МУ для заочников Основы электротехники. Методические указания по изучению дисциплины и выполнению контрольных заданий для учащихся заочников 3 курса

• Название: Методические указания по изучению дисциплины и выполнению контрольных заданий для учащихся заочников 3 курса
• Анкор: МУ для заочников Основы электротехники.docx
• Дата: 10.02.2017
• Размер: 1.07 Mb.
• Имя файла: МУ для заочников Основы электротехники.docx
• Тип: Методические указания; #2529
• страница: 10 из 15

Пример 20. Четырехполюсный двигатель с параллельным возбуждением (рис.90) присоединен к сети с U_ном=110В и потребляет ток I=157 А. На якоре находится обмотка с сопротивлением R_а=0,0427 Ом и числом проводников N=360, образующих четыре параллельных ветви (а=2). Сопротивление обмотки возбуждения R_в=21,8 Ом. Магнитный поток полюса Ф= 0,008 Вб. Определить: 1) токи в обмотках возбуждения I_в и якоря I_а; 2) противо-э. д. с. Е; 3) электромагнитный момент M_эм; 4) электромагнитную мощность R_эм; 5)частоту вращения якоря n; 6) потери мощности в обмотках якоря Р_а и возбуждения Р_в.




Решение. 1. Токи в обмотках возбуждения и якоря

I_в = U_ном /R_в = 110/21,8 = 5,05 А;

I_а = I - I_в = 157 - 5,05 = 151,95 А.

2. Противо-э. д. с. в обмотке якоря

E =U_ном_- I_аR_а = 110 - 151,95 0,0427 =103,5 В.

3. Электромагнитный момент

M_эм =

4. Электромагнитная мощность

Р_эм = ЕI_а = 103,5·151,95 = 15 727 Вт = 15,727 кВт.

Зная Р_эм, можно найти электромагнитный момент по формуле

М_э = Р_эм /w = Р_эм /=60·15 727/ (2·3,14·2156) = 69,7 Н·м,

что и было получено выше.

Здесь частота вращения якоря

n =

5. Потери мощности в обмотках якоря и возбуждения:

Р_а = R_а = 151,95²· 0,0427=986 Вт;

Р_в = U_номI_в = 110·5,05 = 555,5 Вт.

Пример 21. Электродвигатель постоянного тока с последовательным возбуждением (рис. 91) присоединен к сети с напряжением U_ном = 110 В и вращается с частотой n= 1500 об/мин, Двигатель развивает полезный момент (на валу) M=120 Н·м. К. п. д. двигателя η_дв = 0,84. Суммарное сопротивление обмоток якоря и возбуждения R_а+-R_пс= 0,02 Ом. Определить: 1) полезную мощность Р₂; 2) потребляемую мощность Р₁; 3) потребляемый из сети ток I; 4) сопротивление пускового реостата, при котором пусковой ток ограничивается до 2,5I; 5) противо-э. д. с. в обмотке якоря.

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

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

2. Мощность, потребляемая из сети:

Р₁= P₂ /η_дв = 18,85/0,84 = 22,44 кВт.

3. Ток, потребляемый из сети:

I=Р₁/ U_ном= 22,44·1 000/110 = 204 А.

4. 
   Необходимое сопротивление пускового реостата
   

R_Р = U_ном /(2,5 I) - (R_а + R_пс) = 110/(2,5·204) - 0,02 = 0,196 Ом.

4. 
   Противо-э. д. с. в обмотке якоря
   

E = U_ном -I(R_а+R_пс) = 110-204·0,02 = 105,9 В.

Контрольная работа

Задание 2

Задача 1. К трехфазному трансформатору с номинальной мощностью S_ном и номинальными напряжениями первичнойU_ном и вторичной U_{ном 2} обмоток присоединена активная нагрузка Р₂при коэффициенте мощности соs φ₂. Определить: 1) номинальные токи в обмотках U_ном1 и U_ном2; 2) коэффициент нагрузки трансформатора k_н;3) токи в обмотках I₁ и I₂ при фактической нагрузке; 4) суммарные потери мощности при номинальной нагрузке; 5) коэффициент полезного действия трансформатора при фактической нагрузке. Данные для своего варианта взять из табл. 23. Недостающие величины взять из табл. 18.

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

Указание. См. решение типового примера 11.

Таблица 23

Номер варианта	Sном кВ·А	Uном1 кВ	Uном2 кВ	Р2 кВт	соs φ2	Номер варианта	Sном кВ·А	Uном1 кВ	Uном2 кВ	Р2 кВт	соs φ2
01 11 21 31 41	1000 160 100 250 400	10 6 6 10 10	0,69 0,4 0,23 0,4 0,4	850 150 80 200 350	0,95 1,0 0,9 0,85 0,92	51 61 71 81 91	630 40 1600 63 630	10 6 10 10 10	0,69 0,23 0,4 0,23 0,4	554 35 1400 56 520	0,88 1,0 0,93 1,0 0,9

Задача 2. Для питания пониженным напряжением цепей управления электродвигателями на пульте установлен однофазный двухобмоточный трансформатор номинальной мощностью S_ном. Номинальные напряжения обмоток U_ном1 и U_ном2 номинальные токи в обмотках I_ном1 и I_ном2. Коэффициент трансформации равен К.Числа витков обмоток w₁ иw₂. Магнитный поток в магнитопроводе Ф_m. 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 R_н. 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. 24.

Указание. См. решение типового примера 12.

Задача 3. Инструментальный цех завода получает питание от подстанции при напряжении U_ном2. Активная мощность, расходуемая цехом, равна Р₂ при коэффициенте мощности соs φ₂. Определить необходимую мощность трансформаторов на подстанции и выбрать их тип, пользуясь табл. 18. 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.
Таблица 24

Номер варианта	Sном В·А	Uном1 В	Uном2 В	Iном1 А	Iном2 А	w1	w2	К	Фм Вб
02 12 22 32 42 52 62 72 82 92 03 13 23 33 43 53 63 73 83 93	- - 1600 - 3200 - 500 - 250 - 400 - - 600 - - 100 - - 800	380 220 - 127 380 220 - 220 500 - - - 380 220 - 500 - - 380 -	- 24 12 - 36 24 - - - 12 12 36 - - 24 - 24 24 12 -	1,43 - - 4,72 - 3,64 1,0 - - 3,2 - 1,0 4,2 - - - - 0,5 - 3,64	- 33,4 - 25 - - - 20,8 - - - - - - 25 13,9 - 10,4 133 -	- 198 770 - - - 750 400 - 3000 - - - 4970 573 - - - - -	- - - 108 - - 54 22 - - - - 24,4 - - - 30 - - 22	15,8 - 31,6 - - - - - 20,8 41,6 18,3 13,9 - 6,12 - 13,9 15,8 - 31,6 9,18	0,005 - - - 0,025 0,005 - - 0,0015 - 0,02 0,003 0,002 - 0,001 0,003 - 0,0018 - -

Таблица 25

Номер варианта	Р2, кВт	соs φ2	Uном2 В	Номер варианта	Р2, кВт	соs φ2	Uном2 В
04 14 24 34 44	600 1350 200 420 800	0,8 0,75 0,85 0,9 0,82	380 660 220 380 660	54 64 74 84 94	140 500 1200 350 210	0,95 0,88 0,76 0,92 0,87	220 380 660 220 380

Определить необходимое сечение кабеля от подстанции до цехового распределительного пункта, пользуясь табл. 22 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. 25.

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=Р₂/соs φ₂.

Задача 4. В сборочном цехе машиностроительного завода установлены трехфазные электродвигатели трех типов. Для каждого типа заданы: номинальная (полезная) мощность Р_ном, коэффициент мощности φ _ном, коэффициент полезного действия η_ном и количество двигателей п. 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.

Таблица 26

Величина	Вариант
	05	15	25	35	45	55	65	75	85	95
Рном 1, кВт соs φном 1, ηном 1 n1, шт Рном 2, кВт соs φном 2, ηном 2 n2, шт Рном 3, кВт соs φном 3, ηном 3 n3, шт	11 0,86 0,87 15 7,5 0,86 0,86 10 22 0,86 0,89 8	7,5 0,86 0,86 10 30 0,86 0,9 5 11 0,86 0,87 10	22 0,86 0,89 14 4 0,86 0,84 10 7,5 0,86 0,86 15	5,5 0,86 0,87 8 15 0,86 0,76 16 37 0,86 0,9 6	15 0,86 0,76 10 45 0,86 0,91 6 5,5 0,86 0,87 20	18,5 0,86 0,88 16 11 0,86 0,87 10 15 0,86 0,76 10	37 0,86 0,9 2 18,5 0,86 0,88 4 4 0,86 0,84 5	4 0,86 0,84 10 22 0,86 0,89 12 30 0,86 0,9 5	30 0,86 0,9 5 37 0,86 0,9 2 45 0,86 0,91 2	45 0,86 0,91 1 5,5 0,86 0,87 10 18,5 0,86 0,88 4

Определить, с каким коэффициентом нагрузки будут работать трансформаторы, и вычислить первичный и вторичный токи и коэффициент полезного действия трансформатора при этом коэффициенте нагрузки. Дополнительные сведение о трансформаторе взять из табл. 18, Данные для своего варианта взять из табл. 26.

Какие 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 = Р_номn/(cos φ _ном η_ном), 3. При установке двух трансформаторов все расчеты ведут для одного по половинной нагрузке.