Контрольная работа 1 страница

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
			0,69 0,4 0,23 0,4 0,4		0,95 1,0 0,9 0,85 0,92				0,69 0,23 0,4 0,23 0,4		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 иI_ном2. Коэффициент трансформации равен К.Числа витков об­моток w ₁ и w ₂. 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	w 1	w 2	К	Фм Вб
	- - - - - - - - - - - -	- - - - - - - - -	- - - - - - - - -	1,43 - - 4,72 - 3,64 1,0 - - 3,2 - 1,0 4,2 - - - - 0,5 - 3,64	- 33,4 - - - - 20,8 - - - - - - 13,9 - 10,4 -	- - - - - - - - - - - - -	- - - - - - - - - 24,4 - - - - -	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
		0,8 0,75 0,85 0,9 0,82				0,95 0,88 0,76 0,92 0,87

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
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	0,86 0,87 7,5 0,86 0,86 0,86 0,89	7,5 0,86 0,86 0,86 0,9 0,86 0,87	0,86 0,89 0,86 0,84 7,5 0,86 0,86	5,5 0,86 0,87 0,86 0,76 0,86 0,9	0,86 0,76 0,86 0,91 5,5 0,86 0,87	18,5 0,86 0,88 0,86 0,87 0,86 0,76	0,86 0,9 18,5 0,86 0,88 0,86 0,84	0,86 0,84 0,86 0,89 0,86 0,9	0,86 0,9 0,86 0,9 0,86 0,91	0,86 0,91 5,5 0,86 0,87 18,5 0,86 0,88

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.

Задача 5. Для освещения рабочих мест в целях безопасности применили лампы накаливания пониженного напряжения 12, 24, 36 В). Для их питания установили однофазный понижающий трансформатор номинальной мощностью S_ном, работающий с коэффициентом нагрузки k _н.

Номинальные напряжения обмоток U _{ном 1} и U_{ном 2}; рабочие токи в обмотках I ₁ и I₂.

Коэффициент трансформации равен К. К трансформатору присоединили лампы накаливания мощностью Р_лкаждая в количестве п_л. Коэффициент мощности ламп соs φ₂=1,0. Схема присоединения ламп к трансформатору приведена на рис. 98. Потерями в трансформаторе можно пренебречь. Используя данные для своего варианта, указанные в табл. 27, определить все неизвестные величины, отмеченные прочерками в таблице.

Каковы особенности внешней характеристики сварочного трансформатора? Каким образом получают такую характеристику?

Указания: 1. См. решение типового примера 12, 2, Для ламп накаливакия соs φ₂=1,0, поэтому коэффициент нагрузки

k_н = Р_лn_л/S_ном

Задача 6. Аппаратный цех электротехнического завода потребляет активную мощность Р₂ при коэффициенте мощности соs φ₂. Для питания потребителей цеха на подстанции установили трехфазные трансформаторы с первичным напряжением U_ном. Однако энергосистема, ограничив потребление реактивной мощности до Q_э, называемой оптимальной, потребовала установить на низшем напряжении подстанции 380 В конденсаторы. Определить: 1) необходимую мощность конденсаторной батареи Q_б выбрать ее тип, пользуясь табл. 19; 2) номинальную мощ ность трансформатора на подстанции в двух случаях: а) до установки батареи, б) после установки батареи. На основании табл. 18 выбрать тип трансформатора; 3) в обоих случаях определить коэффициент полезного действия трансформатора с учетом фактической нагрузки. Сделать заключение о целесообразности компенсации реактивной мощности потребителей цеха. Данные для своего варианта взять из табл. 28.

Таблица 27

Номер варианта	Sном, кВ·А	kн	Uном 1 B	Uном 2 B	I1, A	I2, A	K	Pл, Вт	n л, шт
	- - - - - - - - - -	- 0,75 0,9 0,8 - 0,8 0,9 - - 0,8 - 0,8 1,0 - - 0,75 0,85 0,9 - -	- - - - - - - - -	- - - - - - - -	- 0,75 1,63 - 0,91 3,15 - 0,6 - - 1,12 - 0,8 0,71 - - - - 0,75 1,45	- 15,6 - 16,7 - 7,5 - 33,3 18,7 - - 11,1 - - 8,34 11,8 - - 13,35	31,7 - - - - 10,6 10,6 - - - 10,6 18,35 - 10,6 - 13,9 - 9,18 20,8 -	- - - - - -	- - - - - - -

Таблица 28

Номер варианта	P2, кВт	соs φ2	Qэ квар	Uном 1 кB	Номер варианта	P2, кВт	соs φ2	Qэ квар	Uном 1 кB
		0,75 0,8 0,85 0,8 0,75 0,8 0,7 0,8 0,65 0,75					0,77 0,75 0,65 0,75 0,8 0,88 0,75 0,7 0,8 0,75

Указания: 1. См. решение типового примера 13. 2. На подстанции возможна установка одного трансформатора или двух одинаковой мощности, 3. При выборе трансформатора необходимо обеспечить их коэффициент нагрузки k_н, равным 0,9-1,0. 4. Первичное напряжение U_{ном 1} задано для выбора типа трансформатора.

Задача 7. На рис. 99 показана векторная диаграмма однофазного трансформатора при холостом ходе. На основании данных диаграммы, приведенных в табл. 29 вариантов, определить: 1) коэффициент трансформации К; 2) потери в стали Р_ст, пренебрегая потерями на нагревание первичной обмотки; 3) числа витков обеих обмоток при частоте тока питающей сети f=50 Гц. Приняв ток холостого хода составляющим 5% от номинального

первичного тока, найти номинальные токи в обмотках I_ном1 и I_ном2 и номинальную мощность трансформатора S_ном.

Почему основной магнитный поток в магнитопроводе трансформатора остается неизменным при любой нагрузке? Выполнение какого условия необходимо для соблюдения такого постоянства потока?

Указания: 1. Потери в стали практически равны потерям холостого хода: Р_cт = U₁I_x соs φ_x. Числа витков обмоток определяют из формул

Таблица 29

Номер варианта	U1 В	Ix А	Е2 В	Фm Вб	φ^0x	Номер варианта	U1 В	Ix А	Е2 В	Фm Вб	φ^0x
		0,15 0,2 0,5 0,1 0,18		0,002 0,0015 0,008 0,0012 0,0018				0,12 0,25 0,3 0,16 0,22		0,0016 0,0025 0,002 0,001 0,002

для Е₁ и Е₂, причем при холостом ходе Е₁ ≈ U₁, Е₂ = U_ном2. 3. Номиналь­ная мощность трансформатора S_нoм = U_{ном 2}I_{ном 2}, где I_ном = КI_{ном 1}.

Задача 8. Трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором установлен для привода ленточного конвейера. Двигатель потребляет из сети мощность Р₁ при номинальном напряже­нии U_ном и номинальном токе I_ном. Полезная мощность на валу равна Р _{ном 2} Коэффициент полезного действия двигателяη_ном. Суммарные потери мощности в двигателе равны Σ Р. Коэффициент мощности дви­гателя составляет соs φ_ном. Двигатель развивает на валу полезный мо­мент М _номпри частоте вращения ротора n_{ном 2}. При этом двигатель работает со скольжением η_ном. Частота вращения поля статора равна n₁. Частота тока во вращающемся роторе f_2s; частота тока в сети f₁= 50 Гц.

Используя данные, приведенные в табл. 30, определить все вели­чины, отмеченные прочерками в таблице вариантов.

Как изменится при увеличении нагрузки на валу двигателя частота вращения ротора n₂; частота тока в роторе f_2s и значение тока, потреб­ляемого двигателем из сети? Приведите соответствующие пояснения.

Указание. См. решение типового примера 15.

Таблица 30

Величина	Вариант
Р1, кВт Uном , В Iном , A Рном 2, кВт ηном ΣP, кВт соs φном 1, Mном Н·м nном 2, об/мин соs φном 2, sном, % f2s, Гц	- 12,5 5,3 0,78 - 0,81 - - - -	22,6 - - - 2,6 0,85 - - - 1,3	- - - - 0,85 29,5 4,0 - -	- - 4,5 0,84 - 0,8 - - -	- - 0,88 - 0,89 - - 2,0 -	20,4 - 38,8 - 0,85 - 0,8 - 2,67 - -	5,18 - 4,45 - - 0,85 - - - 2,0	5,36 17,6 - - 0,86 - 45,2 - - - 2,5	- - 17,34 - 3,06 0,8 226,8 - - -	11,36 22,1 - - 1,36 - - - - 2,5

Задача 9. Трехфазный асинхронный электродвигатель с коротко-замкнутым ротором, работая в номинальном режиме приводит во вра­щение центробежный вентилятор. Двигатель потребляет из сети мощ­ность Р₁ при номинальном напряжении U_ном и номинальном токе I_ном. Полезная номинальная мощность на валу Р _ном. Суммарные потери в двигателе равны ΣР; его к.п.д. η_ном. Коэффициент мощности двигателя равен соs φ_ном. Двигатель развивает на валу вращающий момент М_ном при частоте вращения ротора соs n_{ном 2}. Максимальный и пусковой моменты двигателя соответственно равны М_mаи М_п; способность двигателя к перегрузке М_mах/М_ном, кратность пускового момента М_п/М_ном. Синхронная частота вращения магнитного поля статора равна п₁, скольжение ротора при номинальной нагрузке s_ном. Частота тока в сети f₁=50 Гц. Используя данные, приведенные в табл. 31, определить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов.

Какими способами осуществляется пуск асинхронных двигателей с короткозамкнутым и фазным ротором?

Указание. См. решение типового примера 15.

Таблица 31

Величины	Варианты
Р1, кВт Uном , В Iном , A Рном 2, кВт ΣP, кВт ηном соs φном 1, Mном Н·м nном 2, об/мин Мтах, Н·м Мп, Н·м Мтах/ Mном Мп/Мном п1, об/мин sном, %	- - - 0,88 0,9 - - - - 2,2 1,6 3,3	- - 5,5 - 0,81 0,8 - 120,3 - - -	- - - 0,93 0,9 357,3 - - 428,8 2,2 - -	4,76 - - - 0,84 26,8 - - - 2,2 2,2 -	- - 0,91 - - - 350,8 - -	- - 7,44 - 1,3 0,81 0,8 54,7 - - 109,4 2,2 - -	- 32,1 - - 0,9 - - 584,6 - 1,2 -	- 99,7 - - - 7,86 - - 1,2 -	- - - 0,76 0,84 0,84 - - - -	12,5 - 21,1 - 1,5 - 0,9 - 79,6 57,9 - - -

Задача 10. Трехфазный асинхронный электродвигатель с фазным ротором характеризуется следующими величинами: числа витков об­моток статора и ротора соответственно равны w₁ и w₂; обмоточные коэффициенты обмоток статора и ротора k₀₁ и k₀₂;амплитуда вращаю­щегося магнитного потока Ф_м. В каждой фазе обмоток статора и не­подвижного ротора наводятся э.д.с. Е ₁ и Е₂. Число пар полюсов обмот­ки статора равно р. При вращении ротора со скольжением s в фазе об­мотки ротора наводится э.д.с Е_2s.Синхронная частота вращения поля равна п₁ частота вращения ротора n₂. Частота тока в роторе f_2s, в сети f₁ =50 Гц. Используя данные, приведенные в табл. 32, определить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов. Пояснить влияние активного сопротивления цепи ротора на значение пускового тока и пускового момента. Начертить зависимость М=f (s) для двух значений сопротивления цепи ротора: R₁, и R₂, причем R₁>R₂.

Указание. См. решение типового примера 16.

Таблица 32

Величины	Варианты
w1 w2 k01 k02 Фм, Вб Е 1, В Е 2, В р s, % Е2s, В п1, об/мин п2, об/мин f2s, Гц	- 0,96 0,97 0,035 - - - - -	0,96 0,98 - - - - - -	- 0,94 0,95 0,05 - - - - - 2,5	- 0,96 0,97 - - - - -	- 0,97 0,98 0,02 - - - - -	0,96 0,96 0,0055 - - - - - - 1,5	- 0,93 0,95 - - - - -	- 0,95 0,97 0,006 - - - - -	0,97 0,95 - - - - - -	- 0,96 0,96 - - - 2,1 - -

Задача 11. В табл. 33 задан тип трехфазного асинхронного элект­родвигателя с фазным ротором серии 4А. Номинальное напряжение двигателя 380 В. Используя данные о двигателях этой серии из табл. 20, определить: 1) номинальную мощность Р_ном2; 2) синхронную частоту вращения п₁ и частоту вращения ротора n_{ном 2}; 3) номинальное скольжение s_ном; 4) номинальный ток I_ном; 5) пусковой ток I_п; 6) мощность Р₁, потребляемую из сети; 7) суммарные потери в двигателе Σ Р. Расшифровать условное обозначение двигателя.

Таблица 33

Номер варианта	Тип двигателя	Номер варианта	Тип двигателя	Номер варианта	Тип двигателя
	4А100S4У3 4А250M4У3 4А100L2У3 4А180M6У3		4А132M2CУ2 4А90L4У3 4А100L6У3 4А160M4У3	- -	4А250M8У3 4АН250M8У3 - -

Какие процессы происходят в асинхронном электродвигателе при увеличении его нагрузки на валу? Почему при этом возрастает потребляемый двигателем ток?

Указание. См. решение типовых примеров 14, 15.

Задача 12. Трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором имеет следующие номинальные характеристики: мощность Р_{ном 2}; напряжение U_ном ток статора I_ном; коэффициент полезного действия η_ном; коэффициент мощности соs φ_ном. Частота вращения ротора равна n_{ном 2}; при скольжении s_ном. Синхронная частота вращения n₁. Обмотка статора выполнена на р пар полюсов. Частота тока в сети f₁ частота тока в роторе f_2s. Двигатель развивает номиналь­ный момент M_ном.

Используя данные, приведенные в табл. 34, определить все величи­ны, отмеченные прочерками в таблице вариантов. Начертить зависимость вращающего момента асинхронного двигателя от скольжения и рассмотреть его работу в устойчивой и неустойчивой областях при увеличении нагрузки на валу.

Указание. См. решение типового примера 15.

Таблица 34

Величины	Варианты
Рном2, кВт Uном , В Iном , A ηном соs φном nном 2, об/мин sном, % n1, об/мин p f1, Гц f2s, Гц Mном Н·м	- - 0,85 0,83 - - - 2,5	4,5 - 0,86 0,82 - - - -	- - 0,85 0,83 - - -	- 0,91 0,85 - - - -	- 0,88 0,85 - - - -	- 0,84 - - - -	-380 - 0,89 0,85 - 2,5 - - 2,5	0,9 - - - - -	- 0,89 0,85 - - - -	- 0,86 0,8 - - - -

Задача 13. В трехфазном асинхронном электродвигателе с фазным ротором в каждой фазе ротора наводится в момент пуска э.д.с, Е₂ и э.д.с Е₂₅ при вращении ротора со скольжением s. Активное сопротив­ление фазы ротора R₂ не зависит от частоты. Индуктивное сопротивле­ние фазы неподвижного ротора равно x₂, а вращающегося со скольже­нием s равно х_2s. Частота тока во вращающегося ротора f_2s, , в сети - f₁ = 50 Гц. Число пар полюсов двигателя равно р. Синхронная частота вращения магнитного поля равна n₁, ротора – n₂. В фазе обмотки ро­тора при пуске возникает пусковой ток I_2n; ток в роторе при нормаль­ной работе равен I₂. Используя данные, приведенные в табл. 35, опре­делить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов. На­чертить энергетическую диаграмму асинхронного двигателя и пояснить ее особенности. Какую мощность называют электромагнитной? Указание. См. решение типового примера 16.

Таблица 35

Величины	Варианты
E2, В E2s , В s % R2 , Ом x2, Ом x2s, Ом f2s, Гц p n1, об/мин n2, об/мин I2n, A I2, A	- 0,15 0,5 - - - - - -	- - - 1,5 - - - -	- - 0,3 - 0,04 - - - -	- - 0,5 - - - - -	- - 0,6 - 0,1 - - - -	- - - - - - -	- - 2,5 - - - - - 8,22	- 0,5 - 0,06 - - - - -	- - 0,25 - 0,02 - - - -	- 3,6 - - - 0,015 1,5 - - -

Задача 14. На рис. 100 приведены рабочие характеристики трех­фазного асинхронного электродвигателя, т. е. графики зависимостей от коэффициента нагрузки k_н = Р₂/P_ном2 частоты вращения ротора n₂, полезного момента М, коэффициента полезного действия η и коэффици­ента мощности соs φ. Пользуясь характеристиками, определить для заданного в табл. 36 значения коэффициента нагрузки k_н следующие величины: 1) полезный момент М, развиваемый двигателем на валу; 2) частоту вращения ротора n₂;3) коэффициент полезного действия η; 4) коэффициент мощности соs φ. Вычислить при заданной нагрузке: 1) полезную мощность (на валу) Р₂;2) потребляемые из сети мощность P₁ и ток I₁; 3) суммарные потери в двигателе ΣР; 4) скольжение s.

Определить номинальную мощность Р_{ном 2} т. е. полезную мощность при k_ц = 1, 0, номинальное скольжение s_ном.

Почему при определении к.п.д. асинхронного двигателя не учитывают потери в стали ротора? Можно ли пренебречь этими потерями, если двигатель работает в режиме частых пусков.

Указания: 1. Полезную мощность при заданной нагрузке можно определить из формулы вращающего момента, зная значение момента М и частоту вращения ротора n₂. Таким же образом вычисляют номинальную мощность, но значения М и п₂ берут при k_н= 1,0. 2. Потребляемую мощность Р₁ вычисляют из формулы для к.п.д. двигателя. 3. Для определения номинального скольжения из рабочих характеристик находят частоту вращения ротора п₂ при k_н=1,0.

Таблица 36

Номер варианта	kн	Номер варианта	kн	Номер варианта	kн
	0,5 0,8 0,9 0,6		0,85 0,75 0,55 0,4	- -	0,65 0,7 - -

Дата добавления: 2014-10-31