Иркутский национальный исследовательский технический
 Скачать 1.79 Mb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное боюджетное образовательное учреждение высшего образования ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Институт энергетики Кафедра электроснабжения и электротехники Допускаю к защите Руководитель__________М.О. Умнова Расчет электрических цепей и электрические машины ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовой работе по дисциплине Электротехника 1.010.00.00.ПЗ Выполнил студент группы НГДCз-19-2______________ Нормоконтролер:_____________ Умнова М.О. Курсовая работа защищена с оценкой_____________ Иркутск 2022 г. Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ По курсу: Электротехника Студенту гр. НГДСз-19-2 Тема работы: Расчет электрических цепей и электрические машины Вариант № 30 1. Произвести эквивалентные преобразования электрической цепи постоянного тока, содержащей один источник питания с ЭДС равной Е. 2. Рассчитать однофазную, последовательную электрическую цепь переменного синусоидального тока и построить векторную диаграмму. 3. По заданным комплексным сопротивлениям  ,  ,  рассчитать трехфазную цепь, соединенную в треугольник и построить векторную диаграмму.4. Для трансформаторов с Sн1 и Sн2 построить графики нагрузки и потерь активной мощности по продолжительности работы. 5. По заданной нагрузочной диаграмме М=f(t) рассчитать мощность и выбрать двигатель по каталогу. Для выбранного двигателя построить естественную механическую характеристику n=f(M). Ответить на контрольные вопросы. Рекомендуемая литература: 1. Электротехника: Учебник для неэлектротехнич. спец. вузов/ Зайдель Х. Э., Коген-Далин В. В., Крымов В. В. и др.; под ред. В. Г. Герасимова. – 4–е изд., стереотипное. ООО «Торгово-Издательский Дом «Арис», 2010. 2. Бережных В. В., Селюк Т. Н. Расчет линейных цепей постоянного тока. Методическое пособие для самостоятельной работы студентов неэлектротехнических специальностей всех форм обучения. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2003 –54 с. 3. Гусакова Р.И. Расчет линейных цепей синусоидального тока. Методическое пособие к расчетно-графической работе по электротехнике. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2004 – 62 с. 4. СТО ИРНИТУ 005-2020 «Система менеджмента качества. Учебно-методическая деятельность. Оформление курсовых проектов (работ) и выпускных квалификационных работ технических направлений подготовки и специальностей». 5. https://bit.ly/35d6pmS Задание на курсовую работу  СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 5 ВВЕДЕНИЕ Электрическая энергия широко применяется во всех областях промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве, в быту. Развитие электротехники потребовало больших работ в области изучения и разработки электромагнитных явлений и их практического приложения. Применение переменного тока потребовало решения многих теоретических вопросов и практических задач, что послужило основанием для разработки целой области теоретических основ электротехники, получившей в начале XX столетия название теории переменных токов. Во всех современных электротехнических устройствах, предназначенных для различных технических целей, происходят те или иные энергетические преобразования. Электрические генераторы и двигатели служат для взаимного преобразования механической и электрической энергии. При помощи трансформаторов электрическая энергия одного напряжения преобразуется в электрическую энергию другого напряжения. Во многих электротехнических устройствах электрическая энергия перераспределяется между отдельными элементами этих устройств. Исследования электромагнитных явлений и процессов, протекающих при различных энергетических преобразованиях в электротехнических устройствах, привели к развитию теории электрических цепей, имеющих большое значение почти во всех прикладных отраслях электротехники. Первый раздел курсовой работы посвящен расчету электрических цепей постоянного и переменного токов, трехфазных цепей. Во второй разделе рассмотривается работа электрических машин, определение их параметров, построение графиков работы, механических характеристик. Также рассмотрен выбор асинхронного двигателя для электрического привода по заданной нагрузочной диаграмме. При выборе необходимо учитывать, что для данного привода подходит асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Управление им можно производить с помощью магнитного пускателя (реверсивного или нереверсивного). Для обеспечения высокой производительности, надёжности и точности работы производственных механизмов необходимо правильного рассчитать мощность электродвигателя. Применение электродвигателей недостаточной мощности может вызвать нарушение нормальной работы механизма, понижение его производительности, аварию и выход из строя двигателя. Использование электродвигателя завышенной мощности приводит к неоправданному увеличению капитальных затрат, снижению экономических показателей электропривода, уменьшению КПД и ухудшению коэффициента мощности двигателя. Выбор мощности электродвигателя зависит от характера изменения статической нагрузки на его валу, заданной в данной работе графиком нагрузки. 1 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ Эквивалентные преобразования в цепи постоянного тока 1.1.1 Исходные данные к задаче 1.1 Для электрической цепи (рис. 1.1.1) с параметрами, заданными в табл. 1 определить эквивалентное (входное) сопротивление относительно зажимов источника питания и ток в ветви источника питания. ПРИМЕЧАНИЯ: 1. Если  , сопротивление закорочено (резистор убрать).2. Если R=, в цепи разрыв, I=0 (ветвь из схемы убрать ).
Таблица 1.1.1.
1.1.2 Расчёт задачи 1.1 Решение На рис. 1.1.2 показана расчётная схема, построенная в соответствии с заданными параметрами.
Сопротивления  ,  ,  закорочены нулевым сопротивлением  . ,  .Ток потечёт по наименьшему сопротивлению, т.е. по закооротке. Поэтому, убираем резисторы , , из схемы (рис. 1.1.3). Заменяем параллельно соединённые сопротивления  и  ,  и  ,  и  эквивалентными сопротивлениями  ,  и  соответственно. ; ; .
Заменяем последовательно соединённые сопротивления и  , и  , эквивалентными сопротивлениями  и  соответственно, параллельно соединённые сопротивления и  –  (рис. 1.1.4). ; ; .
Заменяем последовательно соединённые сопротивления  и  эквивалентным сопротивлением  : .Заменяем параллельно соединённые сопротивления и эквивалентным сопротивлением  (рис. 1.1.5). .
Заменяем последовательно соединённые сопротивления и  эквивалентным сопротивлением  (рис. 1.1.6): .
Эквивалентное сопротивление относительно зажимов источника питания (рис. 1.1.6):  .Ток в ветви источника питания определим по закону Ома:  .1.2. Расчет однофазной цепи переменного синусоидального тока, последовательное соединение 1.2.1. Исходные данные к задаче 1.2 Электрическую цепь, схема которой изображена на рис. 1.2.1, рассчитать при частоте  по данным табл. 1.2.1. Построить топографическую векторную диаграмму.
Таблица 1.2.1.
1.2.2 Расчёт задачи 1.2 Решение 1) Определим мгновенное значение тока  ,где  – амплитуда тока,  ; – действующее значение тока, .Определим реактивные сопротивления элементов цепи:  ; .Угловая частота  .Вычислим эквивалентное сопротивление цепи:  . .Начальная фаза тока  ,где  – начальная фаза напряжения; – угол сдвига фазы тока по отношению к фазе напряжения.Угол определяем из треугольника сопротивлений (рис. 1.2.2)
 . . 2) Мгновенное значение напряжения источника  , , .3) Действующее значение напряжения на участке  : .В комплексном виде:  ; ; .Мгновенное значение напряжения на участке : .4) Активная мощность  .5) Реактивная мощность  .5) Полная мощность  .7) Для построения топографической векторной диаграммы (рис. 1.2.3) необходимо сначала рассчитать комплексные напряжения на каждом элементе схемы, а затем начать построение диаграммы с общей величины – вектора тока  , после чего построить последовательно друг за другом векторы напряжений, начиная с  . Вектор тока откладываем под углом  к вещественной оси (+1), его можно отложить в любом масштабе  . Масштаб напряжения  . Все векторы связывают с осью +1, фазовый сдвиг укажем стрелкой от тока к напряжению. – вектор  совпадает по фазе с  ; – вектор  совпадает по фазе с ; – вектор  отстает от вектора на угол  ;  – вектор  опережает вектор на угол . Сумма падений напряжения на элементах цепи должна быть равна приложенному к цепи напряжению:  Убедимся из диаграммы, что суммарный вектор равен напряжению источника:  , измеряем  . Значит, расчёты выполнены верно.Векторная диаграмма показана на рис. 1.2.3.
Расчет трехфазной цепи. Соединение приемников в треугольник 1.3.1 Исходные данные к задаче 1.3 Определить комплексные фазные и линейные токи при соединении фаз приемников с сопротивлениями , , в треугольник для своего варианта. Построить векторную диаграмму.
Таблица 1.3.1.
1.3.2 Расчёт задачи 1.3 Решение На рис. 1.3.1 показана расчётная схема, построенная в соответствии с заданными параметрами. 1) При соединении приемников в треугольник, между фазными и линейными напряжениями выполняется соотношение  .В условиях данной задачи  .2) Запишем фазные напряжения (они же линейные), заданные генератором, в комплексной форме:  ; ; .3) Найдем комплексное сопротивление каждой фазы:  ;  .4) Комплексные фазные токи определим из закона Ома, записанного в комплексном виде:    5) Линейные токи определяются по фазным токам из уравнений, составленных по первому закону Кирхгофа для узлов  ,  ,  :    5) Построение векторной диаграммы (рис. 1.3.2). Выбираем масштаб по току  и по напряжению  .Наносим комплексные оси. Строим равносторонний треугольник фазных напряжений. Строим фазные токи из начала векторов соответствующих фазных напряжений. Строим линейные токи по уравнениям, составленным по первому закону Кирхгофа для узлов , , .Проверяем совпадение линейных токов, полученных графическим путем, с линейными токами, полученными расчетным путем. По диаграмме получили длины векторов линейных токов:  ;  ;  .С учетом масштаба значения линейных токов будут:  ;  ;  .Значения линейных токов, построенных графически с высокой точностью совпали с их расчётными значениями.
|
- элементов
