485.png


Рисунок 37а

hello_html_18c4af3.pnghello_html_614cb4ef.png

Рисунок 37 б



Решение:

  1. Определяем полное сопротивление цепи:

hello_html_m74637232.gifОм.


  1. По закону Ома определяем общий ток в цепи:

hello_html_81a297c.gifА


  1. Определяем угол сдвига фаз φ из формул:


hello_html_m3e67c130.gifлибо hello_html_m1311dfa4.gif


по таблицам Брадиса находим φ = 36050’. Угол сдвига фаз φ находим по синусу во избежание потери знака угла (косинус является четной функцией).


  1. Определяем активную мощность цепи по формулам:


hello_html_m6225d5d6.gifВт. или


hello_html_m62a957a3.gifВт.


  1. Определяем реактивную мощность цепи:


hello_html_m3f03436d.gifВар или


hello_html_2c446257.gifВар


  1. Определяем полную мощность цепи:


hello_html_608e96a4.gifВА. или


hello_html_3dbab79b.gifВА.


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


hello_html_m5e9ddbaf.gifВ


Ua2 = I * R2 = 5*2 = 10 B


hello_html_m5d7a84eb.gif

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 hello_html_366271f.gif Вдоль вектора тока откладываем векторы падений напряжения на активных сопротивлениях hello_html_m402cd19b.gif: hello_html_m4bf2d1fb.gif. Из конца вектора hello_html_m67bde5af.gif откладываем в сторону опережения вектора тока на 900 вектор падения напряжения hello_html_53862636.gif на индуктивном сопротивлении длиной hello_html_m40bea834.gif. Из конца вектора hello_html_53862636.gif откладываем в сторону отставания от вектора тока на 900 вектор падения напряжения на конденсаторе hello_html_49a97b20.gif длиной hello_html_m2c6a698f.gif. Геометрическая сумма векторов hello_html_m76b030d2.gif равна полному напряжению U, приложенному к цепи. Угол между током и общим напряжением равен φ.


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).

hello_html_m661cf5f1.png

Рисунок 38а



1.Находим полное сопротивление первой ветви по формуле:


hello_html_m4bd5729a.gif=hello_html_m4440b832.gifОм


2. Применяя закон Ома для участка цепи переменного тока, определяем ток в первой ветви:

hello_html_m4339834c.gifА

3. Так как сопротивление второй ветви равно Xс2=10 Ом, то ток в ней равен:

hello_html_m24c29052.gifА

4. Углы сдвига фаз в ветвях находим по синусам углов во избежание потери знака угла:

hello_html_m217328b7.gif, тогда как hello_html_m1a2258c5.gif , т.е. угол φ=53˚10΄. Так как φ1›0, то напряжение опережает ток.

hello_html_m3469013.gif, то φ2=-90˚., т.е. напряжение отстает от тока, так как φ2<0.

По таблицам Брадиса находим , что cosφ1=53˚10΄=0,6; cosφ2=0


5. Определяем активные и реактивные составляющие токов в ветвях:

hello_html_37f531e1.gifА;


hello_html_40fa900c.gifА;


hello_html_43059e1e.gif; hello_html_1f2799ad.gif А.


6. Определяем ток в неразветвленной части цепи по формуле:


hello_html_m71183cdb.gifА.


7. Определяем коэффициент мощности всей цепи по формуле:

hello_html_m1386b60b.gif

  1. Определяем активные и реактивные мощности ветвей и всей цепи:


hello_html_m1023c228.gifВт


hello_html_m5ec8fd7d.gifВт


hello_html_m16df03c0.gifВар


hello_html_m570a4c48.gifВар


hello_html_636065bc.gifВар

Внимание! Реактивная мощность ветви с емкостью отрицательная, так как φ2<0.

  1. Определяем полную мощность цепи:


hello_html_m76915156.gifВА.


Замечание: ток в неразветвленной части (общий) цепи можно определить значительно проще, без разложения токов на составляющие, зная полную мощность цепи и напряжение:

hello_html_m77218d33.gifА

  1. 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 φ1 к нему (в сторону отставания) откладываем в масштабе вектор тока I1 под углом φ2 (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

hello_html_m41af2b8c.pnghello_html_56d3fbf2.gif

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.

  1. Определяем фазные напряжения цепи, используя формулу UФ = UЛИН /hello_html_m323b49ff.gif

hello_html_m230bcf5d.gifВ.


  1. Находим фазные токи, если hello_html_41a73d29.gif

hello_html_m577a33a3.gifи hello_html_4be7afb3.gifт.е.:


hello_html_m176675c4.gifА.


hello_html_m3107fbfc.gifА.


hello_html_m1757020c.gifА.


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 hello_html_m414bb9f1.gifА, 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.

hello_html_m5d38636a.png hello_html_m2ca7e92d.png

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.

  1. Рассматривая векторную диаграмму, можно заметить, что ток в фазе «А» отстает от фазного напряжения UA на угол φА=53˚10΄, значит в фазу «А» включена катушка с полным сопротивлением hello_html_4e2ece61.gifОм.

  2. Ее активное и индуктивное сопротивление вычисляем по формулам.


hello_html_44a4e7e6.gifОм;

hello_html_m65c0eaf3.gifОм;


3. В фазе «В» ток hello_html_m2092ce59.gif совпадает с напряжением hello_html_5ff172c3.gif, значит в фазу «В» включено активное сопротивление, следовательно cos φB = 1,0, sin φB = 0.

hello_html_m2a3409c6.gifОм.

4. В фазе «С» ток hello_html_5429a252.gif опережает напряжение hello_html_68d7ad7a.gif на угол φС=-36˚50΄, значит в фазу «С» включены конденсатор и активное сопротивление. Полное сопротивление фазы «С» hello_html_m58b47352.gif Ом.

5. Определим активное и емкостное сопротивления:


hello_html_m12fa2661.gifОм;

hello_html_m55d8627a.gifОм;

  1. Определяем активную мощность потребляемую цепями каждой фазы (РА,В,С) и общую мощность, потребляемую всей цепью.

РА =hello_html_3ee01a6f.gif

РВ =hello_html_m5299629f.gif

РС = hello_html_612e3891.gif

Т.к. нагрузка несимметричная, то воспользуемся формулой:

Робщ = РАВС = 4840+2420+9680 = 16,94 кВт.

  1. Определяем реактивную мощность потребляемую электрической цепью.

QA = hello_html_53e4fadb.gifВар.

QВ = hello_html_mecc255c.gifВар. (т.к. ZВ=RB, т.е. числу активной нагрузке);

QС = hello_html_7ed0449.gifВар.

Qобщ. = QA+QВ+QС = 3872+0+5808 = 9680Вар.

  1. Определяем полную мощность потребляемую электрической цепью.

SA= hello_html_m29d38fed.gif

SB = hello_html_m67a67c76.gif

SC = hello_html_e92fb5d.gif

Sобщ. = SA+SB+SC = 4640+2420+9680 = 16740ВА.

  1. Схема цепи приведена на рис 40а.

hello_html_m331ce4ce.pnghello_html_53a45c5e.png

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:

  1. 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.

  2. U1ном – номинальное первичное напряжение. Это напряжение, на которое рассчитана первичная обмотка.

  3. 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.

  4. I1ном, I2ном – номинальные токи. Это токи, вычисленные по номинальной мощности и номинальным напряжениям обмоток. Для однофазного трансформатора


hello_html_m792dc23.gifhello_html_m6ccf96d3.gif

Для трехфазного трансформатора

hello_html_m19ae6d42.gifhello_html_4a443e8a.gif

Здесь η – КПД трансформатора. Эта величина близка к 1,0 из-за малых потерь в трансформаторе. На практике при определении токов принимают η=1,0.

Трансформаторы чаще всего работают с нагрузкой меньше номинальной. Поэтому вводят понятие о коэффициенте нагрузки κн. Если трансформатор с Sном =1000кВА отдает потребителю мощность S2=950кВА, то κн=950/1000=0,95. Значения отдаваемых трансформатором активной и реактивной мощностей зависят от коэффициента мощности потребителя cosφ2. Например, при Sном =1000кВА κн=1,0 и cos φ2=0,9, отдаваемая активная мощность

hello_html_572e19ea.gifкВт, а реактивная

hello_html_5978a0e0.gifВар.

Если потребитель увеличит cosφ2 до 1,0 , то hello_html_2b03df90.gif кВт hello_html_m51c0bd98.gif, 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;

- I, % - 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 cosφ2 = 0,9.

Определить:

  1. номинальные токи в обмотках и токи при фактической нагрузке;

  2. число витков обмоток;

  3. КПД трансформатора при номинальной и фактической нагрузках.


Решение.

  1. Номинальные токи в обмотках:


hello_html_m31537924.gifА


hello_html_m2fa94b6f.gifА


  1. Коэффициент нагрузки трансформатора


hello_html_23b2455b.gif


  1. Токи в обмотках при фактической нагрузке


hello_html_32ec05f6.gifА


hello_html_5ad5f416.gifА


  1. 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:

hello_html_5b37115a.gifВ


hello_html_m2f8ae8f5.gifВ


  1. Количество витков в обеих обмотках находим из формулы:


hello_html_m1f2fa7ea.gif,

откуда hello_html_31b5c45d.gif витков


Здесь Q=450 cм2=0,045м2, и если hello_html_36bd96f2.gif, где k – коэффициент трансформации:

hello_html_m2b643e3d.gif, то hello_html_1cf90c76.gif или

hello_html_225336b5.gifвитка


  1. КПД трансформатора при номинальной нагрузке рассчитываем по формуле:


hello_html_11ce1343.gif


  1. КПД трансформатора при фактической нагрузке


hello_html_m4bddf96b.gif


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 cosφ2=1,0). Магнитный поток в магнитопроводе Фм=0,005 Вб. Частота тока в сети f =50 Гц. Потерями в трансформаторе пренебречь.

Определить:

  1. номинальные токи в обмотках;

  2. коэффициент нагрузки трансформатора;

  3. токи в обмотках при действительной нагрузке;

  4. число витков в обмотках (hello_html_5ebabe9c.gif и hello_html_5adb2854.gif);

  5. коэффициент трансформации.


hello_html_m11078971.png

Рисунок 36 б



Решение.

  1. Номинальные токи в обмотках:


hello_html_m2c94929f.gifА


hello_html_m25b7a3d9.gifА


  1. Коэффициент нагрузки трансформатора


hello_html_m514f34d7.gif


  1. Токи в обмотках при действительной нагрузке


hello_html_m61b5f00b.gifА


hello_html_m625386dc.gifА


  1. Если принять, что при холостом ходе


hello_html_m725f46ae.gifhello_html_7e2c7876.gif, тогда из формулы


Еф = hello_html_m751f9016.gif, получаем:


hello_html_138e2afa.gifвитков


hello_html_4076bf74.gifвитка


  1. Коэффициент трансформации трансформатора рассчитываем по формуле:


hello_html_m55963d.gif


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:

hello_html_70fbc515.gif

Из формулы для скольжения можно определить частоту вращения ротора

n2 = n1 (1-S).

В настоящее время промышленность выпускает асинхронные дви­гатели 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 - сельскохозяйствен­ного 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 - стани­на 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 уста­новочного 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 корот­козамкнутым 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 cosном= 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) суммар­ные 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:


hello_html_4b08abdb.gif


5. Номинальное скольжение:


hello_html_76c03c3a.gif


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


hello_html_m71f85300.gif

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.



Подайте заявку сейчас на любой интересующий Вас курс переподготовки, чтобы получить диплом со скидкой 50% уже осенью 2017 года.


Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

Краткое описание документа:

Контрольная работа по дисциплине "Электротехника" для студентов заочного отделения профессиональных образовательных учреждений специальностей:

"Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (горного)",

"Профессиональное обучение (Горное производство)".

Контрольная работа представлена в ста вариантах и содержит методические указания и рекомендации к решению.

Автор
Дата добавления 24.01.2016
Раздел Другое
Подраздел Другие методич. материалы
Просмотров835
Номер материала ДВ-373719
Получить свидетельство о публикации
Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх