|
|
МУ для заочников Основы электротехники. Методические указания по изучению дисциплины и выполнению контрольных заданий для учащихся заочников 3 курса
Тема 1.6. Электрические измерения и приборы
Классификация измерительных приборов. Погрешности измерений. Устройство и принцип действия магнитоэлектри ческих, электромагнитных, электродинамических, ферродинамических и индукционных измерительных механизмов. Измерение напряжения и тока. Устройства для расширения пределов измерения напряжения и тока. Измерение сопротив лений. Измерение мощности. Измерение расхода электриче ской энергии. Индукционные счетчики. Измерение неэлек трических параметров электрическими методами.
Лабораторная работа № 7. Исследование работы однофазного индукционного счет чика, измерение расхода электрической энергии различ ными способами. Проверка счетчика на соответствие сво ему классу точности
Литература. [2] (§ 8.1-8.8); [3]; [4] (задачи 6.1, 6.3, 6.5, 6.10, 6.12, 6.16, 6.17).
Задачи и вопросы для самопроверки
1. Какую погрешность называют абсолютной? относительной?
2. Истинное значение тока в цепи 5,23 А. Амперметр с верхним пре делом измерения 10 А показал ток 5,3 А. Определите абсолютную и относительную погрешность измерения. Ответ: 0,07 А; 1,34%.
3. В резисторе, истинное значение сопротивления которого 8 Ом, проходит ток 2,4 А. При измерении напряжения на этом резисторе вольтметр показал напряжение 19,3 В. Определите абсолютную и относительную погрешности измерения. Ответ: 0,1 В; 0,52%.
4. Какими значками на шкале обозначают приборы магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической и индукционной систем?
Приборы каких систем - магнитоэлектрической, электромаг нитной или электродинамической - можно использовать для измерений в цепях постоянного и переменного тока?
Составьте таблицу, поясняющую принцип действия, характер шкалы, род измеряемого тока, преимущества и недостатки основных систем электроизмерительных приборов.
Поясните работу воздушного и магнитного успокоителей под вижной системы.
Амперметр, имеющий внутреннее сопротивление 0,02 Ом и верх ний предел измерения 10 А, необходимо использовать для измерения токов до 100 А. Определите сопротивление шунта прибора и падение напряжения на амперметре и шунте. Ответ: 2,2·10 -3 Ом; 0,2 В.
Начертите схему амперметра с многопредельным шунтом и вольтметра с многопредельным добавочным сопротивлением.
Номинальное напряжение вольтметра 10 В, внутреннее сопро тивление его 5 кОм. Какое допустимое напряжение может быть в изме ряемой цепи, если к вольтметру подключен добавочный резистор с сопро тивлением 15 кОм? Ответ: 40 В.
Почему показания омметра-логометра не зависят от напряжения источника?
Поясните порядок измерения сопротивления изоляции линии мегаомметром.
13. Надо измерить сопротивление изоляции проводов, проложенных в трубе. Начертите схему включения мегаомметра.
14. При измерении сопротивления резистора методом амперметра и вольтметра показания приборов были 11 мА, и 10 В. Определите сопротивление резистора, если внутреннее сопротивление вольтметра равно 10 кОм, а внутренним сопротивлением амперметра можно пре небречь. Потери в приборах принять равными нулю. Вольтметр вклю чен параллельно измеряемому сопротивлению. Ответ: 1000 Ом.
Начертите схемы включения электродинамического ваттметра для измерения мощности: а) в цепи однофазного тока; б) в трехпроводной трехфазной цепи при равномерной нагрузке фаз; в) в четырехпроводной трехфазной цепи при неравномерной нагрузке.
В цепи постоянного тока мощность измерялась по показаниям амперметра 10 А±1% и вольтметра 100±2%.Определите мощность и относительную погрешность ее измерения. Ответ: 1000 ±Вт 3%.
Ваттметр со шкалой на 50 делений имеет переключатель токо вой обмотки на 2,5 и 5 А. Определите цену деления и чувствительность при обоих положениях переключателя и напряжениях последователь ной цепи ваттметра 500, 100 и 200В. Ответ: 25 Вт/дел; 5 Вт/дел; 10 Вт/дел; 50 Вт/дел; 10 Вт/дел; 20 Вт/дел.
Ваттметр включен через измерительные трансформаторы тока 150/5 и напряжения 800/100. Определите мощность, потребляемую нагрузкой, если ваттметр показывает 300 Вт. Ответ: 72 кВт.
Расход энергии, показанный счетчиком, составил 800 кВт·ч. Счетчик имеет относительную погрешность 1,8% в сторону увеличения фактического расхода энергии. Найти действительный расход энергии. Ответ: 785,9 кВт·ч.
Какая энергия будет регистрироваться счетчиком за 20 оборо тов, если номинальная постоянная счетчика 1200 Вт»с/об? Ответ: 24 кДж.
Начертите схему включения однофазного счетчика.
Укажите назначение датчика при измерении неэлектрических величин.
Поясните принцип работы уровнемера с использованием реостат ного датчика.
Как измерить деформацию детали проволочным датчиком?
Поясните принцип действия электрического тахометра.
Т е м а 1.7. Трансформаторы
Назначение трансформаторов и их применение. Устрой ство и принцип действия однофазного трансформатора. Параметры, характеризующие работу трансформатора: ЭДС обмоток, коэффициент трансформации, уравнение ЭДС, уравнение токов, зависимость токов в первичной об мотке от токов во вторичной обмотке. Режимы холостого хода и короткого замыкания. Работа трансформаторов под нагрузкой. Номинальная мощность трансформатора. Поте ри энергии и коэффициент полезного действия трансфор маторов. Трехфазные трансформаторы, измерительные трансформаторы, автотрансформаторы и сварочные транс форматоры, их устройство, система охлаждения
Лабораторная работа № 8 Исследование работы однофазного силового трансфор матора
Литератур а. [2] (§9.1-9.13); [3]; [4] (задачи 9.10, 9.11, 9.17, 9.20).
Задачи и вопросы для самопроверки
1. Поясните роль трансформатора в энергетической системе при передаче и распределении электрической энергии.
Укажите назначение и устройство основных элементов трансформатора.
Поясните принцип действия трансформатора. Почему магнитопровод должен быть изготовлен из ферромагнитного материала и по возможности иметь минимальный зазор?
По первичной обмотке проходят постоянные по направлению кратковременные импульсы тока. Будет ли при этом наводиться э. д. с. во вторичной обмотке?
Какие магнитные потоки имеют место в трансформаторе при нагрузке? Какие э. д. с. в обмотках они наводят? Приведите соответст вующий рисунок.
Почему практически коэффициент трансформации можно опреде лить отношением напряжений обмоток именно при холостом ходе транс форматора?
Выведите формулу для определения э. д. с, наводимых в обмот ках трансформатора. Почему в формулу должна входить частота тока?
Определите число витков вторичной обмотки трансформатора, если при магнитном потоке в магнитопроводе Фm =0,001 Вб и частоте тока в сети f=50 Гц в обмотке наводится э. д. с. Е2=220 В. Как изме нится масса трансформатора, если частоту тока увеличить вдвое, а э, д. с. обмоток оставить прежними? Ответ: 990.
Определите коэффициент трансформации однофазного трансфор матора, если амплитуда магнитной индукции в нем Вт=0,8 Тл; сечение магнитопровода Q=115 см2, число витков вторичной обмотки w2 =18. Трансформатор включен в сеть с напряжением U1=220 В и частотой тока f=50 Гц. Ответ: 60.
10. Как объяснить постоянство основного магнитного потока при изменении нагрузки трансформатора?
11. Поясните принцип саморегулируемости трансформатора. По чему при изменении нагрузки вторичной обмотки автоматически изме няется первичный ток? Какова здесь роль э. д. с. Е1?
Приведите определение номинальных параметров трансформа тора: мощности; напряжений обмоток; токов.
Номинальное напряжение вторичной обмотки (т. е. напряжение при холостом ходе) равно 400 В. Потери напряжения в трансформаторе при нагрузке составили 20 В. Чему равно напряжение на вторичной обмотке нагруженного трансформатора?
Трансформатор с номинальной мощностью Sном= 10 кВ·А имеет номинальное вторичное напряжение Uном=400 В. Найдите полезную мощность и коэффициент нагрузки, если при коэффициенте мощности соs φ2=0,86 вторичный ток I2=24А. Потерями в трансформаторе пре небречь. Ответ: 7,84 кВт; 0,91.
Число витков первичной обмотки w1=100, вторичной w2=500. Определите напряжение холостого хода вторичной обмотки, если транс форматор включен в сеть с напряжением 220 В. Найти вторичный ток, если при подключении ко вторичной обмотке активной нагрузки, пер вичный ток I1=10А. Потерями в трансформаторе пренебречь. Ответ: 1100 В; 2А.
Начертите и поясните векторные диаграммы трансформатора в режиме холостого хода и при нагрузке.
Какие неисправности могут вызвать понижение вторичного на пряжения трансформатора?
Какие потери мощности имеют место в трансформаторе при на грузке?
Напишите формулу для определения к. п. д. трансформатора при любой нагрузке. Как изменится к. п. д. при повреждении изоляции пластин магнитопровода?
Определите к. п. д. трехфазного трансформатора номинальной мощностью Sном =630 кВ·А, работающего с номинальной нагрузкой при коэффициенте мощности потребителя соs2=0,85. Потери в стали Рст=1,56 кВт, потери в обмотках Рo, ном=12,2 кВт. Ответ: 97,5%,
Каково назначение масла в трансформаторе? Что произойдете трансформатором, если в результате повреждения бака масло вытекло из него?
Поясните принцип действия и область применения автотранс форматора.
Почему недопустимо размыкание вторичной обмотки транс форматора тока при нагрузке? Почему у трансформатора напряжения или у обычного силового трансформатора такое размыкание безопасно?
Каковы особенности устройства сварочных трансформаторов?
Тема 1.8. Электрические машины переменного тока
Назначение машин переменного тока. Асинхронные электродвигатели. Получение вращающегося магнитного поля в трехфазных асинхронных электродвигателях. Ста тор электродвигателя и его обмотка. Ротор электродвига теля и его обмотка. Принцип работы трехфазного асин хронного электродвигателя. Частота вращения магнитного поля статора и частота вращения ротора. Скольжение. ЭДС, сопротивление и ток в обмотках статора и ротора. Вращающий момент асинхронного электродвигателя и за висимость его от скольжения и напряжения на зажимах электродвигателя. Механические характеристики. Пуск и ход трехфазных асинхронных электродвигателей с корот-козамкнутым и фазным роторами. Регулирование частоты вращения трехфазных электродвигателей.
Однофазный асинхронный электродвигатель. Потери и КПД асинхронного электродвигателя. Синхронный генера тор, синхронный электродвигатель, их устройство, работа,
Лабораторная работа № 9 Исследование устройства и режимов работы трехфазно го асинхронного электродвигателя.
Литература. [2] (§10.1-10.14); [3]; [4] (задачи 10.4, 10.7, 10.12).
Задачи и вопросы для самопроверки
Поясните получение вращающегося магнитного поля в асинхрон ном электродвигателе. От чего зависит его частота вращения?
Какое число пар полюсов должен иметь асинхронный двигатель , если частота тока в сети 50 Гц, а частота вращения магнитного поля ста тора равна 600 об/мин? Ответ: 5.
Поясните принцип действия асинхронного двигателя. Почему такой двигатель называют асинхронным?
Что называют скольжением? Почему увеличение нагрузки на валу вызывает увеличение скольжения?
Номинальная частота вращения ротора 735 об/мин. Чему равно скольжение ротора, если частота тока в сети 50 Гц? Ответ: 2%.
Напишите формулы для определения э. д« с, в фазе статора, неподвижного и вращающегося ротора.
Магнитный поток асинхронного двигателя равен 0,018 Вб. В фазе обмотки статора наводится э. д. с, равная 380 В. Обмотки ста тора соединены звездой. Обмоточный коэффициент равен 0,95. Опреде лите число витков фазы статора, если частота тока сети 50 Гц. Ответ: 100.
8.Число витков фазы обмотки статора 70; ротора 40, а обмоточные коэффициенты соответственно равны 0,95 и 0,965. Определите э. д. е., наводимые в обмотках статора, неподвижного и вращающегося ротора, магнитный поток равен 0,015 Вб, а скольжение ротора 0,022. Ча стота тока в сети 50 Гц. Ответ: 220 В; 128 В; 2,8 В.
9. Определите индуктивное сопротивление фазы обмотки неподвиж ного ротора, если известны следующие величины: активное сопротивление фазы ротора 5 Ом; наводимая э. д. с. 110 В; ток в роторе 10 А. Ответ: 9,8 0м.
10. Напишите формулы для определения тока в неподвижном и вращающемся роторе асинхронного двигателя.
11. Активное и индуктивное сопротивления фазы неподвижного ротора соответственно равны 0,45 и 1,9 Ом. Определите ток в фазе рото ра при пуске и при работе со скольжением 0,05, если в фазе ротора наводится э. д. с, равная 10 В, при работе с упомянутым скольжением. Ответ: 102 А; 21,7 А.
На графике зависимости вращающего момента от скольжения покажите устойчивую и неустойчивую области. Почему их так назы вают?
Что называют способностью двигателя к перегрузке и кратно стью пускового момента?
С помощью зависимости вращающего момента от скольжения поясните причину увеличения тока двигателя при снижении напряже ния в сети и постоянной нагрузке.
Ротор асинхронного двигателя вращается с частотой 1440 об/мин; двигатель потребляет из сети мощность 55 кВт. Определите мощность на валу двигателя и развиваемый момент, если суммарные потери в двигателе равны 5 кВт. Ответ: 50 кВт; 330 Н·м.
Определите мощность, подводимую к двигателю с фазным рото ром, а также ток в обмотках статора при соединении их звездой и тре угольником, если при номинальном режиме полезная мощность на валу равна 6,3 кВт, напряжение сети 380/220 В, к. п. д. двигателя 0,88, а коэффициент мощности равен 0,69. Ответ: 7,15 кВт; 15,8 А; 15,8 А.
В цепь ротора асинхронного двигателя включили реостат. Изменится ли при этом скольжение, если момент на валу остался преж ним?
Напряжение сети понизилось на 10%. Как изменится при этом вращающий момент асинхронного двигателя? Ответ: уменьшится на 19%.
Какие схемы пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым и фазным ротором вам известны их особенности?
Почему включение реостата в цепь ротора асинхронного двига теля увеличивает пусковой момент и снижает пусковой ток?
Какие способы регулирования частоты вращения асинхронного двигателя вам известны?
Какие потери имеют место в асинхронном двигателе при работе и в режиме холостого хода?
Поясните устройство и принцип действия синхронной машины. Может ли ротор такой машины вращаться асинхронно?
Определите число пар полюсов синхронного генератора, если 1 частота вращения ротора равна 500 об/мин, а частота тока в сети 50 Г Ответ: 6.
Как производится пуск синхронных двигателей?
Как можно регулировать частоту вращения синхронного двигателя?
Т е м а 1.9. Электрические машины постоянного тока
Устройство электрических машин постоянного тока. Основные элементы конструкции и их назначение. Прин цип работы электрических машин постоянного тока.
Генератор постоянного тока с независимым возбужде нием, его схема и характеристики (холостого хода и внешняя). Самовозбуждение генератора постоянного тока. Ге нератор постоянного тока с параллельным возбуждением, его схема и внешняя характеристика. Генератор постоян ного тока со смешанным возбуждением при согласном и встречном соединении обмоток возбуждения: внешние ха рактеристики, потери, коэффициент полезного действия.
Электродвигатель постоянного тока с параллельным воз буждением, его схема. Пуск двигателя, роль пускового и ре гулировочного реостатов. Вращающий момент, зависимость его от тока якоря и магнитного потока. Связь между вра щающим моментом, мощностью и частотой вращения. Ме ханическая характеристика двигателя с параллельным воз буждением. Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением. Реверси рование электродвигателей постоянного тока. Потери энер гии и коэффициент полезного действия двигателей постоян ного тока. Краткие сведения об электродвигателях постоян ного тока с последовательным и смешанным возбуждением.
Область применения электрических машин постоянного тока.
Лабораторная работа №10 Исследование устройства и работы электродвигателя постоянного тока с параллельным возбуждением.
Лабораторная работа №11 Снятие параметров генератора постоянного тока с па раллельным возбуждением и построение графиков.
Литература. [2] (§4.1-4.18); [3]; [4] (задачи 4.4, 4.5, 4.7, 4.8, 4.10, 4.12).
Задачи и вопросы для самопроверки
I. Каково назначение основных частей машины постоянного тока: станины, полюсов, якоря, коллектора, обмоток?
2. Выведите формулу для определения э. д. с. генератора. Каким образом можно регулировать значение э, д. с? 70
Определите э. д. с. четырехполюсного генератора, если частота вращения якоря равна 1500 об/мин, магнитный поток полюса составляет 0 01 Вб, а отношение числа активных проводников обмотки якоря к числу пар параллельных ветвей равно 450. Ответ: 225 В.
Выведите формулу для электромагнитного момента машины по стоянного тока.
Определите сопротивление нагрузки генератора с независимым возбуждением, если ток якоря равен 40 А при э. д. с. 240 В и сопротив лении обмотки якоря 0,5 Ом. Ответ: 5,5 Ом.
В чем заключается явление реакции якоря," каковы ее послед ствия для генератора и двигателя?
Поясните принцип самовозбуждения машины постоянного тока. В каких случаях машина может не возбудиться?
Начертите схемы генераторов постоянного тока с независимым, параллельным и смешанным возбуждением и поясните назначение каждого элемента схемы.
Какой вид имеют характеристики холостого хода и внешняя у генератора с независимым возбуждением? Какие причины снижают напряжение на выводах такого генератора при увеличении нагрузки?
Найдите ток якоря генератора с независимым возбуждением с сопротивлением цепи якоря 1,0 Ом и напряжением холостого хода 230 В, если сопротивление нагрузки составляет 10; 20; 50 Ом. Постройте в масштабе внешнюю характеристику. Ответ: 21 А; 11 А; 4,5 А.
Укажите три причины снижения напряжения генератора с параллельным возбуждением при увеличении нагрузки.
Найдите полезную мощность генератора, если при напряжении на выводах 110 В ток нагрузки равен 50 А. Ответ: 5.5 кВт.
При полезной мощности генератора 10 кВт его к. п. д. равен 90%. Определите суммарные потери мощности в генераторе. Ответ: 1,11 кВт.
Поясните принцип действия электродвигателя постоянного тока. Каково назначение коллектора у двигателя!
Какова роль противо э. д. с, наводимой в якоре электродвига теля? Почему в момент пуска велик пусковой ток?
Начертите схему электродвигателя с параллельным возбужде нием. Каково назначение обоих реостатов?
Якорь двигателя постоянного тока вращается с частотой 1500 об/мин. Магнитный поток полюса равен 0,01 Вб. Противо э. д. с. двигателя составляет 220 В. Определите число полюсов, если отношение числа активных проводников на якоре к числу пар параллельных ветвей обмотки равно 440. Ответ: 8.
Начертите и поясните рабочие характеристики двигателя с параллельным возбуждением. Почему в области больших нагрузок график момента отклоняется от прямой?
Начертите зависимость частоты вращения и момента двигателя с последовательным возбуждением от полезной нагрузки на валу. Почему двигатель с такими характеристиками широко применяется в тяговых установках?
Перечислите способы регулирования частоты вращения двигателя с параллельным возбуждением. Какой способ применяется наиболее часто?
Какими способами чаще всего регулируют частоту вращения двигателя с последовательным возбуждением?
Какие виды потерь имеют место в машине постоянного тока?
По каким формулам определяют к. п. д. генератора и двигателя постоянного тока? При какой нагрузке к. п. д. достигает максимума?
К двигателю с параллельным возбуждением подведено напряжение 220 В. Чему равна подводимая мощность, если ток якоря равен 25 А, а сопротивление обмотки возбуждения 80 Ом? Ответ: 6,1 кВт.
Ток в цепи якоря двигателя с последовательным возбуждением равен 20 А. Найдите противо э. д. с, наводимую в якоре, электромагнитную мощность и подводимую к двигателю мощность, если сопротивление обмотки якоря 0,5 Ом, обмотки возбуждения 1,5 0м, а напряжение на выводах двигателя 440 В. Ответ: 400 В; 8 кВт; 8,8 кВт.
Найдите сопротивление обмотки якоря двигателя с параллельным возбуждением, если наибольшее сопротивление пускового реостата равно 5 Ом, а ток в момент пуска составил 20 А при напряжении сети 110 В. Ответ: 0,5 Ом.
Постройте механическую характеристику двигателя постоян ного тока с параллельным возбуждением, если известны его номиналь ные данные: Рном=70 кВт; nном=950 об/мин; Uном=440 В; Iа.ном =180 А, Rа=0,135Ом.
|
|
|
Скачать 1.07 Mb.