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 / Методические указания для выполнения контрольной работы по дисциплине "Основы электротехники"для строительных специальностей
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

Методические указания для выполнения контрольной работы по дисциплине "Основы электротехники"для строительных специальностей

библиотека
материалов

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ

ГБОУ СПО СО «Уральский государственный колледж имени И.И. Ползунова»










МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

ОП.03 ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ


ДЛЯ СТУДЕНТОВ УЧРЕЖДЕНИЙ

СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

по специальности:

270802 «СТРОИТЕЛЬСТВО И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ»

(базовая подготовка)













Екатеринбург, 2014

Методические указания составлены в соответствии с рабочей программой для специальности 270802 «СТРОИТЕЛЬСТВО И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ» (базовая подготовка)

Протокол №___ от «___»_____________ 20__г.

Зав. кафедрой

_____________Т.В. Мазанова














Составитель: Икрина Т.В., преподаватель ГБОУ СПО СО «Уральский государственный колледж имени И.И.Ползунова»

Рецензент: Дмитриева Р.Г. – преподаватель «Уральского государственного колледжа имени И.И. Ползунова»



Пояснительная записка


Программа учебной дисциплины является частью основной профессиональной образовательной программы в соответствии с ФГОС по специальности СПО 270802 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений», укрупненной группы 270000 «Архитектура и строительство», направление подготовки 270800 «Строительство».

Программа учебной дисциплины может быть использована в дополнительном профессиональном образовании (повышении и переподготовки) и профессиональной подготовке по рабочим профессиям 12680 «Каменщик», 13450 «Маляр», 15220 «Облицовщик-плиточник», 16671 «Плотник», 19727 «Штукатур».

Методические указания предназначены для выполнения контрольной работы, которая является частью учебно-методического комплекса общеобразовательных дисциплин профессионального цикла ОП. 03 «Основы электротехники» для специальности 270802 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений». Они входят в ОП.00 Общеобразовательные дисциплины, что соответствует учебному плану и программе, утвержденной директором УГК имени И. И. Ползунова действующего стандарта СПО.

Основной формой учебной работы студентов-заочников является самостоя­тельная работа над учебным материалом. Приступая к изучению темы, следует вни­мательно прочитать ее содержание по программе.

Обязательным для студента является практическая проработка учебного ма­териала, примеров и задач. После изучения всех тем курса необходимо закрепить материал, ответив на вопросы и решить задачи, которые предложены для решения в каждой теме методического пособия.

Если в процессе работы над учебным материалом возникнут вопросы, кото­рые студент не может решить самостоятельно, нужно обратиться за консультацией.

Студент в установленный индивидуальным графиком срок представляет письменную контрольную работу, а после ее зачета допускается к дифференцированному зачету (экзамену).

Контрольная работа составлена в 20 вариантах. Студент должен выполнить тот вариант, номер которого соответствует его порядковому номеру списка группы в журнале на странице изучаемой дисциплины.

Контрольная работа должна быть выполнена в отдельной тетради, четко, раз­борчиво и аккуратно, с полями для замечаний рецензента.

На первой странице необходимо написать название предмета, номер варианта, группу, фамилию и инициалы. Ответы на вопросы должны быть краткими по форме и полными по существу. Изложение должно вестись своими словами, не допускается списывание материала из учебника или копирования из интернета. Текстовую часть контрольной работы обязательно следует сопровождать примерами из практики, схемами, таблицами, графиками зависимости параметров, векторными диаграммами и т. д.

Условие задачи необходимо переписать перед выполнением задания. В конце работы следует указать используемые источники информации, в том числе интернета.

Контрольная работа выполняется и сдается до начала сессии, регистрируется у методиста и передается преподавателю, который проверяет и пишет рецензию на нее.




Требования к результатам освоения дисциплины

«Основы электротехники»


В результате освоения дисциплины «Основы электротехники» обучающийся должен

знать:

- основные законы электротехники и электроники;

- параметры электрических схем и единицы их измерения;

- устройство и принцип действия электрических машин и трансформаторов;

- устройство и принцип действия аппаратуры управления электроустановками;

уметь:

- читать принципиальные, электрические и монтажные схемы.

- снимать показания и пользоваться электроизмерительными приборами и приспособлениями;

- собирать электрические схемы;

- вести оперативный учет работы энергетических установок.


Профессиональные и общие компетенции

В результате контроля и оценки по дисциплине осуществляется комплексная проверка следующих профессиональных и общих компетенций:

ОК 1-10 ПК 2.1-2.2

ПК 4.3


ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК 6. Работать в коллективе и в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.

ОК 7. Брать на себя ответственность на работу членов команды (подчиненных), за результат выполнения заданий.

ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.

ОК 9. Ориентироваться в условиях частной смены технологий в профессиональной деятельности.

ОК 10. Исполнять воинскую обязанность, в том числе с применением полученных профессиональных знаний (для юношей).

ПК 2.1. Организовывать и выполнять подготовительные работы на строительной площадке.

ПК 2.2. Организовывать и выполнять строительно-монтажные, ремонтные и работы по реконструкции строительных объектов.

ПК 4.3. Выполнять мероприятия по технической эксплуатации конструкций и инженерного оборудования зданий.


СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА ПО ОТДЕЛЬНЫМ ТЕМАМ


Раздел 1. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ.


Тема 1.1. Электрические цепи постоянного тока


В результате изучения темы обучающийся должен:

знать:

- основные законы электротехники;

- параметры электрических схем и единицы их измерения;

- методы расчета и измерения основных параметров электрических цепей;

- характеристики и параметры электрических полей

уметь:

- рассчитывать параметры электрических магнитных цепей;

- читать принципиальные, электрические и монтажные схемы.


Постоянный электрический ток. Проводники, полупроводники и диэлектрики. Электрическая цепь, ее элементы. Закон Ома для участка и полной электрической цепи. Законы Кирхгофа и Джоуля - Ленца. Нагревание проводников электрическим током и потери электроэнергии. Выбор сечения проводов по допустимому току.

Способы соединения резисторов, определение эквивалентного сопротивления. Расчет цепей постоянного тока. Измерительные приборы постоянного тока и их характеристики. Основы расчета электрических цепей постоянного тока.

Вопросы для самоконтроля

  1. Что называется электрическим током? Какое он имеет направление во внешней и внутренней цепях?

  2. Какие вам известны источники и приемники электрической энергии?

  3. Напишите закон Ома для участка цепи и всей цепи.

  4. Что такое электрическое сопротивление? В каких единицах оно измеряется?

  5. Как определяется мощность и работа электрического тока? Определите расход электрической энергии двигателем мощ­ностью 20 кВт за 5 ч. работы.

  6. Напишите формулу, выражающую закон Ленца-Джоуля. Где он находит практическое применение?

  7. Какие существуют методы расчета сложных электрических цепей? В чем сущность метода контурных токов?

  8. Поясните назначение плавких предохранителей.


Методические указания к решению задачи 1

Решение этой задачи требует знания закона Ома для всей цепи и се участков, первого закона Кирхгофа и методики определения эквивалентного сопротивления цепи при смешанном соединении резисторов. Содержание задачи и схемы цепей с соответствующими данными приведены в условии и табл. 1. Перед решением задачи рассмотрите типовой пример 1.


Тема 1.2. Однофазная электрическая цепь.


В результате изучения темы обучающийся должен:

знать:

- параметры и формы представления переменного тока;

- электрические схемы, включая напряжение;

- элементов в цепи переменного тока;

- закон Ома и правило Кирхгофа для цепей переменного тока;

- условия возникновения и особенности резонанса напряжения и тока в цепях переменного тока;

- связь между активной, реальной и полной мощностями;

- способы повышения коэффициента мощности.

уметь:

- находить параметры переменного тока и напряжения по их графической форме представления;

- рассчитать токи переменного тока;

- строить векторную диаграмму разветвленной и неразветвленной цепей переменного тока;

- определять активную, реактивную и полную мощности и коэффициент мощности в цепях переменного тока;

- строить векторные диаграммы для различных режимов электрических цепей;


Переменный однофазный ток. Его параметры, уравнения, графики и векторные диаграммы. Сопротивления в цепях переменного тока.

Основы расчета электрических цепей переменного тока. Мощность переменного тока.


Вопросы для самоконтроля

  1. Как получается ЭДС синусоидальной формы, и от каких
    факторов зависит ее величина?

  2. Что такое мгновенное, максимальное и действующее значе­ние переменного тока и напряжения?

  3. В какой вид энергии преобразуется электрическая энергия
    в активном и реактивном сопротивлениях?

  4. От чего зависит величина реактивного сопротивления индуктивности?

  5. В чем сущность реактивного сопротивления емкости и от
    чего зависит его величина?

  6. Начертите треугольники напряжений, сопротивлений и мощ­ностей для неразветвленной цепи с активным сопротивле­нием, индуктивностью и емкостью.

  1. В чем заключается явление резонанса напряжений? Какие
    условия необходимы для того, чтобы в цепи наступил ре­зонанс напряжений?

  2. Начертите векторную диаграмму для цепи однофазного переменного тока при резонансе напряжений.

  3. Начертите векторную диаграмму цепи при параллельном
    соединении реальной катушки и конденсатора без потерь.

  1. Напишите условия получения резонанса токов. Какое прак­тическое применение имеет явление резонанса токов?

  2. Как определяется общий ток при .параллельном соединении
    сопротив л е ни й ?

  3. Каковы причины низкого коэффициент, а мощности промышленных предприятий?

  4. Почему присоединение батареи конденсаторов увеличивает
    коэффициент мощности .предприятия?

  5. Kaк увеличение или уменьшение коэффициента мощности
    (cosφ) влияет на работу станций, подстанций и линий электропередачи?


Методические указания к решению задач 2 и 3

Эти задачи относятся к неразветвленным и разветвленным цепям переменного тока. Перед их решением изучите материал темы 1.2, ознакомьтесь с методикой построения векторных диаграмм и рассмотри­те типовые примеры 2, 3.



Тема 1.3. Трехфазные электрические цепи.


В результате изучения темы обучающийся должен:

знать:

- принцип соединения обмоток генератора и потребителя энергии звездой и треугольником;

- что такое симметричная и несимметричная нагрузки;

- соотношение между линейным и фазными токами напряжениями при соединении звездой и треугольником (для обмоток генератора и потребителей);

- назначение нулевого провода;

уметь:

- строить векторные диаграммы токов и напряжений для симметричной и несимметричной нагрузок;

- соединять обмотки трехфазных генераторов трансформатором, потребителей звездой и треугольником;

- различать фазное и линейные величины при различных соединениях приемников электроэнергии;

- производить измерения токов и напряжений, трехфазных цепях.


Трехфазные цепи при соединении потребителей «звездой» и «треугольником»: Изучение схемы трехфазной цепи при соединении потребителей треугольником и звездой. Исследование зависимости между линейными и фазными значениями тока и напряжения. Электроизмерительные приборы.


Вопросы для самоконтроля

  1. Объясните принцип получения трехфазного тока. В чем
    преимущества трехфазного тока по сравнению с однофазным?

  2. Как выполняется соединение потребителей в «звезду»? Какое соотношение существует между фазными и линейными
    токами и напряжениями при соединении в «звезду»?

  3. Какова роль нулевого провода при соединении в «звезду»?
    Как определяется ток в нулевом проводе?

  4. Постройте векторную диаграмму для равномерной и неравномерной нагрузки три соединении ее в «звезду».

5. Как выполняется соединение потребителей в «треугольник»? 6.Постройте векторную диаграмму напряжений и токов при

неравномерной нагрузке и соединении в «треугольник».

7. Как определяются активная, реактивная и полная мощности

трехфазной цепи при симметричной нагрузке?

8. Как определяются активная, реактивная и полная мощности

в трехфазной цепи при несимметричной нагрузке?


Методические указания к решению задачи 4 и 5

Решение задач этой группы требует знания учебного материала темы 1.3, отчетливого представления об особенностях соединения ис­точников и потребителей в звезду и треугольник, соотношениях между линейными и фазными величинами при таких соединениях, а также уме­ния строить векторные диаграммы при симметричной и несимметричной нагрузках. Содержание задач и схемы цепей приведены в условиях за­дач, а данные к ним — в соответствующих таблицах. Для пояснения общей методики решения задач на трехфазные цепи, включая построе­ние векторных диаграмм, рассмотрены типовые примеры 4 и 5.

Раздел 2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ.


Тема 2.1. Трансформаторы.


В результате изучения темы обучающийся должен:

знать:

- устройство и принцип действия трансформатора;

- как определять параметры трансформаторов по паспортным данным;

- как определить потери мощности и К.П.Д. по результатам измерений;

- коэффициент трансформации по данным измерений токов и напряжений;

уметь:

- различать режимы работы трансформаторов;

- регулировать выходные напряжения с помощью автотрансформатора;

- различать трансформаторы по различным конструктивным признакам.


Общие сведения. Назначение и применение трансформаторов, их классификация. Коэффициент трансформации. Устройство, принцип действия и режимы работы однофазного трансформатора. Понятие о трехфазных трансформаторах. Внешняя характеристика и КПД трансформатора. Трехфазный трансформатор, схемы соединения его обмоток.


Вопросы для самоконтроля

  1. На каком принципе основана работа трансформатора?

  2. Устройство трансформатора и назначение его частей. По­чему обмотки трансформатора должны располагаться на стальном сердечнике?

  3. Как определяется 'коэффициент трансформации трансформатора?

  4. Что такое номинальная мощность трансформатора? Как она определяется?

  5. Как определяется ЭДС первичной и вторичной обмоток
    трансформатора?

6. Начертите векторную диаграмму трансформатора:

а)при холостом ходе;

б)нагруженного трансформатора.

  1. Почему при любой нагрузке трансформатора магнитный поток сердечника остается практически неизменным?

  2. Какие виды потерь имеются в трансформаторе, и при каких
    режимах они определяются?

  3. Как изменяются ток первичной обмотки, потребляемая мощность трансформатора и напряжение на зажимах вторич­ной обмотки трансформатора с увеличением нагрузки?

  1. Объясните, как производится регулирование напряжения
    у трансформаторов.

  2. Устройство трехфазного трансформатора и .назначение сос­тавных частей.

  3. Какие существуют схемы соединения обмоток трехфазных
    трансформаторов? Какие наиболее часто применяются?

  4. Как определяется группа соединений обмоток трехфазного
    трансформатора?

  5. Перечислите условия, необходимые для параллельной работы трехфазных трансформаторов.

  6. Что такое автотрансформатор? Где он нашел наиболее широкое применение?

  7. Как устроены и для чего предназначены измерительные
    трансформаторы тюка и напряжения?

  8. Почему категорически запрещается вторичную обмотку работающего трансформатора тока оставлять разомкнутой?

  9. Для какой цели заземляют один из зажимов вторичной об­
    мотки измерительных трансформаторов?

  10. Как производят охлаждение обмоток и магнитопровода
    трансформатора? Роль масла в трансформаторе?

  11. Дайте схемы включения измерительных приборов (амперметра, вольтметра и ваттметра) через измерительные трансформаторы.

  12. Перечислите специальные типы трансформаторов (пиковые,
    печные, испытательные, сварочные и др.) и кратко поясни­те их назначение.


Тема 2.2. Электрические машины переменного тока


В результате изучения темы обучающийся должен:

знать:

- устройство и принцип действия асинхронных электродвигателей;

- способы их пуска в зависимости от мощности;

- почему часто вращения ротора асинхронного двигателя меньше синхронной частоты вращения;

- методы регулировки частоты вращения асинхронного двигателя;

- устройство и принцип действия электрических машин постоянного тока;

- способы пуска электродвигателей постоянного тока.

уметь:

- определять: тип, параметр двигателя по его маркировки частоту вращения ротора по значению скольжения и частоте тока в сети;

- подключать двигатель к сети и осуществлять его пуск и реверсирование;

- определить типы и параметры машины постоянного тока по их маркировке;

- строить характеристики генераторов постоянного тока по данным измерений;

- подключить двигатель к сети, осуществлять его пуск и регулировку частоты вращения.

Назначение машин переменного тока, их классификация. Вращающееся магнитное поле. Асинхронные двигатели. Конструкция асинхронных электродвигателей трехфазного тока. Синхронные машины, их устройство.


Вопросы для самоконтроля

  1. Устройство асинхронного двигателя и назначение его состав­ных частей. Почему двигатель называется асинхронным?

  2. Объясните, как получается вращающее магнитное поле.

  3. Какие получаются синхронные скорости вращения при
    f=50 Гц и р = 1; 2; 3; 4.

  4. Как определяется скольжение ротора? Характер его изменения с увеличением нагрузки на валу двигателя.

  5. Как изменяются токи в обмотках статора и ротора с изменением нагрузки?

  6. Чему равен момент двигателя? Как он зависит от подведенного к обмотке напряжения?

  7. Нарисуйте векторную диаграмму роторной цепи двигателя
    Объясните по ней процесс пуска двигателя.

  8. Нарисуйте энергетическую диаграмму асинхронного двигателя. Из чего складываются потери асинхронного двигателя?

  9. Что такое пусковой ток и пусковой момент двигателя? Как
    производят увеличение пускового момента при одновременном снижении пускового тока?

  10. Какими способами можно производить регулирование скорости асинхронного двигателя?

  11. Как на практике производят реверсирование асинхронного
    двигателя?

  12. Какие тормозные режимы двигателя вы знаете? Охарактеризуйте каждый из них.

  13. Что такое коэффициент мощности асинхронного двигателеля? Как он зависит от загрузки двигателя?

  14. Как устроен однофазный двигатель? Чем он отличается от
    трехфазного?

  15. От чего зависит направление вращения однофазного асинхронного двигателя?

  16. Расскажите об устройстве синхронной машины и принципе
    ее действия.

  17. Нарисуйте схему синхронной машины. Как происходит возбуждение синхронных генераторов?

  18. Какой вид имеют внешняя и регулировочная характеристи­ки синхронного генератора?

  19. Какие виды потерь имеют место в синхронном генераторе?
    Как определяются КПД синхронного генератора?

  20. Какие существуют способы включения синхронных генера­торов в сеть?

  21. Каковы условия параллельного включения трехфазных синхронных генераторов?

  22. В чем заключается сущность метода самосинхронизации?

  23. Назовите два основных режима параллельной работы синхронных генераторов.

  24. Дайте принципиальную схему синхронного генератора с самовозбуждением (с полупроводниковыми выпрямителя­ми) и, объясните порядок ее работы.

  1. В чем заключаются конструктивные особенности синхрон­ного двигателя?

  1. Охарактеризуйте асинхронный способ пуска в ход синхрон­ных двигателей.

  1. Какой вид имеют рабочие характеристики синхронного дви­гателя?

  2. Как влияет возбуждение синхронного двигателя на его коэффициент мощности?

  1. Кратко охарактеризуйте следующие типы синхронных двига­телей:

  1. а) реактивный синхронный двигатель;

  2. б) гистерезисный двигатель;

  3. в) синхронный компенсатор.


Тема 2.3. Электрические машины постоянного тока


В результате изучения темы обучающийся должен:

знать:

- устройство и принцип действия асинхронных электродвигателей;

- способы их пуска в зависимости от мощности;

- почему часто вращения ротора асинхронного двигателя меньше синхронной частоты вращения;

- методы регулировки частоты вращения асинхронного двигателя;

- устройство и принцип действия электрических машин постоянного тока;

- способы пуска электродвигателей постоянного тока.

уметь:

- определять: тип, параметр двигателя по его маркировки частоту вращения ротора по значению скольжения и частоте тока в сети;

- подключать двигатель к сети и осуществлять его пуск и реверсирование;

- определить типы и параметры машины постоянного тока по их маркировке;

- строить характеристики генераторов постоянного тока по данным измерений;

- подключить двигатель к сети, осуществлять его пуск и регулировку частоты вращения.

Общие сведения об однофазных электродвигателях: схемы включения, область применения. Классификация машин постоянного тока по способу возбуждения. Назначение машин постоянного тока, основные элементы конструкции и их назначение. Принцип работы. Обратимость машин. Генераторы постоянного тока. Схемы включения, характеристики и область применения. Электродвигатели постоянного тока. Схемы включения, характеристики и область применения.


Вопросы для самоконтроля

  1. Назначение и устройство машин постоянного тока.

  2. Объясните принцип действия генератора и двигателя постоянного тока. Напишите формулы, связывающие ЭДС и напряжение на зажимах генератора и двигателя.

  1. В чем сущность обратимости машин постоянного тока?

  2. Каково назначение индуктора, якоря и коллектора в гене­раторе и двигателе постоянного тока?

  1. Как определяется момент на валу электрической машины? От каких величин он зависит?

  2. В чем принцип самовозбуждения машин постоянного тока?
    Перечислите основные причины, по которым генератор может не возбудиться.

  3. От чего зависят электрические потери в машинах постоянного тока? Как определяется КПД двигателя?

  4. Объясните, почему при увеличении нагрузки на валу двигателя увеличивается ток, потребляемый двигателем из сети?

  5. Какой вид имеет характеристика холостого хода и внешняя
    у генератора с параллельным возбуждением?

  1. Объясните назначение пускового реостата у двигателя постоянного стока.

  2. Назовите три способа регулирования скорости двигателей
    постоянного тока (из формулы определения скорости двигателя).

  3. Напишите основное уравнение равновесия двигателя в установившемся режиме. Из чего складывается статический момент сопротивления на валу двигателя?

  1. Поясните условия устойчивой работы двигателя.

  1. Какие необходимо выполнить условия для включения генераторов на параллельную работу?

16. Расскажите устройство, и принцип действия электромашин­ного усилителя с поперечным полем. Где он наиболее при­меним?

  1. Как определяется коэффициент усиления ЭМУ и в каких
    пределах он находится?

  2. Назовите основные элементы системы генератор-двигатель
    (Г-Д).

  3. Как происходит процесс регулирования скорости двигателя
    в системе Г—Д?

Методические указания к решению задач контрольной работы №2


Отдаётся предпочтение выполнению заданий по темам «Трансформаторы» и «Асинхронные двигатели». Объясняется это тем, что передача и распределение электроэнергии осуществляется только с помощью повышающих и понижающих силовых трансформаторов, а наиболее распространенными преобразователями электрической энергии в механическую являются асинхронные двигатели. Выполнение заданий способствует лучшему пониманию физических процессов, происходящих в трансформаторах и электрических машинах.




Раздел 3. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ


Тема 3.1. Источники электрической энергии. Схемы электрических сетей.



В результате изучения темы обучающийся должен:

знать:

- основные сведения об энергетических системах;

- основные типы электрических станций и режимы их работы;

- схемы электроснабжения и передачи электроэнегрии;

- методы определения электричских нагрузок потребителей электроэнергии;

-конструктивные особенности линий электропередач, кабельных линий и электрооборудования электрических станций и подстанций;

- технику безопасности при эксплуатации электропотребителей

уметь:

- охарактеризовать различные системы электроснабжения;

- подсчитывать электрические нагрузки и выбирать силовые трансформаторы;

- пользоваться справочной литературой


Источники, передача и распределение электрической энергии. Общая схема электроснабжения. Потребители электроэнергии. Характеристики электроприемников. Схемы электрических сетей до 1000В. Схемы сетей электрического освещения. Расчет электрических нагрузок. Трансформаторные подстанции.


Раздел 4. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЛОЩАДОК.


Тема 4.1. Электрические сети.


В результате изучения темы обучающийся должен:

знать:

- классификацию электрических сетей;

- устройства электрических сетей и освещения на строительных площадках;

- норы освещенности

уметь:

- использовать упрощенные способы расчета осветительных установок;

- пользоваться каталогами, справочной литературой, первоисточниками


Классификация электрических сетей. Слаботочные сети, внешние сети и сети зданий. Провода и кабели, инвентарные электротехнические устройства. Устройства электрических сетей на строительных площадках.

Электрическое освещение на строительных площадках. Общие сведения. Источники света и осветительная арматура. Устройство электрического освещения на строительных площадках. Нормы освещенности и упрощенные способы расчета осветительных установок.


Тема 4.2. Выбор сечения проводов по допустимому нагреву и допустимой потере напряжения.


В результате изучения темы обучающийся должен:

знать:

- электрические характеристики проводов и кабелей линий напряжением 380/ 220 В;

- методы электропрогрева бетона и электрооттаивания грунта;

- технику безопасности при электропрогреве

уметь:

- делать выбор сечения проводов по допустимому нагреву (допустимому току) и допустимой потере напряжения;

- учитывать допустимые длительные токовые нагрузки на провода, кабели, наименьшие сечения проводов, допустимые по механической прочности;

- пользоваться каталогами, справочной литературой, первоисточниками


Выбор сечения проводов по допустимому нагреву (допустимому току) и допустимой потере напряжения. Допустимые длительные токовые нагрузки на провода, кабели. Наименьшие сечения проводов, допустимые по механической прочности. Электрические характеристики проводов и кабелей линий напряжением 380/ 220 В.

Методы электропрогрева бетона: электродный, индукционный, инфракрасный, косвенный, вне формы, электрическими печами сопротивления и т.д. Электрооттаивание грунта. Техника безопасности при электропрогреве.


Раздел 5. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЛОЩАДОК


Тема 5.1. Электропривод в строительстве. Электрооборудование сварочных установок


В результате изучения темы обучающийся должен:

знать:

- основные соотношения, описывающие силовые цепи электропривода в различных режимах работы;

- модели силовой части электропривода, как объекта управления;

- технику безопасности при эксплуатации электрических и электросварочных установок

уметь:

- рассчитывать и выбирать основные элементы силовой части электропривода;

- делать выбор типа и мощности электродвигателя для различных условий работы


Виды электроприводов. Нагревание и охлаждение электродвигателей. Режимы работы (длительный, повторно-кратковременный, кратковременный). Понятие о продолжительности включения (ПВ) двигателя.

Выбор типа и мощности электродвигателя для различных условий работы. Эксплуатация электрических машин.

Виды электрической сварки. Основные требования к источникам питания сварочной дуги. Сварочные преобразователи постоянного тока. Сварочные аппараты переменного тока. Электробезопасность сварочных работ.


Тема 5.2. Электрооборудование строительных кранов и подъемников.

В результате изучения темы обучающийся должен:

знать:

- основные соотношения, описывающие силовые цепи электропривода в различных режимах работы;

- модели силовой части электропривода, как объекта управления;

- объем, нормы и методы премо-сдаточных и профилактических эксплуатационных испытаний;

- электробезопасность при монтаже и эксплуатации строительных кранов и подъемников

уметь:

- рассчитывать и выбирать основные элементы силовой части электропривода;

- делать выбор типа и мощности электродвигателя грузоподъемных машин для различных условий работы;


Особенности работы электрооборудования грузоподъемных машин. Крановые электродвигатели. Токоприемники. Провода и кабели. Кабельные барабаны. Электробезопасность при монтаже и эксплуатации грузоподъемных машин.


Тема 5.3. Аппаратура управления и защиты


В результате изучения темы обучающийся должен:

знать:

- теоретические основы защиты электроприемников и электрических систем от токов короткого замыкания и токов перегрузки;

- теоретические основы релейной защиты и автоматизации в энергосистемах;

- способы учета и контроля потребления электроэнергии;

- назначение и схемы управления, контроля и сигнализации

уметь:

- производить расчет способов защиты линий электропередач и подстанций от перенапряжений;

- составлять простейшие принципиальные схемы электрических цепей с помощью аппаратов управления;

- пользоваться каталогами, справочной литературой, первоисточниками


Назначение аппаратуры управления, ее классификация. Пускорегулирующая аппаратура ручного управления (рубильники и переключатели, пакетные выключатели, контроллеры). Аппаратура автоматического управления (контакторы, магнитные пускатели).

Аппараты защиты (плавкие предохранители, автоматические выключатели).

Простейшие схемы управления электрическими установками.


Тема 5.4. Электрифицированные ручные машины и электроинструмент


В результате изучения темы обучающийся должен:

знать:

- классификацию электрифицированных машин и их назначение;

- класс изоляции электрооборудования для подключения их к сети;

- электробезопасность при работе со строительными электрифицированными ручными машинами и электроинструментами

уметь:

- делать выбор типа и мощности электрифицированного оборудования для различных условий работы на строительной площадке;

- пользоваться каталогами, справочной литературой, первоисточниками


Группировка электрифицированных машин по назначению. Класс изоляции электрических машин и оборудования для подключения их к сети. Примеры конструкции электроинструментов. Эксплуатация, ремонт и испытание ручных электрических машин.


Раздел 6. ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ НА СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКЕ.


Тема 6.1. Электробезопасность на строительной площадке


В результате изучения темы обучающийся должен:

знать:

- общие вопросы электробезопасности;

- действие электрического тока на организм человека;

- классификацию условий работ по степени электробезопасности;

- мероприятия по обеспечению безопасного ведения работ с электроустановками

уметь:

- делать расчет защитное заземления на строительной площадке;

- уметь определять неисправности, места повреждения, организовать ремонтные работы;

-работать с документацией


Общие вопросы электробезопасности. Действие электрического тока на организм человека. Классификация условий работ по степени электробезопасности. Мероприятия по обеспечению безопасного ведения работ с электроустановками. Защитное заземление на строительной площадке.


Раздел 7. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ


В результате изучения темы обучающийся должен:

знать:

- параметры полупроводниковых приборов по их характеристикам;

- принцип работы полупроводникового диода и его применение;

- принцип работы биполярного транзистора, его схемы включения и применение;

- принцип работы полевого транзистора, его отличия от биполярного;

- принцип работы и применение тиристоров;

-структурную схему выпрямительного устройства;

- виды схем выпрямления, их принципы работы и параметры;

- схемы стабилизаторов и их принцип работы;

- схемы сглаживающих фильтров и их назначение;


уметь:

- определять типы проводниковых приборов по их маркировке;

- производить измерения токов и напряжений при снятии входных и выходных характеристики биполярных транзисторов.;

- составлять схемы одно - двухполупериодных выпрямителей;

- изображать графики выпрямительных токов и напряжений для различных типов выпрямителей;

- объяснить работу различных сглаживающих фильтров, работу электронных стабилизаторов напряжения тока.


Тема 7.1. Основы электроники.


Физические основы работы полупроводниковых приборов. Полупроводниковые приборы. Электронные устройства.




Контрольная работа №1




ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ №1


Каждый студент выполняет вариант контрольной работы в зависимости от номера по списку в журнале.

Таблица 1.

номер по списку

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Вариант

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

номер по списку

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

Вариант

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20


Задача 1.

Условные обозначения:

I – сила тока, А (ампер);

U – напряжение, В (вольт);

R – активное сопротивление участка цепи (резистора), Ом.


Для цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов определить:

  1. эквивалентное сопротивление цепи Rэкв. относительно зажимов АВ;

  2. Ток или напряжение (U или I по варианту)

  3. мощность, потребляемую всей цепью Р;

  4. расход электрической энергии W цепи за 8 ч. работы.

Номер рисунка и величина одного из заданных токов или напряжений приве­дены в табл.2.

Индекс тока или напряжения совпадает с индексом, резистора, по которому проходит этот ток или на котором действует указанное напряжение.Например, через резистор RЗ проходит ток IЗ и на нем действует напряжение U3

Таблица 2

Номер

варианта

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Номер рисунка

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Задаваемая вели­чина

I=12 A

I=15 A

U=30 B

U=24 B

I=10 A

U=100 B

I=4 A

I=12 A

I=5 A

U=24 B

Номер

варианта

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

Номер рисунка

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

Задаваемая вели­чина

I=15 A

I= 12 A

U= 24 B

U= 30 B

I= 6 А

U= 40 B

I= 10 A

I= 5 A

I= 12 A

U=108 B

hello_html_m7f75ead4.pnghello_html_6616b460.png

hello_html_6f577227.png

Задача 2. 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. 3.

Условные обозначения:

I – сила тока, А (ампер);

U – напряжение, В (вольт);

R – активное сопротивление участка цепи (резистора), Ом;

XL – реактивное индуктивное сопротивление участка цепи (катушки), Ом;

XС – реактивное емкостное сопротивление участка цепи (конденсатора), Ом;

P – активная мощность цепи;

Q – реактивная мощность цепи;

S – полная мощность цепи.


Начертить схему цепи и определить следующие величины:

  1. полное, сопротивление цепи Z;

  2. напряжение U, приложенное к цепи;

  3. ток I;

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

  5. активную Р, реактивную Q и полную S мощности цепи. Начер­тить в масштабе векторную диаграмму цепи и пояснить её построение.

Таблица 3

Номер вар.

Номер рис.

R1, Ом

R2, Ом

ХL1, Ом

XL2, Ом

ХC1, Ом

XC2, Ом

Дополнитель­ный параметр

1

21

12

4

12

8

U= 40 B

2

22

6

2

6

I = 5 А

3

23

3

1

5

6

2

U= 40 B

4

24

4

6

3

I = 5 А

5

25

4

2

12

4

U= 60 B

6

26

16

4

8

I = 10 А

7

27

4

8

10

6

U= 30 B

8

28

3

10

12

26

I = 3 А

9

29

40

30

20

12

8

U= 50 B

10

30

4

4

2

8

I =2 А

11

31

12

-

-

4

12

8

U= 40 B.

12

32

12

-

4

4

-

8

I= 5 A.

13

33

-

8

4

4

6

8

U= 50 B.

14

34

-

6

6

6

-

4

I = 5 А

15

35

-

12

4

4

-

24

U= 60 B

16

36

-

4

-

16

9

4

I = 10 А

17

37

-

8

5

-

9

2

U= 100 B

18

38

-

12

-

-

10

6

I = 3А

19

39

3

5

-

6

-

-

U= 50 B

20

40

-

6

4

-

12

-

I = 5 А


Рис.21

hello_html_506e7f62.pngR1 = 12 Ом , XL1 = 4 Ом , XС1 = 12 Ом ,
XС2 = 8 Ом , U = 40 В

Рис. 22

hello_html_cb3785b.png R1 = 12 Ом , XС1 = 12 Ом , XС2 = 8 Ом , I = 5 А

Рис. 23

hello_html_m3ccff4eb.gif R1 = 12 Ом , R2 = 12 Ом , XL1 = 4 Ом , U = 40 В

Рис. 24

hello_html_m7c5f394.gif R1 = 12 Ом , R2 = 12 Ом , XL1 = 4 Ом,
XL2 = 4 Ом , I = 5 А

Рис.25

hello_html_m11dd6bf.gif R1 = 12 Ом , R2 = 12 Ом , XL1 = 4 Ом ,
XС1 = 12 Ом , XС2 = 8 Ом , U = 60 В

Рис. 26

hello_html_3823e02f.gif R1 = 12 Ом , XL1 = 4 Ом , XL2 = 4 Ом ,
XС1 = 12 Ом , I = 10 А






Рис. 27

hello_html_f608a02.gif R1 = 12 Ом, XL1 = 4 Ом, XС1 = 12 Ом, U = 30 В

Рис. 28

hello_html_m718468ae.gif R1 = 12 Ом , XL1 = 4 Ом , XL2 = 4 Ом , XС1 = 12 Ом,
XС2 = 8 Ом , I = 3 А

Рис. 29

hello_html_m3dec1e12.png R1 = 12 Ом , R2 = 12 Ом , XL1 = 4 Ом,
XС1 = 12 Ом , U = 50 В

Рис. 30

hello_html_m7c9599d6.png R1 = 12 Ом , R2 = 12 Ом , XL2 = 4 Ом ,
XС1 = 12 Ом , I = 2 А

Рис. 31


hello_html_m51bb504e.png R1 = 12 Ом , XL2 = 4 Ом , XС1 = 12 Ом ,
XС2 = 8 Ом , U = 40 В

Рис. 32

hello_html_6762b45c.png R1 = 12 Ом , XL1 = 4 Ом , XL2 = 4 Ом ,
XС2 = 8 Ом , I = 5 А



Рис. 33

hello_html_m6ff7946.gif R2 = 8 Ом , XL1 = 4 Ом , XL2 = 4 Ом ,

XС1 = 6 Ом , XС2 = 8 Ом , U = 50 В

Рис. 34

hello_html_5b26e59b.png R2 = 6 Ом , XL1 = 6 Ом , XL2 = 6 Ом ,
XС2 = 4 Ом , I = 5 А

Рис. 35

hello_html_4ad9ce54.png R2 = 12 Ом , XL1 = 4 Ом , XL2 = 4 Ом ,
XС1 = 24 Ом , U = 60 В

Рис. 36

hello_html_m5253c536.png R2 = 4 Ом , XL2 = 16 Ом , XС1 = 9 Ом , XС2 = 4 Ом , I = 10 А

Рис. 37

hello_html_m3671445a.png R2 = 8 Ом , XL1 = 5 Ом , XС1 = 9 Ом ,
XС2 = 2 Ом , U = 100 В

Рис. 38

hello_html_m3df9e35e.png R2 = 12 Ом , XС1 = 10 Ом , XС2 = 6 Ом , I = 3 А


Рис. 39

hello_html_10bdd02d.png R1 = 12 Ом, R2 = 12 Ом, XL2 = 4 Ом, U = 50 В

Рис. 40

hello_html_m70dc4815.png R2 = 6 Ом , XL1 = 4 Ом , XС1 = 12 Ом , I = 5 А




Задача 3. Разветвленная цепь переменного тока состоит из двух параллельных ветвей, содержащих различные элементы (резисторы, ндуктивности, емкости).

Условные обозначения:

I – сила тока, А (ампер);

U – напряжение, В (вольт);

R – активное сопротивление участка цепи (резистора), Ом;

XL – реактивное индуктивное сопротивление участка цепи (катушки), Ом;

XС – реактивное емкостное сопротивление участка цепи (конденсатора), Ом;

Z – полное сопротивление цепи, Ом;

cosφ – коэффициент мощности;

φ – угол отклонения вектора тока или напряжения от оси, находится по таблице Брадиса;

P – активная мощность цепи, Вт (ватт);

Q – реактивная мощность цепи, Вар;

S – полная мощность цепи, В∙А (вольт-ампер).

Номер рисунка, значения всех сопротивлений, а также один дополнительный параметр заданы в табл. 4. Индекс "1" у дополнительного параметра означает, что он относится к первой ветви; и индекс "2" - ко второй.


Начертить, схему цепи и определить следующие величины:

  1. Полные сопротивления Z1, Z2 в обеих ветвях.

  2. Токи I1, и I2 в обеих ветвях;

  3. Ток I в неразветвленной части цепи;

  4. Напряжение U, приложенное к цепи;

  5. Активную Р, реактивную Q и полную мощности S для всей цепи.

Начертить в масштабе векторную диаграмму цепи.



Таблица 4

вар

рис.

R1, Ом

R2, Ом

XL1, Ом

XL2, Ом

XC1, Ом

XC2, Ом

дополнительный параметр

1

41

2

3

-

-

-

6

U= 60 B

2

42

6

-

4

-

4

-

I = 5 А

3

43

2

3

6

3

-

6

U= 60 B

4

44

4

4

-

3

-

-

I = 5 А

5

45

2

-

-

-

-

4

I = 5 А

6

46

16

32

12

24

-

-

U= 60 B

7

47

8

6

-

8

6

-

I = 5 А

8

48

4

3

-

4

-

-

U= 50 B

9

49

4

-

-

-

-

6

I = 10 А

10

50

4

3

8

3

-

-

U= 100 B

11

51

8

6

-

-

-

6

I = 6 А

12

52

8

-

8

-

-

6

U= 40 B

13

53

8

6

3

8

-

6

I = 5 А

14

54

4

4

-

3

-

-

U= 60 B

15

55

2

-

-

-

-

4

U= 120 B

16

56

16

32

12

24

-

-

I = 3 А

17

57

8

6

-

8

6

-

U= 60 B

18

58

2

3

-

-

4

-

I = 5 А

19

59

48

-

64

-

-

60

I = 2 А

20

60

20

32

4

3


6

U= 160 B






Рис. № 41 Рис. № 42 Рис. № 43

hello_html_7160546b.png

R1 = 2 Ом, R2 = 3 Ом, R1 = 6 Ом, R1= 2 Ом,R2=3 Ом,

XC2=6 Ом XC2 = 4 Ом, XL1 = 6 Ом, XL2=3 Ом,

XL1= 4 Ом, XC2 = 6 Ом







Рис. № 4 4 Рис. № 45 Рис. №4 6

hello_html_783fa41a.pnghello_html_m4655caed.pnghello_html_47e17aa.png

R1= 4 Ом,R2=4 Ом, R1= 2 Ом, R1= 16 Ом,R2=32 Ом,

XL2= 3 Ом XC2 = 4 Ом XL1= 12 Ом, XL2=24 Ом

Рис. № 47 Рис. № 48 Рис. № 49

hello_html_2ef8a69d.pnghello_html_783fa41a.pnghello_html_m4655caed.png

R1= 8 Ом,R2=6 Ом, R1 = 4 Ом, R2 = 3 Ом, R1 = 4 Ом, XC2 = 6 Ом

XC1 = 6 Ом, XL2=8 Ом XL2 = 4 Ом

Рис. 50 Рис. № 51 Рис. № 52

hello_html_47e17aa.pnghello_html_68d66d41.png
R1 = 4 Ом, R2 = 3 Ом, R1= 8 Ом, R2=6 Ом, R1= 8 Ом,

XL1=8 Ом, XL2= 3 Ом XC2 = 6 Ом XC2 = 6 Ом,

XL1=8 Ом

Рис. № 53 Рис. № 54 Рис. № 55 hello_html_6f62200e.png hello_html_783fa41a.png hello_html_m4655caed.png

R1= 8 Ом,R2=6 Ом, R1= 4 Ом,R2=4 Ом, R1= 2 Ом, XC2 = 4 Ом

XC2 = 6 Ом, XL1= 3 Ом, XL2= 3 Ом

XL2=8 Ом


Рис. № 56 Рис. № 57

hello_html_47e17aa.png hello_html_2ef8a69d.png
R1= 16 Ом, R2=32 Ом R1= 8 Ом, R2=6 Ом

XL1= 12 Ом, XL2=24 Ом XC1 = 6 Ом, XL2=8 Ом

Рис. № 58 Рис. № 59 Рис. № 60

hello_html_7160546b.png

R1 = 2 Ом, R2 = 3 Ом R1 =48 Ом R1= 20 Ом,R2=32 Ом

XC1 = 4 Ом XL1 = 64 Ом XL1= 4 Ом, XL2=3 Ом

XC2 = 60 Ом XC2=6 Ом

Задача 4.

Условные обозначения:

I – сила тока, А (ампер);

UН – номинальное напряжение сети, В (вольт);

RА – активное сопротивление участка цепи по фазе А, Ом;

RВ – активное сопротивление участка цепи по фазе В, Ом;

RС – активное сопротивление участка цепи по фазе С, Ом;

XА – реактивное сопротивление участка цепи по фазе А, Ом;

XВ – реактивное сопротивление участка цепи по фазе В, Ом;

XС – реактивное сопротивление участка цепи по фазе С, Ом.

Z – полное сопротивление цепи, Ом;

cosφ – коэффициент мощности;

φ – угол отклонения вектора тока или напряжения от оси, находится по таблице Брадиса;

P – активная мощность цепи;

Q – реактивная мощность цепи;

S – полная мощность цепи.

A – фаза А;

B – фаза В;

C – фаза С;

N – нулевой провод.


В трёхфазную четырехпроводную сеть с линейным напряжением Uн включили звездой разные по характеру сопротивления» Определить линейные токи и начертить в масштабе векторную диаграмму цепи. По векторной диаграмме определить числовое значение тока в нулевом проводе.

Таблица 5



№№ варианта

№№

рисунков

Uн, В

№№ варианта

№№

рисунков

Uн, В

№№ варианта

№№

рисунков

Uн, В

№№ варианта

№№

рисунков

Uн, В

1

61

380

6

66

380

11

71

380

16

76

380

2

62

660

7

67

660

12

72

660

17

77

660

3

63

380

8

68

380

13

73

380

18

78

380

4

64

220

9

69

220

14

74

220

19

79

220

5

65

380

10

70

380

15

75

380

20

80

380


Определить: активную P, реактивную Q и полную S мощности потребляемые всей цепью.









Рис. 61hello_html_m31a3fadd.pngрис. 62

Ra= 10 Ом; Xb= 4 Ом; Ra= 10 Ом; Rb= 8 Ом;

Rb= 3 Ом; Xc= 10 Ом Xb= 6 Ом; Rc= 12 Ом

Рис.63hello_html_7c1b7197.pnghello_html_292921b6.png рис.64

Xa= 20 Ом; Xb= 38 Ом; Ra= 16 Ом; Xa= 12 Ом;

Rc= 38 Ом Rb= 12 Ом; Xb= 16 Ом

Xc= 20 Ом

Рис. 65hello_html_m56d9c474.pngрис. 66

Xa= 8 Ом; Rb= 6 Ом; Xa= 10 Ом; Xb= 8 Ом;

Xb= 4 Ом; Rc= 10 Ом Xc= 4 Ом; Rc= 8 Ом


Рис. 67hello_html_7e6d30eb.pngрис. 68

Xa= 2 Ом; Rb= 2 Ом; Xa= 4 Ом; Rb= 6 Ом;

Xb= 6 Ом; Xc= 6 Ом Xb= 4 Ом; Xc= 6 Ом

Рис.69hello_html_76556f95.pnghello_html_m6d24bf28.pngрис. 70

Xa= 6 Ом; Rb= 6 Ом; Ra= 6 Ом; Rb= 10 Ом;

Xb= 2 Ом; Rc= 8 Ом; Xb= 6 Ом; Xc= 12 Ом

Xc= 6 Ом

Рис.71hello_html_m4fa2676a.pngрис.. 72

Ra= 10 Ом; Rb= 10 Ом; Ra= 10 Ом; Rb= 4 Ом;

Xb= 2 Ом; Xc= 10 Ом Xb= 2 Ом; Rc= 8 Ом

Рис. 73hello_html_m40c4590.pngрис. 74

Xa= 2 Ом; Xb= 4 Ом; Ra= 8 Ом; Xa= 6 Ом;

Rc= 4 Ом Rb= 6 Ом; Xb= 2 Ом;

Xc= 4 Ом

Рис. 75hello_html_ad911c5.pnghello_html_1af81699.pngрис. 76

Xa= 10 Ом; Rb= 8 Ом; Xa= 6 Ом; Xb= 6 Ом;

Xb= 4 Ом; Rc= 8 Ом Rc= 8 Ом; Xc= 10 Ом

Рис.77 hello_html_m2b1c0507.pngрис. 78

Xa= 8 Ом; Rb= 6 Ом; Xa= 10 Ом; Rb= 8 Ом;

Xb= 4 Ом; Xc= 10 Ом Xb= 4 Ом; Xc= 8 Ом


Рис. 79hello_html_m7425fe37.pngрис. 80

Xa= 6 Ом; Rb= 6 Ом; Ra= 8 Ом; Rb= 6 Ом;
Xb= 8
Ом; Rc= 10 Ом; Xb= 4 Ом; Xc= 10 Ом

Xc= 6 Ом

Задача 5.

Условные обозначения:

I – сила тока, А (ампер);

UНОМ – номинальное напряжение сети, В (вольт);

RАВ – активное сопротивление участка цепи между фазами А и В, Ом;

RВС – активное сопротивление участка цепи между фазами В и С, Ом;

RСА – активное сопротивление участка цепи между фазами С и А, Ом;

XАВ – реактивное сопротивление участка цепи между фазами А и В, Ом;

XВС – реактивное сопротивление участка цепи между фазами В и С, Ом;

XСА – реактивное сопротивление участка цепи между фазами С и А, Ом.

Z – полное сопротивление цепи, Ом;

cosφ – коэффициент мощности;

φ – угол отклонения вектора тока или напряжения от оси, находится по таблице Брадиса;

P – активная мощность цепи;

Q – реактивная мощность цепи;

S – полная мощность цепи.

A – фаза А; B – фаза В; C – фаза С.

В трёхфазную трёхпроводную сеть с линейным напряжением Uном включены треугольником разные по характеру сопротивления. Определить фазные и линей­ные токи, активную Р, реактивную Q и полную S мощности потребляемой всей цепью. Начертить векторную диаграмму цепи и по ней определить число­вые значения линейных токов.

№ варианта

№ рисунка

Uном

№ варианта

№ рисунка

Uном

№ варианта

№ рисунка

Uном

№ варианта

№ рисунка

Uном

1

81

380

6

86

380

11

91

380

16

96

380

2

82

220

7

87

220

12

92

220

17

97

220

3

83

380

8

88

380

13

93

380

18

98

380

4

84

220

9

89

220

14

94

220

19

99

220

5

85

220

10

90

220

15

95

220

20

100

220

Таблица 6


hello_html_m3534532c.pnghello_html_m7d782ddc.png

Рис. 81 рис. 82 рис. 83

Xab= 10 Ом; Rbc= 4 Ом; Rab= 10 Ом; Rbc= 8 Ом; Xab= 20 Ом; Xbc= 38 Ом;

Xca= 10 Ом Xbc= 6 Ом; Rca= 12 Ом Rca= 38 Ом; Xca= 12 Ом

hello_html_m12ada9d1.pnghello_html_m32605515.png

Рис. 84 рис. 85 рис. 86

Rab= 16 Ом; Xab= 12 Ом; Xab= 8 Ом; Rbc= 6 Ом; Xab= 10 Ом; Rbc= 8 Ом;

Xbc= 12 Ом; Rca= 16 Ом Xca= 4 Ом; Rca= 10 Ом Xca= 4 Ом

hello_html_46717313.pnghello_html_4670fc06.png

Рис. 87 рис. 88 рисю 89

Rab= 2 Ом; Rbc= 2 Ом; Xab= 4 Ом; Xbc= 6 Ом; Xab= 2 Ом; Rab= 6 Ом;

Xbc= 6 Ом; Rca= 6 Ом Rca= 4 Ом; Xca= 6 Ом Xbc= 2 Ом; Rca= 8 Ом

hello_html_m1a0d16e9.pnghello_html_m1afdbd40.png

Рис. 90 рис. 91 рис. 92

Xab= 6 Ом; Rbc= 10 Ом; Xab= 10 Ом; Rbc= 6 Ом; Rab= 10 Ом; Rbc= 4 Ом;

Rca= 6 Ом; Xca= 12 Ом Xca= 10 Ом Xbc= 2 Ом; Rca= 8 Ом

hello_html_m5e78bee1.pnghello_html_31bc1210.png

Рис. 93 рис. 94 рис. 95

Xab= 6 Ом; Xbc= 4 Ом; Rab= 8 Ом; Xab= 6 Ом; Xab= 10 Ом; Rbc= 8 Ом;

Rca= 10 Ом; Xca= 4 Ом Xbc= 6 Ом; Rca= 2 Ом Xca= 4 Ом; Rca= 8 Ом;

hello_html_m3e5fc7b6.pnghello_html_mcecfac2.png

Рис. 96 рис. 97 рис. 98

Xab= 6 Ом; Rbc= 6 Ом; Rab= 8 Ом; Rbc= 6 Ом; Xab= 10 Ом; Xbc= 8 Ом;

Xca= 10 Ом Xbc= 4 Ом; Rca= 10 Ом Xca= 4 Ом; Rca= 8 Ом

hello_html_1f57a467.png

Рис. 99 рис. 100

Xab= 6 Ом; Rab= 6 Ом; Xab= 8 Ом; Rbc= 6 Ом;
Xbc= 8 Ом; Rca= 10 Ом Xca= 4 Ом; Rca= 10 Ом




Методические указания к выполнению контрольной работы 1


В контрольную работу 1 входят разделы 1 и 2. На темы 1.1., 1.2, 1.3. предусмотрены четыре задачи. В таблице ниже указаны номера задач к соответствующей теме и номера таблице данными к этим задачам. Схе­мы и векторные диаграммы должны выполняться с помощью чертежных инструментов.

Указания к решению задачи 1


Перед выполнением контрольной работы ознакомьтесь с общими методическими указаниями. Решение задач сопровождайте краткими пояснениями.

Решение задач этой группы требует знания законов Ома, для всей цепи и её участков, первого и второго законов Кирхгофа, методики определения эквивалентного сопротивления цепи при смешанном соединении резисторов, а также умения вычислять мощность и работу электрического тока.

Пример 1.

Для схемы, приведенной на рис. 101 а, определить эквивалентное сопротивление цепи RАВ и токи в каждом резисторе, а также расход электрической энергии цепью за 8 часов работы.

hello_html_m149b3f53.png

Рис. 101


Решение.

Задача относится к теме «Электрические цепи постоянного тока. Проводим поэтапное решение, предварительно обозначив ток в каждом резисторе. Индекс тока должен соответствовать номеру резистора, по которому он проходит.

1. Определяем общее сопротивление разветвления CD , учитывая, что резисторы R3 и R4 соединены между собой последовательно, а с резистором R5 параллельно.

hello_html_1921ce6.png

2. Определяем общее сопротивление цепи относительно зажимов CЕ. Так как резисторы RСD и R2 включены параллельно, то:
hello_html_m67596411.png
3. Находим эквивалентное сопротивление всей цепи:
hello_html_672cda66.png

4. Определяем токи в сопротивлениях цепи. Так как напряжение UАВ приложено ко всей цепи, а RАВ = 10 Ом, то, согласно закону Ома:
hello_html_m63bea1cb.png

hello_html_m47529482.png

так как UАВ приложено ко всей цепи, а не к участку R1. Для определения тока I2 нужно найти напряжение на резисторе R2, т.е. UСЕ. Очевидно, UСЕ меньше UАВ на величину потери напряжения

в резисторе R1, т.е. UСЕ = UАВ - I1R1 = 300 -30 ∙ 8 = 60 В. Тогда

hello_html_m50f12c18.png

Так как UСЕ = UАВ , то можно определить токи I3,4 и I5 :

hello_html_m39af3311.png; hello_html_367b9a4e.png

С помощью первого закона Кирхгофа, записанного для узла С, проверим правильность определения токов:

I1= I2 + I3,4 + I5 ; 30 = 20 + 4 + 6

5.Расход энергии цепью за 8 ч работы:

W = Pt = UAB * I1*t = 300*30*8= 72000 Вт*ч= 72 кВт*ч


Указания к решению задач 2, 3 и 4


Эти задачи относятся к неразветвленным и разветвленным цепям и трёхфазным цепям переменного тока. Перед их решением изучить соответствующие разделы. Ознакомьтесь с методикой построения векторных диаграмм.


Указания к решению задачи 2


В неразветвленной цепи переменного тока R1 = 20 Ом, R2 =4 Ом,
XL1 = 4 Ом, XL2 = 6 Ом, XC1 = 2 Ом

Подведенное напряжение U = 40 В.

Определить:

полное сопротивление Z,

ток I,

коэффициент мощности

cos φ полную мощность S,

активную мощность Р,

реактивную мощность Q.

Построить в масштабе векторную диаграмму.

hello_html_71f33a4f.png


Рис. 102

Решение.

1. Полное сопротивление цепи определяется по формуле:

hello_html_m548227ba.gif

где R = R1 + R2 = 2 + 4 = 6 Ом - суммарное активное сопротивление цепи.

hello_html_5c491c50.gif- сумма индуктивных и емкостных сопротивлений.

Тогда: hello_html_m54c00354.gif
2. По закону Ома для цепи переменного тока находим ток в цепи:

hello_html_m20ef0ea7.gif

3. Коэффициент мощности cos φ:

hello_html_m5e2ecd07.gifhello_html_72412963.gif
4. Определяем полную мощность:

hello_html_m60cbe3ea.gif
5. Активная мощность:

Р = U*I*cosφ = 40*4*0,6 = 96 Вт

6. Реактивная мощность:

Q= U*I*cosφ = 40x4x0,8 = 128 вар

Для построения векторной диаграммы определим падение напряжения на сопротивлениях:

UR1 = I * R1 = 4 * 2 = 8 В

UR2 = I * R2 = 4 * 4 = 16 В
U
XL1 = I * XL1 = 4 * 4 = 16 В
U
XL2 = I * XL2 = 4 * 6 = 24 В
U
XC1 = I * XC1 = 4 * 2 = 3 В

Для рассматриваемого примера задаемся масштабом:
по току:

mI = 1 А/см

по напряжению:

mU = 4 В/см
Тогда длина вектора тока:

hello_html_2522164.gif

Длина векторов напряжений:

hello_html_b7393a0.gif; hello_html_m15f34292.gif; hello_html_51b856f4.gif; hello_html_m1428b4df.gif; hello_html_10c161e8.gif

Поскольку ток является одинаковой величиной для всех сопротивлений, диа­грамму строим относительно вектора тока.

  1. Горизонтально в масштабе откладываем вектор тока.

  2. Вдоль вектора тока откладываем векторы UR1 и UR2.

  3. Под углом 900 откладываем вектора напряжения UXL1 и UXL2 в сторону опережения вектора тока (вверх), т.к. положительное вращение векторов приня­то против часовой стрелки.

  4. Под углом 90° к вектору тока откладываем вниз вектор напряжения на емкостном сопротивлении.

  5. Векторы UR1, UR2, UXL1, UXL2, UXС1, складываем по правилу сложения векторов в результате чего получаем вектор приложенного напряжения: hello_html_6f4297fd.gif

Угол φ между векторами общего напряжения U и тока I называется углом сдвига фаз между током и напряжением.

По виду векторной диаграммы необходимо научиться определять характер на­грузки.

В нашем случае напряжение опережает ток: нагрузка имеет активно-индук­тивный характер.

hello_html_1d86bf76.png


Рис. 103



Указания к решению задачи 3


Катушка с активным сопротивлением R1 =4 Ом и индуктивным XL1 = 3 Ом соединена параллельно с конденсатором, емкостное сопротивление которого XC1 = 8 Ом и активным сопротивлением R2 = 6 Ом, к цепи приложено напряжение U = 60 В. Определить:

  1. Токи в ветвях и в неразветвленной части цепи;

  2. Активные и реактивные мощности каждой ветви и всей цепи;

  3. Полную мощность цепи;

  4. Углы сдвига фаз между током и напряжением в каждой ветви и во всей цепи.

Начертить в масштабе векторную диаграмму.

hello_html_5df0170.pngрис. 104


Решение.

  1. Определить токи в ветвях:

hello_html_m536782f6.gif

hello_html_13c10df7.gif

  1. Углы сдвига фаз в ветвях:

hello_html_m14b2a35.gif

по таблицам Брадиса находим φ1 = 36°50', т.к. φ1 > 0 то напряжение опережает ток:

hello_html_2d288738.gif

т.е. напряжение отстает от тока, так как φ2 < 0.
По таблицам Брадиса находим:

hello_html_m3a6c1682.gif; hello_html_7e60d83e.gif

  1. Определяем активные и реактивные составляющие токов в ветвях:

Ia1 = I1 ∙ cosφ1 = 12 ∙ 0,8 = 9,6 A

Ia2 = I2 ∙ cosφ2 = 6 ∙ (-0,6) = -3,6 A

Ip1 = I1 ∙ sinφ1 = 12 ∙ 0,6 = 7,2 A

Ip2 = I2 ∙ sinφ2 = 6 ∙ (-0,8) = -9,6 A

  1. Определяем ток в неразветвленной части цепи:

hello_html_564f29be.gif

  1. Определяем коэффициент мощности всей цепи:

hello_html_m5c4bd9b4.gif

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

P1 = U ∙ I1 ∙ cosφ1 = 60 ∙ 12 ∙ 0,8 = 576 Bт

P2 = U ∙ I2 ∙ cosφ2 = 60 ∙ 6 ∙ (-0,6) = -216 Bт

P = P1 + P2 = 576 – 216 = 360 Вт

Q1 = U ∙ I1 ∙ sinφ1 = 60 ∙ 12 ∙ 0,6 = 432 Bар

Q2 = U ∙ I2 ∙ sinφ2 = 60 ∙ 6 ∙ (-0,8) = -288 Bар

Q = Q1 + Q2 = 432 – 288 = -144 Вар

  1. Определяем полную мощность всей цепи:

hello_html_m13b23473.gif

hello_html_7a11e5cc.gif

  1. Для построения векторной диаграммы задаемся масштабом по току и напряжению:

I см - 2 А

U см - 5 В

Построение начинаем с вектора напряжения U.

Под углом φ1 к нему (в сторону отставания) откладываем в масштабе век­тор тока I1, под углом φ2 (в сторону опережения) - вектор тока - I2. Геомет­рическая сумма этих токов равна току в неразветвленной части цепи.

hello_html_m36031653.png

Рис. 105

Указания к решению задачи 4

В трехфазную четырехпроводную сеть включили звездой несимметричную нагрузку: в фазу А - активное сопротивление RA = 11 Ом, в фазу В - емкостное сопротивление
XB = 10 Ом, в фазу С - активное сопротивление RC = 8 Ом и индуктивное XC = 6 Ом. Линейное напряжение сети UН = 380 В.

Определить:

фазные токи, активную, реактивную и полную мощности, потреб­ляемые цепью, значения фазных углов, начертить в масштабе векторную .диаграм­му цепи и найти графически ток в нулевом проводе


hello_html_3452e3c4.pngрис. 106


Решение.

  1. Определяем фазные напряжения:
    hello_html_m76e9b295.gif

  2. Находим фазные токи: hello_html_m4a4763e5.gif

где hello_html_3d58121f.gif

hello_html_49c49cae.gifhello_html_707b72eb.gif

hello_html_1051170c.gifhello_html_m36c5fc27.gif

  1. Определяем значения фазных углов:

hello_html_2e61402.gifhello_html_m60bcea.gifhello_html_m545c2467.gif

hello_html_7ebefa1e.gifhello_html_m2354d779.gifhello_html_m5b78add0.gif

hello_html_m3f31f898.gifhello_html_m34aa078c.gifhello_html_37841e7a.gif

  1. Активные мощности в фазах:

hello_html_m4f41ad5f.gif

hello_html_m2c9d6a45.gif

hello_html_474719ec.gif

Активная мощность всей цепи:

hello_html_53ee0a0e.gif

Реактивные мощности в фазах:

hello_html_55211220.gif

hello_html_m1acddb90.gif

hello_html_43f13ea3.gif

Реактивная мощность всей цепи:

hello_html_m529d01bb.gif

Полная мощность всей цепи:

hello_html_m5872a91c.gif

Для построения векторной диаграммы выбираем масштаб по току и по напря­жению:

I см - 10 А

U см - 50 В

Построение начинаем с векторов фазных напряжений UA, UB, UC, располагая их под углом 120° относительно друг друга.

Затем в принятом масштабе откладываем вектора фазных токов.

Ток IA совпадаем с напряжением UA.

Ток IВ опережает напряжение UВ на угол 90 гр.

Ток IС отстает от напряжения UС на угол Зб°50/.

hello_html_m3d8d63ba.pngрис. 107

hello_html_m2f7f7424.gif

Измеряя длину вектора тока I0, которая оказалась равной 4 см, находим ток:

I0 = 40 A


Указания к решению задачи 5



В трёхфазную сеть включили треугольником несимметричную нагрузку (рис. 108, а): в фазу АВ - конденсатор с емкостным сопротивлением XAB = 10 Ом; в фазу ВС - катушку с активным сопротивлением RBC = 4 Ом и индуктивным XBC = 3 Ом; в фазу СА - активное сопротивление RCA = 10 Ом. Линейное напряжение сети UНОМ = 220 В.

hello_html_78936380.png

Рис. 108

Определить:

фазные токи, углы сдвига фаз и начертить в масштабе векторную диаграмму цепи. По векторной диаграмме определить числовые значения линейных токов.

Решение.

  1. Определяем фазные токи и углы сдвига фаз:

hello_html_622abb8c.gifhello_html_4fa9fac8.gif

hello_html_m714ce6ab.gif

hello_html_m1838c20b.gif

где

hello_html_79df64fb.gif

Отсюда угол

hello_html_m5bf63acb.gif

hello_html_487ab9b3.gifhello_html_2cb34e07.gif

Для построения векторной диаграммы выбираем масштаб по току I см - 10 А, по напряжению U см - 80 В. Затем в принятом масштабе отклады­ваем векторы фазных (они же линейные) напряжений UAB, UBC, UСА под уг­лом 120° друг относительно друга

(рис. 108, б). Под углом φAB = -90° к векто­ру напряжения UAB откладываем вектор тока IAB; в фазе ВС вектор тока IВС должен отставать от вектора напряжения UBC на угол φBC = 36°50’, а в фазе СА вектор тока IСA совпадает с вектором напряжения UСА. Затем строим век­торы линейных токов на основании известных уравнений:

hello_html_m5d417388.gifhello_html_m26e576bb.gifhello_html_638ddfc2.gif

Измеряя длины векторов линейных токов и пользуясь принятым масштабом, находим значения линейных токов:

hello_html_m1282fb13.gifhello_html_3c040cc9.gifhello_html_febba34.gif




КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 2

Методические указания к выполнению контрольной работы 2


В контрольную работу входит материал тем 2.1. -2.3, 5.3

Методические указания к решению задач 6—7

Перед решением задач этой группы особое внимание содержанию тем 2.1.-2.3., 5.3. Для их решения необходимо знать устрой­ство, принцип действия и зависимости между электрическими величи­нами однофазных и трехфазных трансформаторов, уметь определять по их паспортным данным технические характеристики. Основными парамет­рами трансформаторов являются:

1. Поминальная мощность Sном. Это полная мощность (в кВ·А), которую трансформатор, установленный на открытом воздухе, может непрерывно отдавать и течение своего срока службы (20—25 лет) при номинальном напряжении и при максимальной и среднегодовой тем­пературах окружающего воздуха, равных соответственно 40 и 5ºС. Если указанные температуры отличаются от номинальных, то и номи­нальная мощность будет отличаться от указанной в паспорте.

2. Номинальное первичное напряжение Uном1. Это напряжение, на которое рассчитана первичная обмотка трансформатора.

3. Номинальное вторичное напряжение Uном2. Это напряжение на выводах вторичной обмотки при холостом ходе и номинальном первич­ном напряжении. При нагрузке вторичное напряжение U, снижается из-за потерь в трансформаторе. Например, если Uном2=400 В, то при полной нагрузке трансформатора вторичное напряжение U2=380 В, так как 20 В теряется в трансформаторе.

4. Номинальный первичный и вторичный токи Iном1 и Iном2. Это токи, вычисленные по номинальной мощности и номинальным напряже­ниям. Для однофазного трансформатора

Iном1 =Sном/( Uном1 η); Iном1 = S/ Uном2

Для трехфазного трансформатора

Iном1 = Sном (√3 Uном1η ); Uном2 = Sном/(√3 Uном2)

Здесь η — к. п. д. трансформатора. Эта величина близка к 1,0 из-за малых потерь в трансформаторе. На практике при определении токов принимают 11=1,0.

Трансформаторы чаще всего работают с нагрузкой меньше номина­льной. Поэтому вводят понятие о коэффициенте нагрузки κн. Если тран­сформатор с S ном—1000 кВ·А отдает потребителю мощность S2= =950 кВ-А, то κн =950/1000=0,95. Значения отдаваемых трансформа­тором активной и реактивной мощностей зависят от коэффициента мощности потребителя cos φ2. Например, при S ном= 1000 кВ·А, κн = 1,0 и cos φ2=0,9 отдаваемая активная мощность P2=Sномcos φ2= 1000·0,9=900 кВт, а реактивная Q2=Sномsinφ2= 1000·0,436=436 квар. Если потребитель увеличит cos φ2 до 1.0, то Р2= 1000·1,0= 1000 кВт; Q2= 1000·0=0, т. е, вся отдаваемая мощность будет активной. В обоих случаях по обмоткам проходят одни и те же поминальные ток». В табл. 7 приведены технические данные наиболее распространенных трансформа­торов.


Таблица 7. Технические данные трансформаторов


Тип трансфор-матора




S ном,

Кв·А

Напряжение обмоток, Кв

Потери мощности, кВт


Uк, %

I1x, %


Uном1

Uном2

Рст

Р о.ном

ТМ-25/6; 10

25


0,23; 0,1

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

TM-63/6; 10

63


0,23; 0,4

0,21

1 .47

1.7

2.8

ТМ-100/6; 10

100


0,23; 0,4

0,33

2,27

6,8

2,6

ТМ-160/6; 10

100

6, 10

0,23;0,4;0,69

0,51

3,1

4.7

2,4

TM-250/G; 10

250


0,23;0.4;0,69

0,71

4,2

4,7

2.3

ТМ-400/6; 10

400


0,23;0,4; 0,69

0,95

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

ТАЛ-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 кВ ·А, номинальное первичное напря­жение 10 кВ, вторичные напряжения 0.23; 0,4 и 0,69 кВ: 2. Рст —потерн в стали: Ро.ном — потери в обмотках; U к, % — напряжение короткого замыкания; I 1 x, %— ток холостого хода.


Отношение линейных напряжений в трехфазных трансформаторах называют линейным коэффициентом трансформации, который равен отношению чисел витков обмоток, если они имеют одинаковые схемы соединения (Y/Y и ∆/∆). При других схемах коэффициент трансформа­ции находят по формулам

K=Uномl/Uном2= √3ω1/ω2,( Y /∆);


K=Uномl/Uном2= ω 1/(√3ω2) при ∆/Y.

Для уменьшения установленной мощности трансформаторов и снижения потерь энергии в сетях производят компенсацию части реак­тивной мощности, потребляемой предприятием, что достигается установ­кой на подстанциях конденсаторов. В настоящее время энергосистема разрешает потребление предприятием определенной реактивной мощ­ности называемой оптимальной и обеспечивающей наименьшие эк­сплуатационные расходы в энергосистеме. Если фактическая реактивная мощность предприятия немного отличается от заданной (точно ее выдержать нельзя), то предприятие получает скидку с тарифа на электроэнер­гию; при значительной разнице между Qэ и Qф предприятие платит надбавку к тарифу, исчисляемую по специальной шкале.


Таблица 8. Технические данные комплектных конденсаторных установок напряжением 380 В

Тип установки

Qб

квар

Тип установки

Qб

квар

Тип установки

II Qб

квар

УК-0,38-75

75

УК-0.38-220Н

220

УК-0.38-330Н

330

УК-0,38-78

78

УК-0,38-225

225

УК-0,38-43011

430

УК-0.38-110Н

110

УК-0.38-300Н

300

УК-0,38-45011

450

УК-0.38-150Н

150

УК-0.38-320Н

320

УК-0.38-540П

510


Пусть реактивная мощность предприятия Q=5000 квар, а заданная системой мощность Q3— 1000 квар. Тогда предприятие должно скомпен­сировать с помощью конденсаторов реактивную мощность Qб=Q—Qэ =5000—1000= 4000 квар. Выбираем по табл. 8 девять комплектных установок УК-0,38-450Н мощностью по 450 квар. Суммарная реактив­ная мощность батареи 9·450=4050 квар, что близко к необходимому значению 4000 квар.

Пример 6. Трехфазный трансформатор имеет следующие номинальные характеристики Sном=1000 кВ·А, U ном=10кВ, Uном2 = 400 В. Потери в стали Рст=2,45 кВт, потери в обмотках Р о.ном= 12,2 кВт. Первичные обмотки соединены в треугольник, вторичные — в звезду. Сечение магнитопровода Q=450 см2, амплитуда магнитной индукции в нем Вm=1,5 Тл. Частота тока в сети f=50 Гц. От трансфор­матора потребляется активная мощность Р2=810 кВт при коэффициенте мощности cos φ2= 0,9. Определить: 1) поминальные токи в обмотках и токи при фактической нагрузке; 2) числа витков обмоток; 3) к. п. д. трансформатора при номинальной и фактической нагрузках.

Решение 1. Номинальные токи в обмотках:

Iном1 = hello_html_mc5a70c8.gif;

Iном2 = hello_html_5fde610d.gif;

2.Коэффициент нагрузки трансформатора

κн=P2/ Sном cos φ2 =810/(1000-0,9) =0,9.

3. Токи в обмотках при фактической нагрузке

I1 = κн Iном1 =0,9·58= 52 А. I2= κн Iном2 = 0.9·1445= 1300 А.

4. Фазные э. д. с, наводимые в обмотках. Первичные обмотки соединены в треугольник, а вторичные — в звезду, поэтому, пренебрегая падением напряжения в первичной обмотке, считаем

EUном21=10000В; Е2ф= Uном2/ √3=400/√3 = 230 В.

5. Числа витков обеих обмоток находим из формулы

E = 4.44fω1Фm=4.44fω1BmQ, откуда

ω1 = Е/(4,44fВmQ = 10000/(4,44·50·1,5·0,045) = 667.

Здесь Q=450 см2= 0,045 м2

ω2= ω1E/E = 607·230/104)00 = 15,3.

6. К. п. д. трансформатора при номинальной нагрузке

ηном = hello_html_6d36c310.gif

7. К п. д. трансформатора при фактической нагрузке

η = hello_html_12e44c16.gif


Пример 7. Однофазный понижающий трансформатор номинальной мощностью Sном = 500 В·А служит для питания ламп местного освещения металлорежущих станков. Номинальные напряжения обмоток Uном1 = 380 В; Uном2=24 В. К трансформатору присоединены десять ламп накаливания мощностью 40 Вт каждая, их коэффициент мощности cos φ2=1,0. Магнитный поток в магннтопроводе Фm=0,005 Вб. Частота тока в сети f=50 Гц. Потерями и трансформаторе пренебречь. Определить: 1) номинальные токи в обмотках; 2) коэффициент нагрузки трансформатора; 3) токи в обмотках при действительной нагрузке; 4) числа витков обмоток; 5) коэффициент трансформации.

Решение. I. Номинальные токи в обмотках:

Iном1 = Sном/Uном1 = 500/380=1,32А;

Iном2 = Sном/ Uном2=500/24=20,8А

2. Коэффициент нагрузки трансформатора

κн = P2/ (Sномcos2)= 10·40/(500·1.0)=0.8

3. Токи в обмотках при действительной нагрузке

I1 =κнIном1=0,8·1,32=1,06 А; I2 = κнIном2 =0,8·20,8=16,6 А

4. При холостом ходе E1≈Uном1; Е2= Uном2. Числа витков обмоток находим из формулы

Е=4,44f ωФm.

Тогда ω1=E1/(4,44fФm)=380(4,44·50·0,005)=340 витков;

ω2= =E2/(4,44fФm)=24/ (4,44·50·0.0051) = 22 витка.

5. Коэффициент трансформации

K = E1/E2 = ω1/ ω2 = 340/22 = 15,5.

Пример 8. Предприятие потребляет активную мощность Р2 = 1550 кВт при коэффициенте мощности cosφ2=0,72. Энергосистема предписала уменьшить потребляемую реактивную мощность до 450 квар. Определить: 1) необходимую мощность конденсаторной батареи и выбрать ее тип: 2) необходимую трансформаторную мощность и коэффициент нагрузки в двух случаях: а) до установки батареи; б) после установки батареи. Выбрать тип трансформатора. Номинальное напряжение сети 10 кВ.

Решение. 1. Необходимая трансформаторная мощность до установки конденсаторов

Sтp=P2/cosφ2= 1550/0,72 = 2153 кВ ·А.

По табл. 7 выбираем трансформатор типа ТМ-2500 10 с номинальной мощностью 2500 кВ·А. Коэффициент нагрузки

κн= 2153/2500 = 0,86.

2. Необходимая предприятию реактивная мощность

Q = Sтp sin φ2 = 2153-0,693= 1492 квар.

Здесь sinφ2 =0,693 находим по таблицам Брадиса, зная cos φ2.

3. Необходимая мощность конденсаторной батареи

Qб = Q — Qэ= 1492 - 450= 1042 квар.

По табл. 8 выбираем комплектные конденсаторные установки типа УК-0.38—540Н мощностью 540 квар в количестве 2 шт. Общая реактивная мощность составит Q'б= 2·540 = 1080 квар, что близко к необходимой мощности 1042 квар.

4. Некомпенсированная реактивная мощность

Qнск = Q — Q'б= 1492—1080 = 412 квар.

5. Необходимая трансформаторная мощность

S'тp = hello_html_77fa2c91.gif = 1604 к В · А.

Принимаем к установке один трансформатор ТМ-1600 10 мощностью 1600 кВ·А. Его коэффициент нагрузки составит: κн=1604 1600≈1.0.

Таким образом, компенсация реактивной мощности позволила значительно уменьшить установленную трансформаторную мощность.


Методические указания к решению задач 8—17

Задачи данной группы относятся к теме «Электрические машины переменного тока». Для их решения необходимо знать устройство н принцип действия асинхронного двигателя и зависимости между электрическим величинами, характеризующими его работу.

Ряд возможных синхронных частот вращения магнитного поля статора при частоте 50 Гц: 3000, 1500, 1000, 750, 600 об/мин и т. д. При частоте вращения ротора, например, 950 об/мин из этого ряда выбираем


Таблица 9. Технические данные некоторых асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором серии А4

Тип двигателя

Pном2, кВт

n2,

об/мин

сos φном

Iп/I ном

Mп/Mном

Mmax/Mном

ηном

А10052УЗ

4А100L2У3

4А112М2СУЗ

4А132М2СУЗ2

4А80А4УЗ

4A90L4У3

4A100S4У3

4А100L4УЗ

4А112М4СУ1

4А132М4СУ1

4AP160S4У3

4АР160М4УЗ

4АР180S4УЗ

4АР180М4УЗ

4А250S4УЗ

4А250М4УЗ

4АН250М4УЗ

4А100L6УЗ

4APl60S6У3

4АР160М6УЗ

4АР180М6УЗ

4А250S6У3

4А250М6УЗ

4АН250М6УЗ

4А100L8У3

4АР160S8УЗ

4А250S8УЗ

4А 250М8УЗ

4АН250М8УЗ

4Al60S4/2У3


4А180S4/2УЗ


4А160М8/4УЗ


4А160S8/4УЗ


4

5.5

7.5

11

1,1

2,2

3,0

4,0

5,5

11

15

18,5

22

30

75

90

90

2,2

11

15

18,5

45

55

75

1.5

7.5

37

45

55

11

14,5 18,5

21

9

13

6

9

2880 2880 2900 2900 1400 1400 1425 1425

1450 1450 1465 1465 1460 1460 1480 1480 1475 950

975

975

970

985

985

985

725

730

740

740

740 1460 2940 1470 2920 732

1460

745

1460

0,89

0,91

0.88

0,9

0,81 0,83 0,83

0,84 0,85 0,87 0,83

0,87

0,87

0,87

0,9

0,91

0,89

0,73 0,83 0,83

0,8

0.89 0.89 0,87 0,65 0,75 0,83 0,84 0,82 0,85 0,95

0,9

0,92

0.69

0.92

0,69

0,92

7,5 7,5

7,5

7,5

5,0

6,0

6,5

6.5

7,0

7,5

7,5

7,5

7.5

7.5

7,5

7,5

6.5

5,5

7.0

7,0

6,5

6,5

7,0

7.5

6,5

6,5

6,0

6,0

6,0

7,5

1,2

6.5

6.5

5.5

7.0

5,0

7,0

2,0

2,0

2.0

1,6

2,0

2,0

2,0

2,2

2,0 2,0

2.0

2,0

2,0

2,0

1,2

1,2

1,2

2.0

2,0

2,0

2,0

1,2

1,2

1,2

1,6

1,8

1,2

1,2

1.2

1,5

1,2

1.3

1.1

1.5

1.2

1,5

1,2

2.2

2.2

2,2

2,2

2,2

2.2

2.2

2,2

2,2

2,2 2.2

2,2

2.2

2,2

2,2

2,2

2,2

2,0

2,2

2,2

2,2

2,0

2,0

2,5

1,7

2,2

1,7

1,7 2,0

2,1

2,0

1.8

1.8

2.0

2.0

2,0

2,0

0,86

0,87 0,87 0,88 0.75

0.8

0,82 0,84 0,85 0,87 0,865 0,885

0,89

0,9

0,93

0,93

0,935

0.81 0,855 0.875 0.87 0,92 0,92 0.93 0,74 0,86

0.9

0,91 0.92 0.85 0,83 0.883

0.85

0.79

0.865

0,765

0,84


ближайшую к ней частоту вращения поля n 1=1000 об/мин. Тогда можно определить скольжение ротора, даже не зная числа нар полюсов двигателя:

hello_html_36ad392a.gif

Из формулы для скольжения можно определить частоту вращения ротора

hello_html_m74523370.gif

В настоящее время промышленность выпускает асинхронные двига­тели с короткозамкнутым ротором серии 4А мощностью от 0,06 до 400 кВт (табл. 9). 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 1Р23, для закрытых дви­гателей исполнения 1Р44 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, М, 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: 1 — для работы на открытом воздухе, 3 — для закрытых неотапливаемых помещений.

В обозначениях типов двухскоростных двигателей после установоч­ного размера указывают через дробь оба числа полюсов, например 4А160S4/2УЗ. Здесь цифры 4 и 2 означают, что обмотки статора могут переключаться так, что в двигателе образуются 4 или 2 полюса.

Пример 8. Расшифровать условное обозначение двигателя 4А250S4УЗ.

Это двигатель четвертой серии, асинхронный, корпус полностью чугунный (нет буквы X), высота оси вращения 250 мм, размеры корпуса по длине S (самый короткий), четырех полюсный, для умеренного климата, третья категория размещения.

Пример 9. Трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором типа 4АР160S6УЗ имеет номинальные данные: мощность Pном =11 кВт; напряжение U ном= 380 В; частота вращении ротора n2 = 975об/мин; к. п. д. η ном=0,855; коэффициент мощности cos φном= 0,83; кратность пускового тока I п/Iном=7; кратность пуско­вого момента Mпном = 2,0; способность к перегрузке Мmaxном. = 2,2. Частота тока в сети f1=50 Гц.

Таблица 10. Технические данные некоторых типов машин постоянного тока

Тип машины

Uном,

В

Pном,

кВт

nном,

об/мин

I ном, А

Rэ+Rдоб,

Ом

Rпс, Ом

Rш, Ом

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Генераторы

П-41

115

2,7

1450

23,4

4

0.558

0,136

68,8


230

2,7

1450

11,7

4

2,23

0,488

214

П-51

115

5

1450

43,4

4

0,191

0,03

32


230

5

1450

21,7

4

0,78

0,112

120

П-61

230

9

1450

39,1

4

0,35

0,04

120

П-62

230

11,5

1450

50,0

4

0,222

0,028

80

П-71

230

16

1450

69,5

4

0,3

0,0115

43

П-72

230

21

1450

91

4

0,1745

0,00725

50

П-81

230

27

1450

117

4

0,1445

0,00475

69,5

П-82

230

35

1450

152

4

0,0863

0,00308

27,8

П-91

230

50

1450

217

4

0,0504

0,00304

35,8

Электродвигатели

П-41

110

1,5

1000

18,2

4

0,657

0,024

62


110

1,0

740

13

4

1 ,21

0,033

92


220

6,0

3000

33

4

0,36

0,007

280


220

3,2

1500

18,4

4

1 ,032

0,0328

198


1

2

3

4

5

6

7

8

9

П-42

110

4,5

1500

51

4

0,209

0,0064

73,2


220

7,4

3000

43,5

4

0,197

0,0085

130


220

3,8

1500

25,4

4

0,78

0,0392

228


220

2,2

1000

13,3

4

1,75

0,039

243

П-51

110

3,2

1000

37,4

4

0,242

0,0073

45,2


110

2,2

750

27

4

0,472

0,0073

45,2


220

11,0

3000

59

4

0,135

0,0044

168


220

6,0

1500

33,2

4

0,472

0,0073

132


220

3,2

1000

18,3

4

1 ,051

0,0044

168

П-71

220

32,0

3000

168

4

0,045

0,00125

60,5


220

19,0

1500

103

4

0,124

0,0046

76,8


220

10,0

1000

63

4

0,3

0,0105

85

П-81

220

32,0

1500

166

4

0,074

0,0026

95,5


220

14 ,0

750

79

4

0,244

0,01

92


Методические указания к решению задач 18—27

Задачи этой группы относятся к теме «Электрические машины по­стоянного тока». Для их решения необходимо изучить материал, приве­денный в указателе литературы к теме, решить рекомендуемые задачи и ознакомиться с типовыми примерами 10-14. Сведения о некоторых типах машин постоянного тока даны в табл. 10.

Необходимо иметь представление о связи между напряжением на выводах U, э. д. с. Е. и падением напряжения IaRa в обмотке якоря для генератора и двигателя: для генератора E= U+ IaRa; для двигателя U= Е+ IaRa Для определения элект­ромагнитного или полного момента, развиваемого двигателем, можно поль­зоваться формулой, приведенной в учебнике:

hello_html_m56c88d2b.gif

Здесь магнитный поток выражен в веберах (Вб), ток якоря в амперах I (А), момент получаем в ньютон-метрах (Н·м). Если магнитный поток машины неизвестен, то электромагнит­ный момент можно найти, определив из формулы для противо-э. д. с. маг­нитный поток и подставив его в фор­мулу для Мэм:

E= hello_html_m1934ca07.gif, откуда Ф=hello_html_m42055c42.gif. Тогда Мэм =hello_html_m1b1e7eae.gif

Зhello_html_m3090c857.jpgдесь РэмIa —электромагнитная мощность, Вт: ω— угловая скорость вращения, рад/с.

Аналогично можно вывести формулу для определения полезного номинального момента (на валу):

Мном = hello_html_46a1645a.gif

Здесь Рном выражаем в Вт; Мном получаем в Н·м


Пример 10. Генератор с независимым возбуждением (рис.109) работает в номинальном режиме при напряжении на выводах Uном= 220 В. Сопротивление обмотки якоря Ra =0,2 Ом; сопротивление нагрузки Rа =2,2 Ом: сопротивление обмотки возбуждения Rн =55 Ом. Напряжение для питания обмотки возбуждения Uв=110 В. Номинальная частота вращения якоря nном =1200 об/мни. Определить: I)э.д. с. генератора; 2) силу тока, отдаваемого потребителю; 3) силу тока в обмотке возбуждения; 4)полезную мощность, отдаваемую генератором; 5) электромагнитный тормозной момент, преодолеваемый приводом двигателя.

Решение: 1. Ток, отдаваемый в нагрузку:

Iн = Uном/Rн =220/2,2= 100А.

2. Ток в обмотке возбуждения

Iв = Uв/Rв = 110/55 = 2 А.

3. Ток в обмотке якоря

Iа = Iн + Iв =100+2=102 А.

4. Э. д. с. генератора

Е=Uном + IаRа =220+102 x 0,2 =240,4 В.

5. Полезная мощность, отдаваемая генератором:

P2 = UномIн = 220 х 100= 22 000 Вт = 22 кВт.

6. Электромагнитная мощность и электромагнитный тормозной момент

Pэм = Е Iа=240,4 х 102=24 600Вт=24,6кВт


Пhello_html_m26945b8b.jpgример 11. Генератор с параллельным возбуждением (рис. 110) рассчитан на напряжение Uном =220 В и имеет сопротивление обмотки якоря Ra= 0,08Ом, сопротивление обмотки возбуждения Rв = 55Ом. Генератор нагружен на сопротивление Rн =1,1 Ом. К.п.д. генератора ηг=0,85.

Определить: 1) токи в обмотке возбуждения Iв ; в обмотке якоря Iа и в нагрузке Iн ; 2) э. д. с. генератора Е; 3.) полезную мощ­ность Р2; 4) мощность двигателя для вращения генератора P1; 5) элект­рические потери в обмотках якоря Pа и возбуждения Рв; 6) суммарные потери в генераторе; 7) электромагнитную мощность Рэм.

Решение. 1. Токи в обмотке возбуждения, нагрузке и якоре:

Iв= Uном/Rв = 220 х 55 = 4 А; Iи = Uном / Rн =220 х 1,1 = 200 А; Iа = Iв + Iн =4+200=204 А;

2. Э. д. с. генератора

Е=U ном÷ Iа Rа=220+204 х 0,08=236,3В

Рис.110

3. Полезная мощность

Р2 = UномIн 220 х 200= 44 000Вт = 44кВт.

4. Мощность приводного двигателя дли вращения генератора

P1= Р2г = 44/0,85 = 52 к Вт.

5. Электрические потерн в обмотках якоря и возбуждения!

Ра = hello_html_m7a21be41.gifRa = 2042x 0,08 = 3320 Вт = 3,32 кВт;

Рв =hello_html_m5f6ceafc.gifRв =42 х 55 = 880 Вт = 0,88 кВт.

6. Суммарные потери мощности в генераторе

∑Р= Р12 = 52- 44 = 8 к Вт.

7. Электромагнитная мощность, развиваемая генератором:

РэмIа= 236,3 х 204 = 48 300 Вт = 48,3 кВт.

Пhello_html_m22415016.jpgример 12. Электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением (рис. 111) рассчитан на номинальную мощность Рном = 10 кВт и номинальное напряжение Uном=220 В. Частота вращения якоря n= 3000 об/мин. Двигатель потребляет из сети ток I= 63 A. Сопротивление обмотки возбуждения Rа=85Ом, сопротивление обмотки якоря Ра = 0,3 Ом. Определить: 1) потребляемую из сети мощность Р1; 2) к. п. д. двигателя ηдв; 3) полезный вращающий момент М; 4) ток якоря Iа; 5) противо-э. д. с. в обмотке якоря Е; 6) суммарные потери в двигателе ∑Р; 7) потери в обмотках яко­ря Ра и возбуждения Рв.

Решение. 1. Мощность, потребляемая двигателем из сети:

P1 = UномI = 220х63 = 13 900 Вт = 13,9 кВт.

2. К. п. д. двигателя

ηдв = Рном1 = 10/13,9 = 0,72.

3. Полезный вращающий момент (на валу)

М =9,55 Рисм/n =9,55 x10 x 1000/3000 =31,9 Н ·м.

4. Для определения тока якоря предварительно находим ток воз­буждения

Iв = Uном / Rв = 220/85 =2,6 А.

Ток якоря Iа= IIв =63 - 2,6 = 60,4 А.

5. Противо-э. д. с. в обмотке якоря

E = UномIаRа = 220—00,4 х 0,3 = 202 В.

6. Суммарные потери в двигателе

∑ Р = Р1—Р2 = 13,9 — 10 = 3,9 к Вт.

7. Потери в обмотках якоря и возбуждения

Pa =hello_html_3f903713.gif; Pв =UномIв=220·2,6=572Вт


Пример 13. Четырехполюсный двигатель с параллельным возбуж­дением (рис. 111) присоединен к сети с Uном=110В и потребляет ток I =157 А. На якоре находится обмотка с сопротивлением Rа = 0.0427 Ом и числом проводников N=360, обра­зующих четыре параллельных ветви (а=2). Сопротивление обмотки воз­буждения Rв=21,8 Ом. Магнитный моток полюса Ф= 0.008 Вб. Опреде­лить: 1) токи в обмотках возбужде­ния Iв и якоря Iа; 2) противо-э.д.с. Е; 3) электромагнитный момент Мэм; 4) электромагнитную мощность Рэм ;5)) частоту вращения якоря n; 6) по­тери мощности в обмотках якоря Ра и возбуждения Рв.

Решение. 1. Токи в обмотках возбуждения и якоря Iв = Uном/Rв= 110/21,8 = 5,05 А; Iа = IIв= 157 — 5.05 = 151,95 А.

2. Противо-э. д. с. в обмотке якоря

E =UномIaRa = 110- 151,95 ·0,0427 =103,5 В.

3. Электромагнитный момент

Мэм =hello_html_26623292.gif Н·м

4. Электромагнитная мощность

Рэм =E Ia= 103,5· 151,05= 15 727 Вт= 15,727 кВт.

Зная Рэм, можно найти электромагнитный момент по формуле

Мэм = Рэм/ω =Рэм/ (hello_html_75f97e3b.gif) = 60.15 727/ (2·3,14 ·2156) =69,7 Н·м,

что и было получено выше.

Здесь частота вращения якоря

N = hello_html_44f79269.gif =2156 об/мин

5. Потери мощности в обмотках якоря и возбуждения:

Ра =hello_html_48c1eb7c.gif

Рв= U номIв = 110·5,05 = 555,5 Вт.

Пhello_html_5f5b5b4e.jpgример 14. Электродвигатель постоянного тока с последователь­ным возбуждением (рис. 112) присоединен к сети с напряжением Uном=110 В и вращается с частотой n = 1500 об/ мин. Двигатель развивает полезный момент (на валу) М=120 Н·м. К.п.д. двигателя ηдв =0,84.

Суммарное сопротивление обмоток якоря и возбуждения Rа+Rпс=0.02 Ом. Определить: 1) полезную мощность Р2; 2) потребляемую мощность P1; 3) потребляемый из сети ток I ; 4) сопротивление пуско­вого реостата, при котором пусковой ток ограничивается до 2,5 I; 5) противо-э. д. с. в обмотке якоря.

Решение. 1. Полезную мощность двигателя определяем из формулы полезного момента

Р2= Мn/9,55= 120·1500/9,55= 18 848 Вт= 18,85 кВт.

2. Мощность, потребляемая из сети:

Р12дв= 18,85/0,84 = 22,44 кВт.

3. Ток, потребляемый из сети:

I= P1/Uном = 22,44 ·1 000/110 = 204 А.

4. Необходимое сопротивление пускового реостата

Rр= U ном/(2,5I) - (Rа + Rпс) = 110/ (2,5· 204) -0,02 = 0,196 Ом.

5. Противо-э. д. с. в обмотке якоря

Е = Uном - I (Ra+Rпс) = 110-204·0,02 =105,9 В.


КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 2


Задача 1. К трехфазному трансформатору с номинальной мощно­стью Sном и номинальными напряжениями первичной U ном1 и вторич­ной Uном2 обмоток присоединена активная нагрузка Р2 при коэффи­циенте мощности cos φ2. Определить: 1) номинальные токи в обмотках Iном1 и Iном2 ; 2) коэффициент нагрузки трансформатора κн; 3) токи в об­мотках I1 и I2 при фактической нагрузке; 4) суммарные потерн мощности ∑Р при номинальной нагрузке; 5) коэффициент полезного действия трансформатора при фактической нагрузке. Данные для своего варианта взять из табл. 11. Недостающие величины взять из табл.7.

Каково назначение замкнутого стального магнитопровода в транс­форматоре? Почему магнитопровод должен иметь минимальный воздуш­ный зазор и выполняться не сплошным, а из отдельных стальных лис­тов, изолированных друг от друга лаком?

Указание. См. решение типового примера 10.

Таблица 11

Номер варианта

S ном, кВ·А

Uном1, кВ

Uном2, кВ

Р2, кВт

cos φ2

Номер варианта

S ном, кВ·А

Uном1, кВ

Uном2, кВ

Р2, кВт

cos φ2

1

1000

10

0,69

850

0,95

6

630

10

0,69

554

0,88

2

160

6

0,4

150

1,0

7

40

6

0.23

35

1.0

3

100

6

0.23

80

0,9

8

1600

10

0.4

1400

0.93

4

250

10

0.4

200

0,85

9

63

10

0,23

56

1 ,0

5

400

10

0, 4

350

0.92

10

630

10

0,4

520

0.9

Задача 2. Для питания пониженным напряжением цепей управле­ния электродвигателями на пульте установлен однофазный двухобмоточный трансформатор номинальной мощностью Sном. Номинальные напряжения обмоток Uном1 и Uном2; номинальные токи в обмотках Iном1 и Iном2 Коэффициент трансформации ранен К. Числа витков обмоток ω1 и ω2. Магнитный поток в магнитопроводе Фм. Частота тока в сети f=50 Гц. Трансформатор работает с номинальной нагрузкой. Потерями в трансформаторе можно пренебречь. Используя данные трансформатора, указанные в табл. 24, определить все неизвестные вели­чины, отмеченные прочерками в таблице вариантов. Начертить схему включения такого трансформатора в сеть. Ко вторичной обмотке при­соединить нагрузку в виде обычного резистора Rн. Для включения и отключения нагрузки предусмотреть рубильник, а для защиты сетей от токов короткого замыкания включить в цепь обеих обмоток предохранители. Данные для своего варианта взять из табл. 12.

Указание. См. решение типового примера 12.

Задача 3. Инструментальный цех завода получает питание от под­станции при напряжении Uном2. Активная мощность, расходуемая це­хом, равна Р2 при коэффициенте мощности cosφ2;. Определить необхо­димую мощность трансформаторов на подстанции и выбрать их тип,

Таблица 12

Номер варианта

Sном,

В·А

Uном1, В

Uном2, В

Iном1, А

Iном2, А

ω1

ω2

К

Фм, Вб

1

380

1,43

15,8

0,005

2

220

24

33,4

198

3

1600

12

770

31 ,6

4

127

4,72

25

108

5

3200

380

30

0,025

5

220

24

3,64

0,005

6

500

1,0

750

54

7

220

20,8

400

22

8

250

500

20,8

0,0015

9

12

3,2

3000

41,6

10

400

12

18,3

0,02

11

36

1,0

13,9

0,003

12

380

4,2

24,4

0,002

13

600

220

4970

6,12

14

24

25

573

0,001

15

500

13,9

13,9

0,003

16

100

24

30

15,8

17

24

0,5

10,4

0,0018

18

380

12

133

31 ,6

19

20

800

3,64

22

9,18



12

3,2

3000

41,6



Таблица 13

Номер вари­анта

Р2

кВт

cos φ2

Uном2,

В

Номер вари­анта

Р2

кВт

cos φ2

Uном2,

В

11

600

0,8

380

16

140

0,95

220

12

1350

0,75

660

17

500

0,88

380

13

200

0,85

220

18

1200

0,76

660

14

420

0,9

380

19

350

0,92

220

15

800

0,82

660

20

210

0,87

380


пользуясь табл. 7. На подстанции можно установить не более двух трансформаторов одинаковой мощности с коэффициентом нагрузки 0,9—1,0; поэтому в задаче нужно вычислить коэффициент нагрузки трансформаторов.

Определить необходимое сечение кабеля от подстанции до цехового распределительного пункта, пользуясь табл.10 допускаемых токовых нагрузок. Кабель четырехжильный, проложен в земле. В случае необ­ходимости (при больших токах) можно проложить несколько кабелей. Данные для своего варианта принять из табл. 13.

Какие величины можно определить из опыта холостого хода транс­форматора? Начертите схему включения трансформатора и приборов для проведения опыта холостого хода.

Указание. Полная мощность для питания цеха S= P2/ cos φ2 .

Задача 4. В сборочном цехе машиностроительного завода установ­лены трехфазные электродвигатели трех типов. Для каждого типа зада­ны: номинальная (полезная) мощность Рном, коэффициент мощности

Таблица 14



Величина

Bapиант

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

Рном1, кВт

11

7,5

22

5,5

15

18,5

37

4

30

45

cos φ ном1

0,86

0,86

0,86

0,86

0,86

0,86

0,86

0,86

0,86

0.86

ηном1

0,87

0,86

0,89

0,87

0,76

0,88

0,9

0,84

0,9

0,91

n1, шт

15

10

14

8

10

10

2

10

5

1

Рном 2, кВт

7,5

30

1

15

45

11

18,5

22

37

5.5

сos φном2

0,86

0,86

0,86

0,86

0,86

0,86

0,86

0,86

0,86

0,86

ηном2

0,86

0,9

0,84

0,76

0,91

0,87

0,88

0,89

0,9

0,87

n2, шт

10

5

10

10

6

10

4

12

2

10

Рном3, кВт

22

11

7,5

37

5,5

15

4

30

45

18,5

cos φном3

0,86

0,86

0,86

0,86

0,86

0,86

0,86

0,86

0,86

0,86

ηном3

0,89

0,87

0,86

0,9

0,87

0,76

0,84

0,9

0,91

0,83

n3, шт.

8

10

15

6

20

10

5

5

2

1


cos φном и коэффициент полезного действия ηном и количество двига­телей n. Номинальное напряжение сети 380 В. Все двигатели работают в номинальном режиме. Определить необходимую мощность трансфор­матора для питания электродвигателей и выбрать его тип по табл. 18, могут быть установлены два трансформатора одинаковой мощности, работающие параллельно. Определить, с каким коэффициентом нагруз­ки будут работать трансформаторы, и вычислить первичный и вторич­ный токи и коэффициент полезного действия трансформатора при этом коэффициенте нагрузки. Дополнительные сведения о трансформаторе взять из табл. 7. Данные для своего варианта взять из табл. 14.

Кhello_html_m15b7b483.jpgакие величины можно определить из опыта короткого замыкания трансформатора? Начертите схему включения трансформатора и приборов для проведения такого опыта.

Указания: 1 См. решение типового примера 11.

2. Полную мощность, потребляемую электро­двигателями определяют по формуле S=Рномn/(cos φном ηном). 3. При установке двух трансформаторов все расчеты ведут для одного по половинной нагрузке.

Задача 5. Для освещения рабочих мест в целях безопасности применили лампы накаливания пони­женного напряжения 12, 24. 36 В. Для их питания установили однофазный понижающий трансформатор номинальной мощностью S ном, работающий с коэф­фициентам нагрузки kн. Номинальные напряжения обмоток Uном1 и Uном2; рабочие токи в обмотках I1 и I2. Коэффициент трансформации равен К. К трансформатору присоединили лампы накаливания мощностью Рл каждая в количестве nл. Коэффициент мощности ламп cos φ2 2=l,0. Схема присоедине­ния ламп к трансформатору приведена на рис. 98. Потерями в трансфор­маторе можно пренебречь. Используя данные для своего варианта, ука­занные в табл. 15, определить все неизвестные величины, отмеченные про­черками в таблице.

Каковы особенности внешней характеристики сварочного транс­форматора? Каким образом получают такую характеристику?

Указания: 1. См. решение типового примера 12. 2. Для ламп на­каливания cos φ2 =l,0, поэтому коэффициент нагрузки

kн= Рлnл/Sном

рис. 113

Задача 6. Аппаратный цех электротехнического завода потребляет активную мощность Р2 при коэффициенте мощности cos φ2,. Для питании потребителей цеха на подстанции установили трехфазные трансформа­торы с первичным напряжением Uном1. Однако энергосистема, ограни­чив потребление реактивной мощности до Qэ, называемой оптимальной, потребовала установить на низшем напряжении подстанции 380 В конденсаторы. Определить: 1) необходимую мощность конденсаторной батареи Qб и выбрать ее тип, пользуясь табл. 19; 2) номинальную мощность трансформатора на подстанции в двух случаях: а) до установки батареи, б) после установки батареи. На основании табл.7 выбрать тип трансформатора; 3)в обоих случаях определить коэффициент полезного действия трансформатора с учетом фактической нагрузки. Сделать заключение о целесообразности компенсации реактивной мощности потребителей цеха. Данные для своего варианта взять из табл.16.

Указания. 1. См. решение типового примера 13. 2. На подстанции возможна установка одного трансформатора или двух одинаковой мощности.

3. При выборе трансформаторов необходимо обеспечить коэффициент нагрузки kн равным 0,9-1,0. 4. Первичное напряжение U ном1 задано для выбора типа трансформатора.


Таблица 15

Номер

варианта

Sном, кВ·А

kн

Uном1,

В

Uном2,

В

I1,

А

I2,

А

К

Рл,

Вт

nл,

шт.

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

250

400

250

400

500

500

100

400

500

500

0.75

0,9

0,8

0,8 0,9

0,8

0,8

1,0

0,75 0,85 0,9

500

220

127

500 127 380

220

127

500

380 

220

12

24

24

12

36

12

36

36

36

36

24

24

0,75 1 ,63

0,91 3,15

0,6

1 ,12

0,8 0.71

0,75 1 ,45

15,6 15

16,7

7,5

33,3 18,7

11,1

8.34

11,8

13.35

31 ,7

10,6 10,6

10.6 18.35

10,6

13,9

9,18 20,8

25

60

40

100

15

40

40

25

100

100

60

60

25

40

8

15

2

10

5

5

2

4

6

4

17

6

8


Таблица 16

Номер

вари­анта

Р2

кВт


cos φ2

Qэ,

квар

Uном2,

В

Номер варианта

Р2

кВт

cos φ2

Qэ,

квар

Uном2,

В

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

1400 370

600

1000 220

2300

1700 750

160

1150

0,75

0,8

0,85

0,8

0,75

0,8

0.7

0,8

0,65

0,75

350

110

150

220

80

700 

350 

225

50 350

10

6

10

10

6

10

10

6

6

10

09

19

29

39

49

59

69

79

89

99

1500

700 2000 900 290 550 180 860 1500 300

0,77

0,75

0,65

0,75

0,8

0,88

0,75

0,7

0,8

0,75

330 200 1100 200

110 

150

50

280 400 110

10

6

10

10

6

6

6

10

10

10


Задача 7. На рис. 114 показана векторная ди­аграмма однофазного трансформатора при холостом ходе. На основании данных диаграммы, приведен­ных в табл.17 вариантов, определить: 1) коэффи­циент трансформации К; 2) потери в стали Рст, пренебрегая потерями на нагревание первичной об­мотки; 3) числа витков обеих обмоток при частоте тока питающей сети f=50 Гц. Приняв ток холостого хода составляющим 5% от номинального первично­го тока, найти номинальные токи в обмотках I ном1 и Iном2 и номинальную мощность трансформатора Sном

Пhello_html_m53c32f6d.jpgочему основной магнитный поток в магнитопроводе трансформа­тора остается неизменным при любой нагрузке? Выполнение какого ус­ловия необходимо для соблюдения такого постоянства потока?

Указания: 1. Потери в стали практически равны потерям холостого хода: P ст= U 1Ixcosφх. 2. Числа витков обмоток определяют из формул для E1 и E2, причем при холостом ходе E1U1, E2=Uном. 3. Номиналь­ная мощность трансформатора Sном= Uном2Iном2, где Iном2=

Рис. 114 KIном1.


Таблица 17

Номер варианта

U1,

B

Ix,

A

E2, B

Фm, Вб

φºх

Номер варианта

U1,

B

Ix,

A

E2,

B

Фm, Вб

φºх

10

500

0,15

36

0,002

85

60

500

0,12

24

0,0016

83

20

380

0,2

220

0,0015

80

70

380

0,25

127

0,0025

84

30

220

0,5

500

0,008

86

80

220

0,3

380

0,002

77

40

127

0,1

12

0,0012

78

90

127

0,16

24

0,001

75

50

660

0,18

24

0,0018

75

00

660

0,22

36

0,002

82


Задача 8. Трехфазный асинхронный электродвигатель с коротко-замкнутым ротором установлен для привода ленточного конвейера. Двигатель потребляет из сети мощность Р1, при номинальном напряже­нии Uном и номинальном токе Iном. Полезная мощность на валу равна Рном2- Коэффициент полезного действия двигателя ηном. Суммарные потери мощности в двигателе равны ∑Р Коэффициент мощности дви­гателя составляет cos φном. Двигатель развивает на валу полезный мо­мент Мном при частоте вращения ротора nном. При этом двигатель работает со скольжением sном. Частота вращения поля статора равна n1 .Частота тока во вращающемся роторе f2s; частота тока в сети f=50 Гц.

Используя данные, приведенные в табл. 18, определить все вели­чины, отмеченные прочерками в таблице вариантов.

Как изменится при увеличении нагрузки на валу двигателя частота вращения ротора n2 частота тока в роторе f2s и значение тока, потреб­ляемого двигателем из сети? Приведите соответствующие пояснения.

Указание. См. решение типового примера 15.

Таблица 18

Величина

Варианты

01

11

21

3 1

41

51

61

71

81

91

P1, кВт

22,6

20,4

5,18

5,36

11 ,36

Uном, В

380

380

220

220

380

220

220

380

380

Iном, А

12,5

16

38,8

17,6

22,1

Рном2, кВт

5,3

4,5

10

4,45

17,34

ηном

0,78

0,84

0,88

0,85

∑Р, кВт

2.6

0,86

3.06

1 ,36

cosφном

0,81

0,85

0,85

0,8

0,89

0,8

0,85

0,8

Мном, Н·м

29,5

45,2

226,8

nном2, об/ мин

2950

1440

950

730

950

Sном, %

4,0

2,0

2,67

n1, об/мин

3000

1000

1500

1500

750

f2s, Гц

1 ,3

2,0

2,5


Задача 9. Трехфазный асинхронный электродвигатель с коротко-замкнутым 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 поминальная мощность на валу Рном2. Суммарные потери в двигателе равны ∑Р; его к.п.д. ηном. Коэффициент мощности двигателя равен cosφном Двигатель развивает на валу вращающий момент Мном при частоте вращения ротора ηном2 Максимальный и пусковой моменты двигателя соответственно равны Мmax и Мном; способность дви­гателя к перегрузке Мmaxном , кратность пускового момента Мпном. Синхронная частота вращения магнитного ноля статора рав­на n1, скольжение ротора при номинальной нагрузке sном. Частота тока в сети f =50 Гц. Используя данные, приведенные в табл. 19, определить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов.

Какими способами осуществляется пуск асинхронных двигателей с короткозамкнутым и фазным ротором?

Указание. См. решение типового примера 15.

Таблица 19

Варианты

Величины

Варианты

02

12

22

32

42

52

62

72

82

92

Р1, кВт

59

4,70

33

12.5

Uном, В

380

660

380

220

660

380

220

I ном, 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

ηном

0,88

0,81

0,93

0,91

0,81

0,84

cosφном

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

ηном2, об/мин

960

980

1470

1425

2900

Мmax, Н·м

120,3

584,0

786

59

79,6

Мп, Н·м

428,8

-

350,8

109,4

59

57,9

Мmaх/Mном

2,2

2,2

2,2

2

2,2

2

Мпном

1,6

2

2,2

1,2

1 ,2

n1, об/мин

3000

1500

1000

1000

1500

3000

S ном, %

3,3

4

5

2

2


Задача 10. Трехфазный асинхронный электродвигатель с фазным ротором характеризуется следующими величинами: числа витков об­моток статора и ротора соответственно равны ω1 и ω2; обмоточные коэффициенты обмоток статора и ротора κ01 и κ02; амплитуда вращаю­щегося магнитного потока Фм. В каждой фазе обмоток статора и не­подвижного ротора наводятся э.д.с. Е1 и Е2. Число пар полюсов обмот­ки статора равно р. При вращении ротора со скольжением s в фазе об­мотки ротора наводится э.д.с. Е2s. Синхронная частота вращения поля равна n1; частота вращения ротора n2- Частота тока в роторе f2s , в сети f1=50 Гц. Используя данные, приведенные в таблице 20, определить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов. Пояснить влияние активного сопротивления цепи ротора на значение пускового тока и пускового момента. Начертить зависимость M=f (s) для двух значений сопротивления цепи ротора: R1 иR2, причем R1>R2. Указание. См. решение типового примера 16.

Таблица 20

Величины


Варианты


03


13


23

33

43


53

63

73

83

93

ω1

48

100

50

180

146

60

ω2

70

45

13

60

36

30

60

κ01

0,96

0,96

0,94

0,96

0,97

0,96

0,93

0,95

0,97

0,96

κ02

0,97

0,98

0,95

0,97

0,98

0,96

0,95

0,97

0,95

0,96

Фм, Вб

0,035

0,05

0,02

0,0055

0,006

Е1, В

200

1000

360

110

130

211

Е2, В

100

50

200

р

1

3

6

s, %

8

4

3

3

Е2s, В

4

5

8

2,1

n1, об/мин

1000

1000

1500

n2, об/мин

960

920

950

970

1440

1445

f2s, Гц

2,5

1,5

5


Задача 11. В табл. 21 задан тип трехфазного асинхронного элект­родвигателя с фазным ротором серии 4А. Номинальное напряжение двигателя 380 В. Используя данные о двигателях этой серии из табл. 20, определить: I) номинальную мощность Рном2; 2) синхронную частоту вращения n1, и частоту вращения ротора nном2; 3) поминальное скольжение sном; 4) номинальный ток Iном; 5) пусковой ток Iп; 6) мощность Р1, потребляемую из сети; 7) суммарные потери в двигателе ∑Р. Рас­шифровать условное обозначение двигателя.

Какие процессы происходят в асинхронном электродвигателе при увеличении его нагрузки на валу? Почему при этом возрастает по­требляемый двигателем ток?

Указание. См. решение типовых примеров 14, 15.

Таблица 21

Номер вари­анта

Тип двигателя

Номер вари-анта

Тип

двигателя

Номер вари-анта

Тип двигателя

01

4А100S4УЗ

44

4А132М2СУ2

84

4А250М8УЗ

14

4А250М4УЗ

54

4A90LУЗ

94

4АН250М8УЗ

24

4А100L2УЗ

64

100L6УЗ

34

4АР180М6УЗ

74

4AР100М4УЗ


Задача 12. Трехфазный асинхронный электродвигатель с коротко-замкнутым ротором имеет следующие номинальные характеристики: мощность Рном2; напряжение Uном; ток статора Iном; коэффициент полезного действия ηном; коэффициент мощности cos φном. Частота вращения ротора равна nном2 при скольжении sном. Синхронная частота вращения n1. Обмотка статора выполнена на p пар полюсов. Частота тока в сети f1, частота тока в роторе f2s. Двигатель развивает номиналь­ный момент Мном

Используя данные, приведенные в табл. 22, определить все величи­ны, отмеченные прочерками в таблице вариантов. Начертить зависи­мость вращающего момента асинхронного двигателя от скольжения и рассмотреть его работу в устойчивой и неустойчивой областях при увеличении нагрузки на валу.

Указание. См. решение типового примера 15.

Таблица 22

Величины

Варианты

05

15

25

35

45

55

65

7 5

85

95

Pном, кВт

4,5

100

18

20

5

Uном, В

380

220

380

660

380

220

220

380

Uном, А

10

114

30

21

70

8

ηном

0,83

0,86

0,85

0,91

0,88

0,89

0,9

0,89

0,86

cos φном

0,83

0,82

0,83

0,85

0,85

0,84

0,85

0,85

0,8

nном 2, об/мин

980

1450

950

2850

Sном, %

5

2

2.5

5

n1, об/мин

1000

1000

3000

750

1500

р

3

1

4

2

1

f1, Гц

50

100

50

50

50

100

50

f2s, Гц

2,5

1

2,5

4

2

Мном, Н·м

120

60


250


Задача 13. В трехфазном асинхронном электродвигателе с фазным ротором в каждой фазе ротора наводится в момент пуска э.д.с. Е2 и э.д.с Е.2s при вращении ротора со скольжением s. Активное сопротив­ление фазы ротора R2 не зависит от частоты. Индуктивное сопротивле­ние фазы неподвижного ротора равно х2, а вращающегося со скольже­нием s равно x2s. Частота тока во вращающемся ротора f2s, в сети — f1=50 Гц. Число пар полюсов двигателя равно р. Синхронная частота вращения магнитного поля равна n1, ротора — n2. В фазе обмотки ро­тора при пуске возникает пусковой ток I2п; ток в роторе при нормаль­ной работе равен I2. Используя данные, приведенные в табл. 23, опре­делить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов. На­чертить энергетическую диаграмму асинхронного двигателя и пояснить се особенности. Какую мощность называют электромагнитной?

Указание. См. решение типового примера 16.

Таблица 23

Величины

Варианты

06

16

26

36

46

56

66

76

86

96

Е2, В

120

250

750

125

150

E2s, В

6

5

10

3,6

s, %

3

2

4

4

4

R2, Ом

0,15

0,3

0,6

0,5

0,25

х1, Ом

0,5

1,5

0,5

2

2,5

x2S , 0м

0,04

0,1

0,06

0,02

0,015

f2s, Гц

2

1

1,5

р

4

2

1

4

3

n1, об/мин

1000

750

1500

n2, об/мин

720

2880

735

1440

I2п,A

95

449

371

231

I2, А

50

8,22


Задача 14. На рис. 115 приведены рабочие характеристики трех­фазного асинхронного электродвигателя, т. е. графики зависимостей от коэффициента нагрузки kн2ном2 частоты вращения ротора n2, полезного момента М, коэффициента полезного действия η и коэффици­ента мощности cos φ. Пользуясь характеристиками, определить для заданного в табл. 36 значения коэффициента нагрузки kн следующие величины: 1) полезный момент М, развиваемый двигателем на валу: 2) частоту вращения ротора n2; 3) коэффициент полезного действия η; 4) коэффициент мощности cosφ. Вычислить при заданной нагрузке: 1) полезную мощность (на валу) P2; 2) потребляемые из сети мощность Р1 и ток I1, 3) суммарные потери в двигателе ∑Р; 4) скольжение s.

Определить номинальную мощность Рном2, т.е полезную мощность при κ=1,0, номинальное скольжение sном

Почему при определении к.п.д. асинхронного двигателя не учиты­вают потери в стали ротора? Можно ли пренебречь этими потерями, если двигатель работает в режиме частых пусков?

hello_html_36ee2021.jpg



Указания: 1. Полезную мощность при заданной нагрузке можно


Рис. 115 определить из формулы вращающего момента, зная значение момента М и частоту вращения ротора n2. Таким же образом вычисляют номиналь­ную мощность, но значения М и n2 берут при κн = 1,0. 2. Потребляемую мощность Р1, вычисляют из формулы для к.п.д. двигателя. 3. Для опре­деления номинального скольжения из рабочих характеристик находят частоту вращения ротора n2. при κн=l,0.

Таблица 24

Номер варианта

κн

Номер варианта

κн

Номер варианта

κн

07

0,5

47

0,85

87

0,65

17

0,8

57

0,75

97

0,7

27

0,9

67

0,55

37

0,6

77

0,4


Задача 15. Для трехфазного асинхронного электродвигателя в табл. 25 даны следующие величины при номинальной нагрузке: суммар­ные потери мощности в двигателе ∑Р; коэффициент полезного действия η ном; синхронная частота вращения поля n1 и частота тока в роторе f2s. Частота тока в сети равна f1 = 50 Гц. Определить: 1) потребляемую Р1 и номинальную полезную Рном2 мощности; 2) скольжение sном; 3) частоту вращения ротора n ном2; 4) число пар полюсов двигателя р; 5) по­лезный вращающий момент Mном. Пользуясь табл. 21, указать тип дви­гателя и расшифровать его условное обозначение.

Как изменяются в роторе асинхронного двигателя частота тока f2s, индуктивное сопротивление x2s, э.д.с. E2s и ток I2 при увеличении на­грузки на валу? Приведите соответствующие формулы, пояснения и т. д.

Указания: 1. Номинальную полезную мощность находят из формулы для к.п.д.: ηномном/ (Рном2+∑Р) 2. Потребляемая мощность Р1ном2+∑ Р. 3. См. решение типового примера 15



Таблица 25

Номер вари-анта

∑Р, кВт

ηном

n1,

об/мин

f2s, Гц

Номер вари­анта

∑Р, кВт

ηном

n1,

об/мин

f2s, Гц

08

0,65

0,86

3000

2

58

0,76

0,84

1500

2,5

18

1,5

0,88

3000

1,67

68

2,14

0,875

1000

1,25

28

1,64

0,87

1500

1,07

78

1,22

0,86

750

1 ,33

38

3,33

0,9

1500

1,3

88

4,78

0,92

1000

0,75

48

4,11

0,9

750

0,67

98

2,4

0,885

1500

1 ,17


Задача 16. В табл. 26 задан тип трехфазного асинхронного элект­родвигателя с короткозамкнутым ротором серии 4А. Номинальное на­пряжение двигателя 380 В. Используя данные о двигателях этой серии, приведенные в табл. 21, определить: 1) номинальную мощность Рном2;

2) синхронную частоту вращения поля n1 и частоту вращения ротора nном 2 ; 3) номинальное скольжение sном; 4) поминальный ток Iном; 5, пусковой ток Iп; 6) мощность Р1, потребляемую из сети; 7) номиналь­ный Мном, пусковой Мп, и максимальный М maх моменты. Расшифровать условное обозначение двигателя.

Таблица 26

Номер вари-

анта

Тип двигателя

Номер вари-

анта

Тип двигателя

Номер вари-анта

Тип

двигателя

09

4А160S8/4УЗ

49

4A90L4V3

89

4АН250М8УЗ

19

4 A112М2СУЗ

59

4АН250М6УЗ

99

4A16ОМ8/4УЗ

29

4 AP180S4УЗ

69

4A180S4/2УЗ

39

4Al60S4/2y3

79

4А250М4УЗ


Для двухскоростных двигателей эти величины определить для каждой частоты вращении ротора, пояс­нить принцип действия асинхронного двигателя. Почему такой двига­тель называют асинхронным?

Указание. См. решение типовых примеров 14, 15.

Таблица 27

Величины

Варианты

10

20

30

40

50

60

70

80

90

00

Pном, кВт

11

30

37

15

5.5

15

7.5

18.5

45

2.2

Uном, В

380

660

380

380

660

380

660

380

660

380

nном2, об/мин

2900

1460

740

975

2880

1465

730

970

740

1400

ηном

0.88

0.9

0.9

0.875

0.87

0.865

0.86

0.87

0.91

0.8

cos φном


0.9

0.87

0.83

0.83

0.91

0.83

0.75

0.8

0.84

0.83

Iп/Iном

7.5

7.5

6

7

7.5

7.5

6.5

6.5

6

6

Мmaх/Мном

2.2

2.2

1.7

2.2

2.2

2.2

2.2

2.2

1.7

2.2

Мпном

1.6

2

1.2

2

2

2

1.8

2

1.2

2

Тип проводника

провод

кабель

провод

кабель

провод

кабель

провод

кабель

провод

кабель

Способ прокладки проводника

В трубе

открыто

В трубе

В земле

открыто

открыто

В трубе

В земле

открыто

открыто

Задача 17. Трехфазный асинхронный электродвигатель с (разным ротором имеет технические данные, приведенные в табл. 27. Пользуясь ими, определить следующие величины: I) номинальный Iном и пусковой Iп токи; 2) номинальный Мном, максимальный Mmах и пусковой Мп, моменты при номинальном напряжении; 3) кратность пускового тока Iп/Iном, кратность пускового момента Мпном и способность к перегрузке Мmaxном при снижении напряжения в сети на 10%. Возмо­жен ли в этом случае пуск двигателя при полной нагрузке? Пользуясь данными табл. 21, определить сечение алюминиевых проводников для питания электродвигателя. Тип проводника и способ его прокладки указаны в табл. 27.

В таблице вариантов заданы: номинальная мощность Рном2; номи­нальное напряжение Uном; частота вращения ротора nном2; к. п. д. двигателя ηном, коэффициент мощности cos φном; кратность пускового тока Iп/Iном, способность к перегрузке Мmaхном; кратность пуско­вого момента Мпном.

Какой вид имеет векторная диаграмма асинхронного двигателя? Пояснить с помощью векторной диаграммы, почему мал пусковой мо­мент асинхронного двигателя, несмотря на большой пусковой ток.

Указание. См. решение типового примера 15.

Задача 18. Генератор постоянного тока с независимым возбужде­нием используется для питания цепей автоматики станка с программным управлением, которые требуют постоянного напряжения. Генератор работает в номинальном режиме и отдает полезную мощность Pном2, при напряжении па зажимах Uном, развивая э. д. с. Е. Мощность первичного двигателя, вращающего генератор, равна Р1. Генератор отдает во внеш­нюю цепь ток нагрузки, равный току якоря Iном=Iа; ток в обмотке возбуждения Iв. Сопротивление нагрузки равно Rн, сопротивление обмотки якоря обмотки возбуждения Rв. Напряжение на обмотке возбуждения Uв. К. п. д. генератора равен ηном. Электрические потери в обмотке якоря Ра, в обмотке возбуждения Рв. Суммарные потери в ге­нераторе равны ∑Р. Схема генератора приведена на рис. 109. Используя данные, приведенные в табл. 28, определить величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов.

Пояснить сущность реакции якоря в генераторе, ее последствия и способы ограничения.

Указание. См. решение типового примера 17.

Задача 19. Электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением потребляет из сети мощность P1 и развивает на валу номинальную мощность Рном2 при напряжении Uном, и токе Iном. Ток в обмотке якоря Iа в обмотке возбуждения Iв. Номинальный вращаю­щий момент двигателя Мном при частоте вращения якоря nном. В якоре наводится противо-э. д. с. Е. Сопротивление обмотки якоря Rа, обмотки возбуждения Rв Суммарные потери мощности в двигателе ∑P. К. п. д. двигателя равен ηном. Используя данные двигателя, приведенные в табл. 29, определить все величины, отмеченные прочерками и таблице вариантов. Схема двигателя приведена на рис. 111. Начертить схему при­соединения двигателя к сети и описать назначение всех ее элементов. Пояснить процесс наведения противо-э. д. с. в якоре и ее роль при пуске двигателя.

Указание. См. решение типового примера 19.

Таблица 28

Величины

Варианты

01

11

21

31

41

51

61

71

81

91

Pном2, кВт

32

230

110

19

99

Uном, В

230

460

230

230

230

230

115

Е, В

243

233,6

Р1, кВт

110

40

23

Iном, А

139

820

1000

478

Rн, Ом

0,23

2,14

Rа, Ом

0,026

0,054

0,07

0,006

0,013

0,13

Rв, ОМ

46

100

18,5

11,5

44,5

110

46

Uв, В

115

230

115

115

230

115

230

230

ηном

0,87

0,9

0,9

0,9

Ра, Вт

1140

2500

Рв, Вт

1150

1150

132

287

110

∑Р, кВт

24

5

4.8

15

11

Iв, А

1,15

1

2,3

1,15

1

Задача 20. Генератор постоянного тока с параллельным возбуж­дением отдает полезную мощность Р2 при номинальном напряжении Uном. Сила тока в нагрузке равна Iн, ток в цепи якоря Iа, в обмотке возбуждения Iв. Сопротивление цепи якоря равно Rа, обмотки возбуж­дения Rв. Генератор развивает э. д. с. Е. Электромагнитная мощность равна Рэм. Мощность, затрачиваемая на вращение генератора, равна P1. Суммарные потери мощности в генераторе составляют ∑Р при коэф­фициенте полезного действия ηг. Потери мощности в обмотках якоря и возбуждения соответственно равны Ра и Рв. Схема генератора дана на

Таблица 29

Величины

Варианты

02

12

22

32

42

52

62

72

82

92

Р1, кВт

22

3,8

3,9

39,8

Рном2, кВт

3,2

20

18

35

20

Uном, В

110

1 10

440

220

Iном, А

50

100

36,4

90,5

34.5

Iа, А

86,5

35,4

35,4

Iв, А

4

10

5,5

1

1

Мном, Н·М

231

19,1

180

I 19

30.6

nном, об/мин

955

1000

1600

1600

1150

Е, В

210

100

437,8

432

103,1

Rа, Ом

0,05

0,093

0,2

0,282

0,111

Rв, Ом

80

110

110

110

22

∑Р, кВт

4

2

0.7

0,6

Ηдв

0,88


0,82

0,82

0,91

0.843


Таблица 30

Величины

варианты

03

13

23

33

43

63

73

83

93

Р2, кВт

20,65

2

11,8

21,56

Uном, В

220

220

115

430

220

Iн, А

98

48

102,6

17,4

Iа, А

2,9

2

Iв, А

100

50

20,3

Rа, Ом

0,15

0,2

0,07

0,25

Rв, Ом

110

110

18,9

215

Е, В

440

120

235

122,6

Рэм, кВт

22

Р1, кВт

2,55

14

25,36

23,45

∑Р, кВт

2,8

2,2

0,55

2,8

ηг

0,85

0,88

0,78

0,85

Ра, Вт

825

500

1500

Рв, Вт

690

860

440

Таблица 31

Величины

Варианты

04

14

24

34

44

54

64

7 4

84

94

Рном2, кВт

22

11

30

12

30

3,6

Мном, Н·м

28,65

191

213

200

78,4

nном, об/мин

985

1340

750

1433

1433

1200

Iном, А

113,6

79,5

159

56,8

18,8

Uном, В

220

220

220

220

220

Iа, A

18

108

55,7

150

Iв, A

5,6

1,1

2,5

1 ,5

9

0,8

Р1, кВт

25

4,14

12,5

35

34,9

∑Р, кВт

3

1,5

4,9

0,54

Η дв

0,8;

_

0,8

0,88


0,88




рис. 110. Используя данные о генераторе, приведенные в табл. 30, опре­делить вес величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов.

Какие три причины снижают напряжение на зажимах генератора с параллельным возбуждением при увеличении его нагрузки? Какой вид имеет его внешняя характеристика?

Указание. См. решение типового примера 18.

Задача 21. Электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением, работая в номинальном режиме, отдает полезную мощ­ность на валу Рном2 развивая при этом поминальный момент Мном при частоте вращения пном. Двигатель потребляет из сети номинальный ток Iном при напряжении Uном. Ток в обмотке якоря Iа, в обмотке воз­буждения Iв Потребляемая из сети мощность равна P1. Суммарные по­тери мощности в двигателе составляют ∑Р, его коэффициент полезного


Таблица 32

Номер вари­анта

Тип дви­гателя по табл.

Uном,

В

Рном, кВт

Номер вари -анта

Тип дви­гателя по табл.

22.

Uном, В

Рном, кВт

05

П-41

220

3,2

55

П-51

110

2,2

15

П-42

110

4,5

65

П-41

110

1,0

25

П-51

220

6,0

75

П-51

220

11,0

35

П-41

110

1,5

85

П-81

220

14,0

45

П-71

220

32,0

95

П-42

220

3,8


вhello_html_432c16fe.png табл. 31, определить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов. Схема двигателя приведена на рис. 111. Начертить схему присоединения двигателя к сети и пояснить назначение всех ее элементов. Пояснить вы­год формулы для электромагнитной мощно­сти и электромагнитного момента такого двигателя.

Указание. См. решение типового приме­ра 19.

Задача 22. Электродвигатели постоян­ного тока серии П имеют параллельную и последовательную обмотки возбуждения (рис. 116). Сведения о них приведены в табл. 10. Пользуясь этой таблицей, определить сле­дующие величины: потребляемую из сети мощность P1, коэффициент полезного дейст­вия двигатели ηдв; ток в параллельной об­мотке возбуждения Iв; ток в обмотке якоря Iа; противо-э. д. с. Е, наводимую в обмотке якоря; суммарные потери в двигателе Р. Данные для своего варианта взять из табл. 29.

Какие виды потерь имеют место в машине постоянного тока5 Приве­дите формулы для определения к. п. д. генератора и двигателя.


Таблица 33


Варианты

Величины

06

16

26

36

46

56

66

76

86

96


Pном 2, КВт

10

2,2

8,7

4

U ном, В

220

110

220

220

110

Iном, А

18.2

11

39,5

43,4

20

Iа, A

48

12

22

41,5

Iв, A

4,6

1

2

5

2

E, В

230.4

118,4

226,2

230

115

Rн Ом


10

5,07

Rа, Ом

0,21

0,7

0,23


0,45

0,15

Rв, Ом

44

110

47,8

55

ηг

0,8

0,85

0,87

0,83

0,87

0,85

Рдв, кВт

12

2,6

1 ,42

5

10


Указания: I. См. решение типового примера 10.2. В сопротивление цепи якоря входят сопротивления обмотки якоря Ra, обмотки добавоч­ных полюсов Rдоб, и последовательной обмотки возбуждения Rпос, т. е. Ra'=Ra+Rдоб+Rпoc . Например, для варианта 05: Rа' = 1,032+ +0,0328= 1,0643 Ом.

Зhello_html_m5be1bb4d.jpgадача 23. Генератор постоянного тока со смешанным возбуж­дением используется для питания временного поселка геологов. Работая в номинальном режиме, отдает полезную мощность Pном2 при напряжении Uном и токе нагрузке Iном . Параллельная обмотка включена на полное напря­жение генератора (рис. 117). Ток в цепи якоря Iа, в параллельной обмотке возбуж­дения Iв. Э. Д. С. генератора равна Е. Сопротивление нагрузки Rн. Сопротивление обмотки якоря равно Rа; сопротивлением последовательной обмотка пренебречь. Со­противление параллельной обмотки возбуждения Rв. Коэффициент полезного действия генератора равен ηг. Генератор приводится во вращение первичным двигателем мощно­стью Рдв. Используя номинальные данные генератора, приведенные в табл. 33. опреде­лить все неизвестные величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов. Начертить схему присоединения генератора к нагрузке и пояснить назначение ее элементов.

Почему генератор со сметанным возбуж­дением обеспечивает практически постоянное напряжение на зажимах при изменении нагрузки? Поясните его внеш­нюю характеристику.

Указание. См. решение типового примера 18.

Задача 24. Электродвигатель постоянного тока с последователь­ным возбуждением отдает полезную мощность P2 и потребляет из сети мощность Р1 при напряжении Uном. Двигатель развивает полезный момент М при частоте вращения якоря п. Сила тока в цепи якоря равна I, противо-Э.Д.С в обмотке якоря Е. Потери мощности в обмотках якоря и возбуждения равны Ра. Сопротивление обмоток якоря и возбуждения Ra-+Rпс В момент пуска двигатель потребляет из сети пусковой ток Iп. Коэффициент полезного действия двигателя равен ηдв. Используя данные, приведенные в табл. 40, определить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов.

Какой вид имеют графики изменения частоты вращения и момента двигателя с последовательным возбуждением? Пояснить, почему недопустима работа такого двигателя при малых нагрузка к. Схема двигате­ля дана на рис. 91.

Указание. См. решение типового примера 21.

Таблица 34

Варианты

Величины

07

1 7

11

3 7

47

57

67

77

87

97

Р2, кВт

44

21


15

10

P1, кВт

51 ,3

4,5

10

11

6,7

Uном, В

110

250

220

110

440

440

М, Н-м

290

35

20

310

48

79,5

880

n, об/мин

1800

1600

1200

510

1030

1200

I, A

205

39

45.5

33

100

E, В

208

417

Ра, Вт

2270

300

800

_

Ra+Rпс, Ом

0,55

0,13

0,74

0,054

0,03

Iп, А

400

η

0,85

0,84

0,70

0,91


0,78

0,905


Задача 25. Генератор постоянного тока с независимым возбуж­дением предназначен для питания приводного электродвигателя посто­янного тока металлорежущего станка с программным управлением (см. рис. 109). Генератор приводится во вращение двигателем переменного тока мощностью Р1. Номинальная мощность генератора Рном. Суммарные потери мощности в генераторе ∑Р при коэффициенте полезно действия генератора ηг. Генератор развивает электромагнитную мощ­ность Рэм и отдает и нагрузку ток Iном при напряжении Uном Сопротивление обмотки якоря равно Ra. Э.Д.С. генератора равна Е. Потери мощности в обмотке якоря Ра. Электромагнитный тормозной момент на валу генератора, преодолеваемый приводным двигателем, равен Мэм Частота вращения якоря равна пном. Используя данные генератора, приведенные в табл. 35, определить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов. Начертить схему такого генератора и пояснить назначение всех ее элементов. Вывести выражение для электромагнит­ного момента генератора.

Указание. См. решение типового примера 17.

Задача 26. Электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением потребляет ток I при напряжении Uном. Сопротивление обмотки якоря Ra, обмотки возбуждения Rв. Магнитный поток полюса равен Ф. На якоре уложены N проводников, образующих а пар парал­лельных ветвей. Число пар полюсов двигателя равно р.



Таблица 35

Величины

Варианты

08

18

28

38

48

58

68

78

88

98

P1, кВт

19

_

55

6

Pном , КВт


16

50

9

2,7

P, кВт


1

5

3

3

0,7

ηг

0,84

0,79

0,91

0,75

0,83

Pэм, КВт


5,41

52,4

9,74

3,07

Iном, А

23,4

69,5

78,3

21 ,7

U ном, В

230

115

115

230

230

Rа, Ом

0,3

0,9

0,7

E, В

241 ,1

251

124,4

131 ,4

Ра, Вт

424

2496

Мэм, Н·м

43

385

115

95

20,2

nном, об/мин

1450

1450

980

1300

980

1200


Используя данные, приведенные в табл. 36 вариантов, определить следующие величины: 1) токи в обмотке якоря Iа, и возбуждения Iв; 2) э.д.с в обмотке якоря Е; 3) частоту вращения n; 4) электромагнитный вращающийся момент Мэм . Схема электродвигателя приведена на рис.111. Начертить схему присоединения такого двигателя

Таблица 36

Номер варианта

Uном, В

I, А

Rа, Ом

Rв, Ом

Ф,

Вб

N

р

а

09

220

53,15

0,182

191

0,0095

496

2

2

19

220

24,1

0,643

298

0,006

812

3

3

29

220

35,6

0,303

298

0,006

522

2

2

39

220

14,6

1,48

372

0,0048

1218

4

2

49

220

35,7

0,376

250

0,0071

744

2

2

59

220

40

0,25

110

0,008

620

3

3

69

990

48,8

0,24

228

0,078

496

2

2

79

220

21 ,7

0,94

250

0,0071

1116

2

2

89

220

60

0,15

75

0,008

856

4

4

99

220

30,8

0,52

228

0,0078

744

2

2


к сети и пояснить назначение каждого элемента схемы. Описать особен­ности рабочих характеристик такого двигателя.

Указание. См. решение типового примера 20.

Задача 27. Электродвигатель постоянного тока с последовательным возбуждением (см. рис. 112) развивает на валу полезную номинальную мощность Рном. потребляя номинальный ток Iном при напряжении Uном- Якорь двигателя вращается с номинальной частотой nном. Со­противление обмотки якоря и последовательной обмотки возбуждения равно Rа +Rпс Пользуясь данными, приведенными в табл. 37 вариан­тов, определить: 1) мощность Р1 потребляемую из сети; 2) коэффициент полезного действия ηном; 3) пусковой ток Iп; 4) сопротивление пусково­го реостата Rp для ограничения пускового тока до двойного номиналь­ного; 5) номинальный вращающий момент Мном. Начертить схему при­соединения к сети такого двигателя и пояснить назначение каждого эле­мента схемы. Описать область применения таких электродвигателе».

Указание. См. решение типового примера 21.

Т а б л и ц а 37

Номер варианта

Pном,

кВт

U ном,

В

Iном,

А

nном. об/мин

Rа +Rпс

Ом

10

8

220

46

1200

0,51

20

17

220

92

1000

0,19

30

23

220

124

970

0,13

40

5,5

220

33

1200

0,82

50

12

220

67

1160

0,3

60

140

220

710

575

0,012

70

42

220

218

850

0,052

80

32

220

170

900

0,077

90

20

220

ПО

1400

0,16

00

10

220

60

650

0,45


hello_html_m3710de75.jpg


hello_html_531e12f0.jpg

hello_html_m377c01d9.jpg

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ № 3


Контрольная работа 3 содержит материал раздела «Электроника», состоит из одного теоретического вопроса и задачи на расчет выпрямителей. Прежде чем приступить к решению задач контрольной работы, следует изучить методические указания к решению задач данной темы.

Указания к ответу на теоретический вопрос.

Для правильного и качественного ответа следует изучить соответствующий материал из рекомендованной литературы. Ответ на вопрос должен быть конкретным с пояснением физической сущности работы того или иного устройства. При описании прибора или устройства следует обязательно пояснить свой ответ электрическими схемами, графиками и рисунками.

Во многих вопросах требуется сравнить различные электронные приборы с точки зрения особенностей их работы, отметить преимущества и недостатки, рассказать о применении. Так, при сравнении электровакуумных ламп и полупроводников следует отметить такие преимущества полупроводниковых приборов, как малые габаритные размеры, массу, механическую прочность, мгновенность действия (т. е. отсутствие накаливаемого катода), малую потребляемую мощность, большой срок службы и т.п. Наряду с этим надо указать их недостатки: зависимость параметров полупроводников от температуры окружающей среды и нестабильность характеристик (разброс параметров).

Указания к решению задачи 1

Задача 1 относится к расчету выпрямителей переменного тока, собранных на полупроводниковых диодах. Подобные схемы широко применяются в различных электронных устройствах и приборах. При решении задач следует помнить, что основными параметрами полупроводниковых диодов являются допустимый ток Iдоп, на который рассчитан данный диод, и обратное напряжение Uобр, выдерживаемое диодом без пробоя в непроводящий период.

Обычно при составлении реальной схемы выпрямителя задаются значением мощности потребителя Ро, Вт, получающего питание от данного выпрямителя, и выпрямленным напряжением Uо, В, при котором работает потребитель постоянного тока. Отсюда нетрудно определить ток потребителя Iо = Pо/Uо. Сравнивая ток потребителя с допустимым током диода Iдоп, выбирают диоды для схем выпрямителя. Следует учесть, что для однополупериодного выпрямителя ток через диод равен току потребителя, т.е. надо соблюдать условие Iдоп ≥ Iо. Для двухполупериодной и мостовой схем выпрямления тока через диод равен половине тока потребителя, т.е. следует соблюдать условие Iдоп ≥ 0.5Iо. Для трехфазного выпрямителя ток через диод составляет треть


тока потребителя, следовательно, необходимо, чтобы Iдоп ≥ hello_html_m51ce4be7.gifI0

Напряжением, действующее на диод в непроводящий период Ub, также зависит от той схемы выпрямления, которая применяется в конкретном случае. Так, для однополупериодного и двухполупериодного выпрямителя Ub = πUо = = 3.14 Uо, для мостового выпрямителя Ub = 2π Uо /2 = 1.57 Uо, а для трехфазного выпрямителя Ub = 2.1 Uо. При выборе диода, следовательно, должно соблюдаться условие Uобр ≥ Ub.

Рассмотрим примеры на составление схем выпрямителей.

Пример 1. Составить схему мостового выпрямителя, использовав один из четырех диодов: Д218, Д222, КД202Н, Д215Б. Мощность потребителя Ро = 300В, напряжение потребителя Uо = 200В.

Р е ш е н и е. 1. Выписываем из табл.38 параметры указанных диодов и записываем их в таблицу.

Типы диодов

Iдоп,. А

Uобр, В

Типы диодов

Iдоп, А

Uобр, В

Д218

0.1

1000

КД202Н

1

500

Д222

0.4

600

Д215Б

2

200


2. Определяем ток потребителя Iо = Pо/ Uо = 300/200 = 1.5 A.

3. Находим напряжение, действующее на диод в непроводящий период для мостовой схемы выпрямителя, Ub = 1.57 Uo = 1.57 * 200 = 314В.

4. Выбираем диод из условия Iдоп > 0.5Iо > 0.5 * 1.5 > 0.75 А, Uобр > UВ ≥ 314 В. Эти условиям удовлетворяет диод КД202Н: Iдоп = 1.0 > 0.75А; Uобр = 500 > 314В.

Диоды Д218 и Д222 удовлетворяют напряжению (1000 и 600 больше 314В), но не подходят по допустимому току (0.1 и 0.4 меньше 0.75А). Диод 215Б, наоборот, подходит по допустимому току ( 2 > 0.75А), но не подходит по обратному напряжению (200 < 314В).

5. Составляем схему мостового выпрямителя (рис 118). В этой схеме каждый из диодов имеет параметры диода КД202Н; Iдоп = 1А; Uобр = 500В.


hello_html_78ab8769.pnghello_html_109cd2f5.png


рис.118 рис. 119






КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 3

Ответь на вопрос своего варианта из табл. 39 Таблица 39

Номера вариантов

Вопросы

1.

Приведите классификацию фотоэлектронных приборов. Поясните смысл внешнего и внутреннего фотоэффекта.

2.

Опишите устройство фотоэлементов с внешним фотоэффектом, принцип действия. Приведите их характеристики. Укажите область применения.

3.

Объясните устройство фотоприемников с внутренним фотоэффектом (фоторезисторов) и принцип их работы. Приведите их характеристики и укажите применение.

4.

Объясните электрофизические свойства полупроводников. Электропроводность полупроводников и влияние примесей на их проводимость.

5.

Объясните образование и принцип действия электронно-дырочного (р-n) перехода полупроводников.

6.

Объясните устройство полупроводниковых диодов и принцип выпрямления ими переменного тока.

7.

Начертите вольт-амперную характеристику полупроводникового диода и поясните его основные параметры, показав их на характеристике.

8.

Объясните устройство биполярных транзисторов. Назначение электродов, принцип работы, применение.

9.

Начертите схему и объясните усилительные свойства транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером.

10.

Начертите и поясните входные и выходные характеристики транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером. Какие параметры транзистора можно определить по этим характеристикам?

11.

Объясните устройство полевых транзисторов, назначение электродов, принцип работы.

12.

Объясните устройство и принцип действия полупроводникового прибора с 4-слойной структурой – тиристора. Начертите и поясните его вольт-амперную характеристику.

13.

Начертите структурную схему выпрямителя переменного тока и поясните назначение ее составных частей. Приведите основные параметры выпрямителя.

14.

Начертите схему управляемого выпрямителя на тиристоре и поясните принцип ее работы.

15.

Начертите структурную схему электронного усилителя. Поясните назначение элементов схемы. Приведите классификацию усилителей.

16.

Основные технические показатели и характеристики электронных

усилителей. Определение коэффициента усиления.

Номера вариантов

Вопросы

17.

Объясните понятие усилительного каскада. Какие варианты связей могут быть между каскадами?

18.

Объясните понятие обратной связи и ее влияния на режимы работы усилителя. Приведите примеры.

19.

Начертите схему усилителя низкой частоты на транзисторе с RC-связями. Поясните назначение элементов схемы и принцип ее работы.

20.

Объясните назначение и применение усилителей постоянного тока (УТП). Начертите схему УПТ на транзисторах и поясните ее работу.

21.

Начертите схему электронного генератора типа RC на транзисторе, объясните принцип работы, укажите назначение элементов.

22.

Начертите схему LC-генератора синусоидальных колебаний с трансформаторной связью на транзисторе. Объясните принцип работы и назначение элементов схемы.

23.

Начертите схему транзисторного генератора пилообразного напряжения (ГПН). Объясните назначение элементов схемы, принцип работы и применение.

24.

Начертите структурную схему электронного осциллографа, объясните его назначение, принцип работы.

25.

Начертите схему электронно-лучевой трубки с электростатическим отклонением луча. Объясните принцип работы трубки и ее характеристики.

26.

Объясните устройство и технологию изготовления полупроводниковых и гибридных интегральных микросхем. Укажите их преимущества и применение в современных электронных приборах.

27.

Объясните принцип действия и поясните основные параметры электронных реле. Чем отличаются электронные реле от электромеханических?

28.

Объясните устройство точечных и плоскостных полупроводниковых диодов. Укажите в их применении.

29.

Начертите схему фотореле с фотоэлементом и электронной лампой - триодом. Объясните назначение элементов схемы и принцип работы.

30.

Начертите структурную схему биполярного транзистора типа p-n-p с источниками питания и поясните принцип его работы.


Задача 1а (варианты 1-10). Мостовой выпрямитель должен питать потребитель постоянным током. Мощность потребителя Ро, Вт, при напряжении питания Uо, В. Следует выбрать один из трех типов полупроводниковых диодов, параметры которых приведены в табл. 39., для схемы выпрямителя, и пояснить, на основании чего сделан выбор. Начертите схему выпрямителя. Данные для своего варианта взять из табл. 40


Таблица 40

Номера вариантов

Типы диодов

Ро, В

Uо, Вт

Номера вариантов

Типы диодов

Ро, Вт

Uо, В

1.

Д214

Д215Б

Д224А


300


40

6.

Д218

Д222

Д232Б


150


300

2.

Д205

Д217

Д302


100


150

7.

Д221

Д214Б

Д244


100


40

3.

Д243А

Д211

Д226А


40


250

8.

Д7Г

Д209

Д304


50


100

4.

Д214А

Д243

КД202Н


500


100

9.

Д242Б

Д224

Д226


120


20

5.

Д303

Д243Б

Д224


150


20

10.

Д215

Д242А

Д210


700


50



Задача 1б(варианты 1-10). Составить схему однополупериодного выпрямителя,. Использовав стандартные диоды,.. параметры которых приведены в табл. 38 Мощность потребителя Ро, Вт, с напряжением питания Uо, В. Пояснить порядок составления схемы для диодов с приведенными параметрами. Данные для своего варианта взять из табл. 41.

Таблица 41.

Номера вариантов

Типы диодов

Ро, Вт

Uо, В

Номера вариантов

Типы диодов

Ро, Вт

Uо, В

1.

Д217

40

250

6.

Д233

300

200

2.

Д215Б

150

50

7.

Д209

20

100

3.

Д304

100

50

8.

Д244А

200

30

4.

Д232Б

200

200

9.

Д226

30

150

5.

Д205

60

100

10.

КД202А

40

10


Задача 1а (варианты 11-20).Составить схему двухполупериодного выпрямителя, использовав стандартные диоды,. Параметры которых приведены в табл.38. Определить допустимую мощность потребителя, если значение выпрямленного напряжения Uо, В. Данные для своего варианта взять из табл. 42.

Таблица 42.

Номера

вариантов

Типы

диодов

Uо, В

Номера

вариантов

Типы

диодов

Uо, В

11.

Д218

300

16.

Д233Б

150

12.

Д7Г

80

17.

Д214Б

50

13.

Д244

20

18.

Д244А

30

14.

Д226

200

19.

Д205

100

15.

Д222

160

20.

Д215

120


Задача 1б(варианты 11-20). Трехфазный выпрямитель, собранный на трех диодах, должен питать потребитель постоянным током. Мощность потребителя Ро, Вт при напряжении Uо, В. Следует выбрать один из трех типов полупроводниковых диодов, параметры которых приведены в табл. 38. для схемы выпрямителя, и пояснить, на основании чего сделан выбор. Начертить схему выпрямителя. Данные для своего варианта взять из табл. 43.

Таблица 43.

Номера вариантов

Типы диодов

Ро, Вт

Uо, В

Номера вариантов

Типы диодов

Ро, Вт

Uо, В

11.

Д224

Д207

Д214Б


90


30

16.

Д305

Д302

Д222


100


40

12.

Д215А

Д234Б

Д218


100


400

17.

Д243А

Д233Б

Д217


600


200

13.

Д244А

Д7Г

Д210


60


80

18.

КД202А

Д215Б

Д205


150


150

14.

Д232

КД202Н

Д222


900


150

19.

Д231Б

Д242А

Д221


400


80

15.

Д304

Д244

Д226


200


40

20.

Д242

Д226А

Д224А


500


20


Задача 1а(варианты 21-30). Составить схему мостового выпрямителя, использовав стандартные диоды, параметры которых приведены в табл. 38. Мощность Ро, Вт, с напряжением питания Uо, В. Пояснить порядок составления схемы для диодов с приведенными параметрами. Данные для своего варианта взять из табл. 44.

Таблица 44.

Номера вариантов

Типы диодов

Ро, В

Uо, В

Номера вариантов

Типы диодов

Ро, Вт

Uо, В

21.

Д7Г

80

100

26.

Д207

30

100

22.

Д224

200

50

27.

Д302

250

150

23.

Д217

150

500

28.

Д243Б

300

200

24.

Д305

300

20

29.

Д221

250

200

25.

Д214

600

80

30.

Д233Б

500

400


Задача 1б (варианты 21-30). Двухполупериодный выпрямитель должен питать потребитель постоянным током. Мощность потребителя Ро, Вт, при напряжении Uо, В. Следует выбрать один из трех типов полупроводниковых диодов, параметры которых приведены в табл.38. для схемы выпрямителя, и пояснить, на основании чего сделан выбор. Начертить схему выпрямителя. Данные для своего варианта взять из табл. 45,46

Таблица 45.

Номера вариантов

Типы диодов

Ро, В

Uо, В

Номера вариантов

Типы диодов

Ро, Вт

Uо, В

21.

Д244Б

Д214

Д243Б


150


20

26.

Д243А

Д226

Д231Б


400


80

22.

Д218

Д221

Д214А


30


50

27.

Д224А

Д242

Д303


200


30

23.

Д302

Д205

Д244Б


60


40

28.

КД202Н

Д243

Д214А


300


60

24.

Д242А

Д222

Д215Б


150


50

29.

Д224

Д214Б

Д302


70


20

25.

Д7Г

Д217

Д242Б


20


150

30.

Д215А

Д231

Д234Б


800


120



Таблица 46

Типы

диодов

Iдоп, А

Uобр, В

Типы

диодов

Iдоп, А

Uобр, В

Д7Г

0.3

200

Д232

10

400

Д205

0.4

400

Д232Б

5

400

Д207

0.1

200

Д233

10

500

Д209

0.1

400

Д233Б

5

500

Д210

0.1

500

Д234Б

5

600

Типы

диодов

Iдоп, А

Uобр, В

Типы

диодов

Iдоп, А

Uобр, В

Д211

0.1

600

Д242

5

100

Д214

5

100

Д242А

10

100

Д214А

10

100

Д242Б

2

100

Д214Б

2

200

Д243

5

200

Д215

5

200

Д243А

10

200

Д215А

10

200

Д243Б

2

200

Д215Б

2

200

Д244

5

50

Д217

0.1

800

Д244А

10

50

Д218

0.1

1000

Д244Б

2

50

Д221

0.4

400

Д302

1

200

Д222

0.4

600

Д303

3

150

Д224

5

50

Д304

3

100

Д224А

10

50

Д305

6

50

Д224Б

2

50

КД202А

3

50

Д226

0.3

400

КД202Н

1

500

Д226А

0.3

300




Д231

10

300




Д231Б

5

300








Информационное обеспечение обучения: перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы


Основные источники:

  1. Зайцев В. А., Нестерова Т. А. Электротехника, электроснабжение, электротехнология и электрооборудование строительных площадок: учеб. пособие для СПО. – 2-е изд., испр. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 128с.

  2. Синдеев Ю.Г. Электротехника с основами электроники: уч. пособие. – изд. 12-е, доп. и перераб. – Ростов н/ Д : Феникс, 2010. – 407с.

  3. Электротехника и электроника: учебник для СПО / под ред. Петленко Б. И. _ М.: Издат. центр «Академия», 2003. – 320с.

  4. Андреев А.В., Горлов М.И. Основы электроники. – М.: Высшая школа, 2009

  5. Москатов Е. А. Основы электронной техники. – уч. пособие – Ростов н/Д: Феникс, 2010. – 378с.

  6. Чекалин Н.А. Руководство по проведению лабораторных работ по общей электротехнике. – М., 1983.

  7. Данилов И.А., Иванов П.М.. Общая электротехника с основами электроники. Учебник. Высшая школа.2008.

  8. Евдокимов Ф.Е.. Общая электротехника. Учебник. Высшая школа.2009.

  9. Березкина Т.Ф.. Сборник решения задач по общей электротехнике и основам электроники. 2007.

  10. Лоторейчук Е.А. Электротехника (Теоретические основы). 3-е издание. Высшая школа. 2009.

  11. Рекус Г.Г. Основы электротехники и электроники в задачах с решениями.

  12. Касаткин А.С., Немцов М.В. Общая электротехника. 2008.

  13. Фуфаева Л.И. Электротехника, М. «Академия» 2009 г.

  14. Ярочкина Г.В.Рабочая тетрадь по электротехнике, М.2006г.

  15. Касаткин А.С. Основы Электротехники. М. «Высшая школа», 2000 г.

  16. Новиков П.В., Кауфман В.Я., Толчеев О.В. Задачник по электротехнике, М «Академия», 2008 г.


Дополнительные источники:


  1. Данилов И.А., Иванов П.М. Дидактический материал по общей электротехнике с основами электроники. – М.: Мастерство, 2000.

  2. Литвинов А.И. Теоретические основы электротехники. - Методические указания и контрольные задания для студентов. – Екатеринбург, 2004.

  3. Панфилов Д.И. и др. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях. Практикум на Electronics Workbench. В 2 томах. Том 1. Электротехника.

  4. Гальперина М.В .Электротехника и электроника, М «Форум», 2009г.

  5. Сибикин Ю.Д., Сибикин М.Ю. «Электробезопасность при эксплуатации электроустановок промышленных предприятий», М. «ПрофОбрИздат» 2002 г.


Интернет-ресурсы:

  1. Web-версия электронного учебника "Основы электротехники и электроники"

  2. http://www.informika.ru/text/database/geom

  3. http://www.iqlib.ru/

  4. http://www. compositepanel.ru/

  5. http://www. school-collection.edu.ru/

  6. http://www.somit.ru/festival/index.htm

  7. http://www.fcior.edu.ru/

  8. http://www.profobrazovanie.org.ru/

  9. http://www.vashdom/ru/gost/


ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКЗАМЕНУ

  1. Электростатическое поле. Его характеристики

  2. 2.Конденсаторы.Устройство и виды

  3. Способы соединения конденсаторов

  4. Постоянный электрический ток. Основные характеристики

  5. Элементы электрической цепи

  6. Основные группы электроматериалов

  7. Закон Ома.

  8. I закон Кирхгоффа.

  9. II закон Кирхгоффа

  10. Виды и типы сопротивлений

  11. Способы соединения сопротивлений

  12. Закон Джоуля-Ленца

  13. Аккумуляторы. Назначение, устройство

  14. Заряд, разряд аккумулятора. Способы соединения.

  15. Электробезопасность. Основные факторы.

  16. Электробезопасность. Методы и средства защиты от эл. тока.

  17. Первая помощь пострадавшему от электричества.

  18. Переменный электрический ток. Основные характеристики.

  19. Получение однофазного тока. Устройство простейшего генератора.

  20. Элементы цепи переменного тока. Резистор.

  21. Элементы цепи переменного тока. Конденсатор.

  22. Элементы цепи переменного тока. Индуктивность.

  23. Электроизмерения. Основные виды погрешностей. Обозначение на шкале.

  24. Электроизмерения. Общее устройство приборов.

  25. Электроизмерения. Измерение тока и напряжения.

  26. Электроизмерения. Измерение мощности, Основной и косвенные методы.

  27. Электроизмерения. Измерение неэлектрических величин

  28. Трехфазный ток. Получение, основные достоинства.

  29. Соединение обмоток «Звезда».

  30. Соединение обмоток «Треугольник»

  31. Классификация электрических машин.

  32. Асинхронный генератор. Устройство, достоинства и недостатки.

  33. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Устройство, достоинства и недостатки.

  34. Двигатели постоянного тока. Виды и устройство.

  35. Трансформаторы. Устройство простейшего трансформатора.

  36. Специальные трансформаторы.

  37. Силовые трансформаторы.

  38. Синхронный генератор. Устройство.

  39. Графические обозначения элементов в схемах.

  40. P-N переход. Схема, работа.

  41. Полупроводники. Свойства, особенности и виды.

  42. Полупроводниковый диод. Схемы включения, назначение.

  43. Полупроводниковый транзистор. Схемы включения, назначение.

  44. Полупроводниковый тиристор. Схемы включения, назначение.

  45. Структурная схема выпрямителя

  46. Однополупериодная схема выпрямления.

  47. Двухполупериодная схема выпрямления.

  48. Мостовая однофазная схема выпрямления

  49. Мостовая трехфазная схема выпрямления.

  50. Основные логические элементы (И, ИЛИ, НЕ.)


Контроль и оценка результатов освоения Дисциплины


Контроль и оценка результатов освоения дисциплины осуществляется преподавателем в процессе проведения практических занятий и лабораторных работ, тестирования, а также выполнения студентами индивидуальных заданий.


Результаты обучения

(освоенные умения, усвоенные знания)

Формы и методы контроля и оценки результатов обучения

Умения:


- читать электрические схемы;


Наблюдение и оценка на практическом занятии.

Оценка выполнения практических работ.

Оценка выполнения дифференцированной самостоятельной работы

Оценка выполнения и защиты презентации

Зачет в форме тестирования.

- вести оперативный учет работы энергетических установок;


Наблюдение и оценка на практическом занятии.

Оценка выполнения практических работ.

Оценка выполнения дифференцированной самостоятельной работы

Оценка выполнения и защиты презентации

Зачет в форме тестирования.

Знания:


основы электротехники и электроники;


Наблюдение и оценка на практическом занятии.

Оценка выполнения практических работ.

Оценка выполнения дифференцированной самостоятельной работы

Тестирование


устройство и принцип действия электрических машин и трансформаторов;


Наблюдение и оценка на практическом занятии.

Оценка выполнения практических работ.

Оценка выполнения дифференцированной самостоятельной работы

Тестирование

устройство и принцип действия аппаратуры управления электроустановками


Наблюдение и оценка на практическом занятии.

Оценка выполнения практических работ.

Оценка выполнения дифференцированной самостоятельной работы

Тестирование – Зачет.


Формы оценки результативности обучения для зачета:

- накопительная система баллов, на основе которой выставляется итоговая отметка;

или

- традиционная система отметок в баллах за каждую выполненную работу, на основе которых выставляется итоговая отметка.


Оценка индивидуальных образовательных достижений по результатам текущего контроля и промежуточной аттестации проводится в соответствии с универсальной шкалой (таблица)

Процент результативности

(правильности ответов)

Качественная оценка индивидуальных образовательных достижений

Балл (отметка)

Вербальный аналог

90 - 100

5

отлично

80 - 89

4

хорошо

70 - 79

3

удовлетворительно


1



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

Автор
Дата добавления 22.10.2015
Раздел Другое
Подраздел Другие методич. материалы
Просмотров938
Номер материала ДВ-087630
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