Методические указания по выполнению индивидуальных практических заданий по дисциплине ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА По теме: «Определение основных параметров машины переменного тока»

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Югорский государственный университет» (ЮГУ)

СУРГУТСКИЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИКУМ

(филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего образования «Югорский государственный университет»

(СНТ (филиал) ФГБОУ ВО «ЮГУ»)

Методические указания по выполнению индивидуальных практических заданий по дисциплине

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

По теме: «Определение основных параметров  машины переменного тока»

                                                               Разработала: Н.В. Крживицкая

                                                            2016

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

При освоении дисциплины ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА студенты знакомятся с процессами, происходящими в электрических цепях постоянного и переменного тока; изучают устройство и принципы действия электроизмерительных приборов, электрических машин и трансформаторов; полупроводниковых приборов. Изучают дисциплину общепрофессионального цикла «Электротехника и электроника» на 2 курсе.

Методические указания к выполнению практических работ включают перечень практических работ, обязательных для выполнения; критерии оценивания; методические указания и примеры решения типовых задач; а также список рекомендуемых источников информации

Задания на практическую работу содержат варианты практических работ. Каждая практическая работа составлена в 30 вариантах и состоит в решении задач расчетного характера.

Самостоятельное выполнение расчетов является одним из важнейших этапов усвоения дисциплины «Электротехника и электроника», на котором приобретаются навыки пользования соответствующими расчетными зависимостями и, что особенно важно, достигается отчетливое понимание их физического смысла.

Цель индивидуальной практической работы.

 

Целью индивидуальной работы является развитие у студентов самостоятельного творческого мышления в области теории и расчета электромеханических преобразователей энергии.

Знание и понимание дисциплины, умение применять свои знания на практике, а главное, самостоятельное творческое мышление студента наиболее полно выявляется при решении им специально подобранных задач. Поэтому для каждого студента умение решать задачи является одним из главных требований при  изучении дисциплины.

К решению каждой задачи следует приступать только после изучения соответственного раздела теоретического курса в объеме учебной программы по одному из рекомендованных в ней источников.

Перед самостоятельным решением задачи практического задания рекомендуется разобрать ход решения нескольких типовых задач.

При таком подходе к изучению дисциплины знание и понимание предмета трансформируется в специфическое сознание и развивается самостоятельное аналитическое творческое мышление.

 Требования к оформлению практических работ:

1.            Вариант практической работы определяется порядковым номером студента в журнале учебных занятий.

2.            Практическая работа выполняется в тетради для домашних индивидуальных практических заданий  в клетку. На титульном листе должны быть написаны: название работы, дата выполнения и номер  варианта студента.

3.            Приступая к решению задачи, студент должен изучить ее условие; уяснить, какие величины являются заданными и какие искомыми; кратко записать условие задачи; вычертить электрическую схему, соответствующую условию задачи, и показать на ней заданные и искомые величины, а также направление токов. Графическая часть задания (схемы, кривые, векторные диаграммы) – карандашом с применением чертежных инструментов. При выполнении схем необходимо пользоваться условными графическими обозначениями, установленными ГОСТами.

4.            Выполнение заданий должно сопровождаться краткими пояснениями.

5.             При выполнении заданий следует принимать Международную систему единиц измерения - СИ. Буквенные обозначения единиц измерения ставятся только возле окончательного результата и в скобки не заключаются, например, 120 В; 13 А; 100 Вт.

Критерии оценивания

 Каждая работа оценивается по универсальной шкале. Процент результативности по количеству баллов и критерии оценивания приводится на каждое практическое задание.

Технология оценивания направлена на измерение освоенных отдельных знаний и умений и предполагает индивидуальный подход к оцениванию подготовленности обучающегося по критериям соответствия освоенным компетенциям:

- обучающийся может выполнять конкретную деятельность (1 балл);

- может, но выполняет не в полном объеме (0,1 -0,9 баллов);

- еще не может выполнять (0 баллов).

Учитываются следующие основные требования - уровень знаний и умений, позволяющий решать практические задачи, уровень практических навыков и отношение к объекту деятельности.

На оценку влияют также уровень (полнота и аккуратность) оформления работы, владение Международной системой единиц измерения - СИ.

Критерии пятибалльной оценки:

- оценка «5» (отлично) выставляется за задание, выполненное на 90 – 100 % при условии методически и арифметически верного решения, четкого и аккуратного оформления работы;

- оценка «4» (хорошо) выставляется за задание, выполненное на 80 – 89,9 %, при условии методически верного решения, при наличии незначительных ошибок;

- оценка «3» (удовлетворительно) выставляется за задание, выполненное на 70 – 79,9 %, при наличии незначительных ошибок в методике расчетов, которые, однако, искажают результат работы;

- оценка «2» (неудовлетворительно) выставляется за выполнение задания с существенными ошибками в методике расчетов. Либо при неполном (менее 69,9 %) решении, не дающим представления о системности знаний студента по данному вопросу.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ  по теме: Определение основных параметров машины переменного тока

Эта задача относится к теме "ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА". Для ее решения надо знать принцип действия асинхронного двигателя и зависимости между электрическими величинами, характеризующими его работу.

Данная работа дает возможность проверить

знания:

- конструкции электрических машин, их параметров и характеристик.

- условия эксплуатации и критерии выбора электрических машин.

умения:

- определять расчетным путем основные параметры электрических машин.

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕМЕ

Трехфазный ток, протекающий по обмотке статора двигателя создает вращающееся магнитное поле, частота вращения которого зависит от числа пар полюсов и частоты тока f₁, в статоре,

Возможные частоты вращения магнитного поля статора при частоте тока f₁ и различном числе пар полюсов приведены в таблице 5

Таблица 8- Возможные частоты вращения магнитного поля статора при частоте тока f₁ =50 Гц и различном числе пар полюсов

р  (число пар полюсов)	1	2	3	4	5	6
n1, об/мин	3000	1500	1000	750	600	500

Частота вращения ротора п₂ всегда меньше частоты вращения магнитного поля статора. Это отставание характеризуется скольжением S, равным

При работе двигателя под нагрузкой скольжение составляет несколько процентов, в момент пуска - 100 %.

Полезный вращающий момент на валу двигателя определяется по формуле

где

Р₂, Вт - полезная механическая мощность;

п₂, об/мин. - частота вращения вала ротора двигателя.

В настоящее время промышленность выпускает асинхронные двигатели серии 4А мощностью от 0,06 до 400 кВт.

Обозначение типа двигателя расшифровывается так:

4 - порядковый номер;

А - наименование вида двигателя - асинхронный;

Н - обозначение двигателя защищенного исполнения; отсутствие знака означает закрытое обдуваемое исполнение;

А - станина и щиты из алюминия; X - станина алюминиевая, щиты чугунные;

отсутствие знаков означает, что станина и щиты чугунные или стальные;

50... 355 - высота оси вращения;

S, L, М - установочные размеры по длине станины ( S - самая короткая станина;

М - промежуточная;   L - самая длинная );

 2,4,6,8, 10,12 - число полюсов;

У - климатическое исполнение двигателя ( для умеренного климата);

3 - категория размещения (3— для закрытых не отапливаемых  помещений; I -для работы на открытом воздухе).

Пример 1

Расшифровать условное обозначение двигателя типа 4АН200М4УЗ. Это двигатель четвертой серии, асинхронный, защищенного исполнения, станина и щиты из чугуна, с высотой оси вращения 200 мм, с установочным размером М по длине станины (промежуточный), четырехполюсный, для районов умеренного климата, третья категория размещения.  

Пример 2

Расшифровать условное обозначение двигателя типа 4А100L8УЗ. Это двигатель четвертой серии, асинхронный, закрытый обдуваемого исполнения, станина и щиты из чугуна, с высотой оси вращения 100 мм, с установочным размером L по длине станины (самая длинная станина), восьмиполюсный, для районов умеренного климата, третья категория размещения.  

Пример 3

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором изготовлен на номинальное напряжение 220/380В. Двигатель подключен к сети с напряжением U_1ном =380В, нагрузка на его валу номинальная. Известны величины:

Ø   I_1ном= 9,15 А - номинальный ток, потребляемый двигателем из сети;

Ø    ⁼ 82% - номинальный коэффициент полезного действия;

Ø   cos φ = 0,81 - номинальный коэффициент мощности;

Ø   S_ном ⁼ 5% - номинальное скольжение;

Ø   p= 3 — число пар полюсов;

Ø  -f₁ = 50 Гц - частота тока сети;

Ø    - способность двигателя к перегрузке;

Ø    - кратность пускового момента;

Ø      - кратность пускового тока.

Определить:

- схему включения обмоток статора двигателя;

- Р_1ном — мощность, потребляемую двигателем из сети;

- Р_2ном - номинальную мощность на валу двигателя;

- ∑Р_ном — суммарные  потери мощности в двигателе при номинальном режиме;

- n₁ - частоту вращения магнитного поля статора;

- n_2ном - номинальную частоту вращения ротора;

- f₂- частоту тока в роторе;

- М_ном, М_пуск М_мах - номинальный, пусковой и максимальный моменты на валу

двигателя;

- I_1п - пусковой ток, потребляемый двигателем из сети.

Подсчитать при номинальной нагрузке на валу величину номинального  и пускового  тока при напряжении сети   Какова будет схема включения обмоток статора двигателя в этом случае?

Решение

1. Двигатель изготовлен на номинальное напряжение 220/380 В. Это значит, что при  подключении к сети с U_1ном=220В обмотки его статора должны быть соединены по схеме "треугольник

2. Номинальная мощность, потребляемая двигателем из сети.

1.Номинальная мощность на валу двигателя:

4. Суммарные потери мощности в двигателе при номинальном режиме работы:

5. Частота вращения магнитного поля статора:

6. Частота вращения ротора при номинальном режиме работе:

                        

7. Частота тока в роторе: f₂=f₁ ^.S_ном=50 ^. 0,05=2,5Гц

8. Номинальный момент на валу двигателя:

9. Пусковой момент на валу двигателя: М_п=К_п ^.М_ном=2 ^. 40,2=80,4Н ^.м.

10. Максимальный момент на валу двигателя:

М_мах = К_м ^. М_ном = 2,5 ^. 40,2 = 100,5 Н ^. м.

11. Пусковой ток двигателя: I_1п=К₁ ^.I_1ном =6 ^. 9,15=54,9 А.

12. При номинальном напряжении сети  обмотки двигателя для работы в номинальном режиме работы должны быть соединены по схеме "треугольник". В этом случае номинальный ток будет:

13. Значение пускового тока: .

Можно заметить, что токи  и  возросли по сравнению с токами  и в раз, т.к. напряжение, подводимое к двигателю стало в раз меньше

ЗАДАНИЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ .

Практическая работа составлена в 30 вариантах и ее выполнение обучающимися рассчитано на 2 учебных часа.

Таблица № 9 - Критерии оценивания практического задания

Оцениваемый параметр	Максимальный балл
Записал условие задачи с указанием единиц измерения физических величин	2
Указана цель каждого этапа решения задания	7
Определил высоту оси вращения h	1
Определил число полюсов 2р	1
Рассчитал скольжение при номинальной нагрузке  Sном	1
Рассчитал номинальный момент на валу Мном, начальный пусковой Мпуск и максимальный Ммах моменты	3
Рассчитал потребляемую двигателем из сети мощность Р1ном	1
Определил суммарные потери мощности в двигателе при номинальном режиме ∑Рном	1
Определил номинальный I1ном  и пусковой I1п токи в питающей  сети	2
Сделан вывод по работе	1
ИТОГО:	20

Оценка результатов выполнения задания производится в соответствии с универсальной шкалой:

Процент результативности (правильных ответов)	Кол-во баллов	Качественная оценка индивидуальных образовательных достижений
		балл	вербальный аналог
90 ÷ 100	18 - 20	5	отлично
80 ÷ 89,9	16 - 17	4	хорошо
70 ÷ 79,9	14 - 15	3	удовлетворительно
менее 70	менее 14	2	не удовлетворительно

Задание № 2 Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором серии 4А имеет технические данные, приведенные в таблице 10. Определить высоту оси вращения h, число полюсов 2р, скольжение при номинальной нагрузке  S_ном, номинальный момент на валу М_ном, начальный пусковой М_пуск и максимальный М_мах моменты, потребляемую двигателем из сети мощность Р_1ном, суммарные потери мощности в двигателе при номинальном режиме ∑Р_ном, номинальный I_1ном  и пусковой I_1п токи в питающей  сети при соединении обмоток статора «звездой»  и «треугольником».

Таблица 10 - Исходные данные к заданию практической работы № 2

Вариант	Тип двигателя	Р2ном, кВт	n2ном , об/мин	ηном ,%	cosφ1ном				U1ном, В	Схема соединения обмоток статора
1	4А200М6У3	22,0	975	90,0	0,90	2,4	1,3	6,5	220/380	∆
2	4А355М10У	110,0	590	93,0	0,83	1,8	1,0	6,0	380/660	Υ
3	4А250S2У3	75,0	2960	91,0	0,89	2,5	1,2	7,5	220/380	Υ
4	4А315S12У3	45,0	490	90,5	0,75	1,8	1,0	6,0	380/660	∆
5	4А180М4У3	30,0	1470	91,0	0,90	2,0	1,4	6,5	220/380	∆
6	4А315S8У3	90,0	740	93,0	0,85	2,3	1,2	6,5	380/660	Υ
7	4А250М6У3	53,0	985	91,5	0,89	2,1	1,2	6,5	220/380	∆
8	4А132М2У3	11,0	2900	88,0	0,90	2,8	1,7	7,5	380/660	Υ
9	4А180М8У3	15,0	730	87,0	0,82	2,0	1,2	6,0	220/380	Υ
10	4А315S4У3	15,0	730	87,0	0,82	2,0	1,3	6,0	380/660	∆
11	4А160М2У3	18,5	2940	88,5	0,92	2,2	1,4	6,5	220/380	∆
12	4А132М4У3	11,0	1460	84,5	0,87	3,0	2,2	7,5	380/660	Υ
13	4А250S8У3	37,0	735	90,0	0.83	2,0	1,2	6,0	380/660	∆
14	4А132М6У3	7,5	970	85,5	0,81	2,5	2,0	6,5	220/380	∆
15	4А160М4У3	18,5	1465	89,50	0,88	2,2	1,4	7,0	220/380	Υ
16	4А200L2У3	45,0	2945	91,0	0,90	2,2	1,4	7,5	380/660	Υ
17	4А315S12У3	55,0	490	91,0	0,75	1,8	1,0	6,0	380/660	∆
18	4А160М6У3	15,0	975	87,5	0,87	2,0	1,2	6,0	380/660	∆
19	4А100L2У3	5,5	2880	87,5	0,91	2,2	2,0	7,5	380/660	Υ
20	4А200L4У3	45,0	1475	92,0	0,90	2,5	1,4	7,0	220/380	∆
21	4А280М6У3	90,0	985	92,5	0,89	2,2	1,4	5,5	220/380	Υ
22	4А355S12У3	75,0	490	91,5	0,76	0,8	1,0	6,0	380/660	∆
23	4А200L8У3	22,0	730	88,5	0,84	2,0	1,2	5,5	220/380	Υ
24	4А200М8У3	18,5	735	88,5	0,84	2,2	1,2	5,5	380/660	∆
25	4А355S8У3	132,0	740	93,5	0,85	2,2	1,2	6,5	380/660	∆
26	4А90L6У3	1,5	935	75,0	0,74	2,2	2,0	4,5	220/380	Υ
27	4А90LВ8У3	1,1	700	70,0	0,68	1,9	1,6	3,5	220/380	Υ
28	4А132S6У3	5,5	965	85,0	0,80	2,5	2,0	6,5	380/660	∆
29	4А180S2У3	22,0	2940	88,5	0,91	2,2	1,4	7,5	220/380	Υ
30	4А100L4У3	40,0	1430	84,0	0,84	2,4	2,0	6,0	380/660	∆

 

 

 

Рекомендуемые источники информации

Основные источники:

1.                 Морозова Н.Ю. Электротехника и электроника: учебник /Н.Ю. Морозова. – М.: Издательский центр «Академия», 2010. -256с.

2.                 Алиев И.И. Электрические аппараты: справочное пособие. / И.И. Алиев, М.Б. Абрамов, - М.: «РадиоСофт», 2014. – 256с.

3.                 Евдокимов Ф.Е. Общая электротехника: учебн. пособие / Ф.Е. Евдокимов. - М.: Энергия, 2010. -  352с.

4.                 Иванов И.И.. Электротехника. Основные положения, примеры, задачи: учебник / И.И. Иванов, А.Ф. Лукин, Г.И. Соловьев. - СПб.: Издательство «Лань». – 2010. - 193с.

5.                      Кацман М.М. Сборник задач по электрическим машинам: Учеб. пособие для студентов учреждений сред. проф. образования. - /Марк Михайлович Кацман. - М.: Издательский центр «Академия», 2010. - 160с.

6.                 Кацман М.М. Электрические машины: справочник / М.М. Кацман. - М.: Aкадемия, 2011. - 496с.

7.                 Кацман М.М. Электрические машины: Учеб. для учащихся электротехн. спец. техникумов. - /М.М. Кацман. - М.: Высшая школа, 2012. - 463с.

8.                 Кацман М.М.Сборник задач по электрическим машинам: учебн. пособие / М.М. Кацман. - М.: Aкадемия, 2013. - 164с.

Дополнительные источники:

9.                 http://elektroinf.narod.ru/ Библиотека электроэнергетика

10.             http://www.elektroshema.ru/  Электричество и схемы

11.             http://city-energi.ru/about.html  Все о силовом электрооборудовании - описание, чертежи, руководства по эксплуатации

12.             www.ElectricalSchool.info Школа для электрика. Статьи, советы, полезная информация по устройству, наладке, эксплуатации и ремонту электрооборудования