Электротехнника. Электротехника и электрика № 1 (вариант 5) Сделана. Задача в трехфазную четырехпроводную сеть с линейным напряжением включили звездой

• Название: Задача в трехфазную четырехпроводную сеть с линейным напряжением включили звездой
• Анкор: Электротехнника
• Дата: 14.10.2022
• Размер: 317.5 Kb.
• Имя файла: Электротехника и электрика № 1 (вариант 5) Сделана.doc
• Тип: Задача; #733444

Задача 1
Ц епь постоянного тока содержит резисторы, соединенные смешанно. Схема цепи с указанием резисторов приведена на рисунке 1. Всюду индекс тока или напряжения совпадает с индексом резистора, по которому проходит этот ток или на котором действует это напряжение.


Рис.1
Дано:
Определить ток I_АВ, мощность, потребляемую всей цепью и расход электрической энергии цепью за 10 часов работы.
Решение:

1. 
   Определяем эквивалентное сопротивление цепи методом эквивалентных преобразований участков с последовательным и параллельным соединением сопротивлений.
   

Сопротивления R₂ и R₃ соединены параллельно, тогда:




Рис.2

Сопротивления R₄ и R₅ соединены последовательно, тогда:


Рис.3
Сопротивления R₂₃ и R₄₅ соединены параллельно, тогда:




Рис.4
Сопротивления R₂₃₄₅ и R₁ соединены последовательно, тогда эквивалентное сопротивление цепи будет равно:



Рис.5

2. 
   Определяем токи в ветвях цепи, используя законы Ома и Кирхгофа:
   

(рис.2)

(рис.1)

(рис.1)

3. 
   Мощность, потребляемая всей цепью:
   

4. 
   Расход электрической энергии цепью за 10 часов работы:
   

5. 
   Выполняем проверку, составив баланс мощности для данной цепи:
   

Баланс мощностей выполняется, значит расчет цепи выполнен верно.

Задача 2.
В трехфазную четырехпроводную сеть с линейным напряжением включили «звездой» несимметричную нагрузку: в фазу А - резистор с сопротивлением ; в фазу В – индуктивный элемент с индуктивностью ; в фазу С – резистор с сопротивлением , частота сети .

Определить фазные токи , активную, реактивную и полную мощности трехфазной цепи. Построить векторную диаграмму и определить по ней ток в нейтральном проводе .



Рис. 2

Решение:

Фазные напряжения равны по величине и сдвинуты друг относительно друга по фазе на 120°:



Индуктивное сопротивление катушки:



Полные сопротивления ветвей:



При соединении «звездой» (так как сеть является трехфазной четырехпроводной) фазные (они же линейные) токи определим по закону Ома:



Так как потребитель фазы В носит индуктивный характер, а потребители фаз А и С - активный, то потребляемые ими мощности будут равны:







Строим в масштабах m_U = 40 В/ см и m_I = 5 А/см векторную диаграмму напряжений и токов.

Векторы фазных напряжений сдвинуты друг относительно друга на 120°. В реальной катушке индуктивности (фаза В) вектор напряжения опережает по фазе вектор тока, угол фазового сдвига между ними равен . В активных сопротивлениях (фазы А и С) векторы напряжений совпадают по фазе с векторами токов, угол фазового сдвига между ними равен 0°.







Ток в нейтральном проводе определим из векторной диаграммы:



Задача 3

Для питания осветительной нагрузки установили однофазный трансформатор номинальной мощности и включили в сеть с первичным напряжением . Вторичное напряжение . Общая активная мощность ламп при . Трансформатор работает с коэффициентом нагрузки . Потери в стали трансформатора . В обмотках .

Определить: 1) коэффициент трансформации К; 2) номинальную мощность трансформатора ; 3) токи в обмотках при фактической нагрузке I₁, I₂; 4) к.п.д трансформатора при фактической нагрузке.

Устройство однофазного трансформатора.

Решение:

1. Коэффициент трансформации:



2. Номинальная мощность трансформатора :



3. Токи в обмотках при фактической нагрузке I₁, I₂:



4. К.п.д трансформатора при фактической нагрузке:



Однофазный трансформатор состоит из рамообразной магнитной системы, включающей два стержня, верхнее и нижнее ярма, обмоток высшего и низшего напряжения.

Однофазный трансформатор выполняется в одном из двух видов. Первым примером выполнения однофазного трансформатора является однофазный трансформатор так называемого стержневого типа. У него первичные и вторичные катушки расположены на железных стержнях, соединенных с торцов железными же накладками, называемыми ярмами. Таким образом, два стержня и два ярма образуют замкнутое железное кольцо, в котором и проходит магнитный поток, сцепляющийся с первичной и вторичной обмотками. Это железное кольцо называется сердечником трансформатора.

Вторым примером выполнения однофазного трансформатора может служить однофазный трансформатор броневого типа. У этого трансформатора первичные и вторичные обмотки, состоящие каждая из ряда плоских катушек, расположены на сердечнике, образуемом двумя стержнями двух железных колец. Кольца окружая обмотки покрывают их почти целиком как бы бронею, поэтом у описываемый однофазный трансформатор называется броневым.



Рис.3
Конструкция однофазного трансформатора состоит из активных и конструктивных частей. К активным частям однофазного трансформатора относятся магнитопровод и обмотки.

В зависимости от сочленения стержней с ярмами различают магнитопроводы стыковые и шихтованные. Наиболее распространены шихтованные магнитопроводы, стержни и ярма которых собираются в переплет (шихтуются) и образуют цельную конструкцию.

Обмотки однофазного трансформатора могут располагаться концентрически либо разбиваются на отдельные диски и размещаются на стержне в чередующемся порядке. В последнем случае обмотка называется дисковой чередующейся. Из большого числа разновидностей концентрических обмоток наиболее простой является цилиндрическая обмотка.

Конструктивные части однофазного трансформатора предназначены для создания электрической изоляции между обмотками, фиксации активных частей в пространстве, охлаждения активных частей, сопряжения его обмоток с электрическими сетями и других вспомогательных функций.

Изоляция обмоток однофазного трансформатора подразделяется на продольную и главную. Продольная – это изоляция между отдельными элементами данной обмотки (витками, катушками, слоями). Главная - это изоляция обмоток однофазного трансформатора относительно заземленных частей.

Задача 4

Электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением, работа в номинальном режиме, отдает полезную мощность на валу , развивая при этом номинальный момент при частоте вращения . Двигатель потребляет из сети номинальный ток при напряжении . Ток в обмотке якоря , в обмотке возбуждения . Потребляемая мощность .

Определить:

1. 
   Полезный номинальный момент ;
   
2. 
   Номинальное напряжение ;
   
3. 
   Ток в обмотке якоря ;
   
4. 
   Потери мощности в двигателе ;
   
5. 
   К.п.д. двигателя .
   

Начертить схему присоединения такого двигателя к сети, пояснить назначение каждого элемента схемы.

Решение:

1. 
   Полезный номинальный момент :
   

2. 
   Номинальное напряжение :
   

3. 
   Ток в обмотке якоря :
   

4. 
   Потери мощности в двигателе :
   

5. 
   К.п.д. двигателя :
   

Рис.4.

Схема двигателя параллельного возбуждения изображена на рисунке. 4. Обмотка якоря и обмотка возбуждения включены параллельно. В этой схеме: I – ток, потребляемый двигателем из сети, I_я – ток якоря, I_в – ток возбуждения. Из первого закона Кирхгофа следует, что I=I_я+I_в. С помощью регулировочного реостата R_р происходит регулирование частоты вращения двигателя n путем изменения магнитного потока_. Пусковой реостат R_п предназначен для обеспечения плавного пуска двигателя.