Контрольная работа 2 страница

Задача 15. Для трехфазного асинхронного электродвигателя в табл.37 даны следующие величины при номинальной нагрузке: суммарные потери мощности в двигателе Σ Р; коэффициент полезного действия η_ном синхронная частота вращения поля п₁ и частота тока в роторе f_2s. Частота тока в сети равна f₁=50 Гц. Определить: 1) потребляемую Р₁ и номинальную полезную Р_{ном 2} мощности; 2) скольжение s_ном; 3) час­тоту вращения ротора n_{ном 2}; 4) число пар полюсов двигателя р; 5) по­лезный вращающий момент M_ном. Пользуясь табл, 20, указать тип дви­гателя и расшифровать его условное обозначение.

Как изменяются в роторе асинхронного двигателя частота тока f_2s индуктивное сопротивление х_2s, э.д.с. Е_2s и ток I₂ при увеличении на­грузки на валу? Приведите соответствующие формулы, пояснения и т, д.

Указания: 1. Номинальную полезную мощность находят из формулы для к.п.д.:

η_ном=Р_{ном 2}/(Р_ном2 + Σ P).

2. Потребляемая мощность Р₁ = Р_{ном 2} + Σ P 3. См. решение типового примера 15.

Таблица 37

Номер варианта	Σ P кВт	ηном	n1 обм/мин	f2s Гц	Номер варианта	Σ P кВт	ηном	n1 об/мин	f2s Гц
	0,65 1,5 1,64 3,33 4,11	0,86 0,88 0,87 0,9 0,9		1,67 1,67 1,33 0,67		0,76 2,14 1,22 4,78 2,4	0,84 0,875 0,86 0,92 0,885		2,5 1,25 1,33 0,75 1,17

Задача 16. В табл. 38 задан тип трехфазного асинхронного элект­родвигателя с короткозамкнутым ротором серии 4А. Номинальное на­пряжение двигателя 380 В. Используя данные о двигателях этой серии, приведенные в табл. 20, определить: 1) номинальную мощность Р_{ном 2}; 2) синхронную частоту вращения поля n₁ и частоту вращения ротора n_{ном 2}; 3) номинальное скольжение s_ном; 4) номинальный ток I_ном; 5) пусковой ток I_п; 6) мощность Р₁потребляемую из сети; 7) номиналь­ный М _ном,пусковой М_п и максимальный М_тах моменты. Расшифровать условное обозначение двигателя. Для двухскоростных двигателей эти величины определить для каждой частоты вращения ротора. Пояс­нить принцип действия асинхронного двигателя. Почему такой двига­тель называют асинхронным?

Таблица 38

Номер варианта	Тип двигателя	Номер варианта	Тип двигателя	Номер варианта	Тип двигателя
	4А160S8/4У3 4А112MCУ3 4А180S4У3 4А160S4/2У3		4А90LУ3 4АН250M6У3 4А180S4/2У3 4А250M4У3	- -	4АН250M8У3 4А160M8/4У3 - -

Таблица 39

Величины	Варианты
Рном2, кВт Uном , В nном 2, об/мин ηном соs φном 1, Iп/Iном Мтах/ Mном Mп/Mном   Тип проводника   Способ прокладки проводника	0,88 0,9 7,5 2,2 1,6   Провод   В трубе	0,9 0,87 7,5 2,2   Кабель   Открыто	0,9 0,83 1,7 1,2   Провод   В трубе	0,875 0,83 2,2   Кабель   В земле	5,5 0,87 0,91 7,5 2,2   Провод   Открыто	0,865 0,83 7,5 2,2   Кабель   Открыто	7,5 0,86 0,75 6,5 2,2 1,8   Провод   В трубе	18,5 0,87 0,8 6,5 2,2   Кабель   В земле	0,91 0,84 1,7 1,2   Провод   Открыто	2,2 0,8 0,83 2,2   Кабель   Открыто

Указание. См. решение типовых примеров 14, 15.

Задача 17. Трехфазный асинхронный электродвигатель с фазным ротором имеет технические данные, приведенные в табл. 39. Пользуясь ими, определить следующие величины: 1) номинальный I_ном и пусковой I_п токи; 2) номинальный М_ном, максимальный М_тах и пусковой М_пмоменты при номинальном напряжении; 3) кратность пускового тока I_п/I_ном, кратность пускового момента М_п/М_номи способность к пере­грузке М_mах/М_номпри снижении напряжения в сети на 10%. Возмо­жен ли в этом случае пуск двигателя при полной нагрузке? Пользуясь данными табл. 21, определить сечение алюминиевых проводников для питания электродвигателя. Тип проводника и способ его прокладки указаны в табл. 39.

В таблице вариантов заданы: номинальная мощность P_ном2;номи­нальное напряжение U_ном; частота вращения ротора n_{ном 2}; к. п. д. двигателя η_ном; коэффициент мощности соs φ_ном; кратность пускового тока 1_п/I_номспособность к перегрузке M_шах/М_ном; кратность пуско­вого момента M_п /М_ном

Какой вид имеет векторная диаграмма асинхронного двигателя? Пояснить с помощью векторной диаграммы, почему мал пусковой мо­мент асинхронного двигателя, несмотря на большой пусковой ток.

Указание. См. решение типового примера 15.

Задача 18. Генератор постоянного тока с независимым возбужде­нием используется для питания цепей автоматики станка с программным управлением, которые требуют постоянного напряжения. Генератор работает в номинальном режиме и отдает полезную мощность Р_{ном 2} при напряжении на зажимах U_ном развивая э. д. с. Е. Мощность первичного двигателя, вращающего генератор, равна Р₁. Генератор отдает во внеш­нюю цепь ток нагрузки, равный току якоря I_ном =I_a; ток в обмотке возбуждения I_в. Сопротивление нагрузки равно R_н. Сопротивление обмотки якоря R_а, обмотки возбуждения R_в. Напряжение на обмотке возбуждения U_в. К. п. д. генератора равен η_ном. Электрические потери в обмотке якоря Р_а, в обмотке возбуждения Р_в, Суммарные потери в ге­нераторе равны Σ P. Схема генератора приведена на рис, 88. Используя данные, приведенные в табл. 40, определить величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов.

Пояснить сущность реакции якоря в генераторе, ее последствия и способы ограничения.

Указание. См. решение типового примера 17.

Таблица 40

Величины	Варианты
Рном2, кВт Uном , В E, B Р1, кВт Iном , A Rн, Ом Rа, Ом Rв, Ом Uв, В ηном Рa, Вт Рв, Вт Σ P, кВт Iв, A	- - - - 0,026 0,87 - - - -	- - - - 0?054 - 0,9 - - 1,15	- - - 0,23 - - - -	- - - - 0,07 - - - 2,3	- 233,6 - - - - - - 4,8 1,15	- - - - 0,006 18,5 - - - -	- - - - 0,013 11,5 0,9 - - - -	- - - - - 44,5 0,9 - - -	- - - 0,13 - - - -	- - - - 2,14 - - - -

Задача 19. Электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением потребляет из сети мощность Р₁и развивает на валу номинальную мощность Р_ном2 при напряжении U_номи токе I_ном. Ток в обмотке якоря I_а, в обмотке возбуждения I_в. Номинальный вращающий момент двигателя М_нoм при частоте вращения якоря n_ном. В якоре наводится противо-э. д. с. Е. Сопротивление обмотки якоря R_а, обмотки возбуждения R_в. Суммарные потери мощности в двигателе Σ Р. К. п. д. двигателя равен η_дв. Используя данные двигателя, приведенные в табл. 41, определить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов. Схема двигателя приведена на рис. 90. Начертить схему присоединения двигателя к сети и описать назначение всех ее элементов. Пояснить процесс наведения противо-э. д. с, в якоре и ее роль при пуске двигателя.

Указание. См. решение типового примера 19.

Задача 20. Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением отдает полезную мощность Р₂ при номинальном напряжении U_ном. Сила тока в нагрузке равна I_н, ток в цепи якоря I_а, в обмотке возбуждения I_в. Сопротивление цепи якоря равно R_а, обмотки возбуждения R_в. Генератор развивает э. д. с. Е. Электромагнитная мощность равна Р_эм. Мощность, затрачиваемая на вращение генератора, равна P₁. Суммарные потери мощности в генераторе составляют Σ Рпри коэф­фициенте полезного действия η_г. Потери мощности в обмотках якоря и возбуждения соответственно равны Р_а и Р_в. Схема генератора дана на рис. 89. Используя данные о генераторе, приведенные в табл. 42, определить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов.

Какие три причины снижают напряжение на зажимах генератора c параллельным возбуждением при увеличении его нагрузки? Какой вид имеет его внешняя характеристика?

Таблица 41

Величины	Варианты
Р1, кВт Рном2, кВт Uном , В Iном, A Ia , A Iв, A Mном , Н·м nном , об/мин Е, В Rа, Ом Rв, Ом Σ P, кВт ηдв	- - - - - - 0,05 -	- - - - 86,5 - - 0,093 - 0,88	3,8 3,2 - - - - - 0,2 - -	- - - - - - -	- - 36,4 35,4 - 19,1 - - - - 0,82	- - - 5,5 - 437,8 - - - 0,82	3,9 - - - 35,4 - - 0,282 - 0,7 -	39,8 - 90,5 - - - - - -	- - - - - - 0,111 - 0,91	- - - 34,5 - 30,6 - 103,1 - - 0,6 0,843

Таблица 42

Величины	Варианты
Р2, кВт Uном , В Iн, A Iв, A Ia , A Rа, Ом Rв, Ом Е, В Рэм, кВт Р1, кВт Σ P, кВт ηr Pa, Вт Pв, Вт	- - - 0,15 - - - - 0,85 - -	20,65 - - - 0,2 - - - 2,8 - - -	- - 2,9 - - - - 2,55 - - - -	11,8 - 102,6 - - - - - - - -	- - - - - 25,36 - - - -	- - - - 0,07 18,9 122,6 - - 2,2 - - -	- - - - - - - 0,88 - -	- - 17,4 - 20,3 0,25 - - - - 0,55 0,78 - -	- - - - - - - - 23,45 2,8 -	21,56 - - - - - - - - - 0,85

Таблица 43

Величины	Варианты
Рном2, кВт Mном , Н·м nном , об/мин Iном, A Uном, В Ia , A Iв, A P1, кВт Σ P, кВт ηдв	- 113,6 - - 5,6 - -	- 28,65 - - - 4,14 - 0,87	- - - 1,1 12,5 - -	- 79,5 - - 2,5 - -	- - - 1,5 - - 0,8	- - - - - 0,88	- - - 34,9 - -	- 78,4 - 56,8 - 55,7 - - 1,5 0,88	- - - - 4,9 -	3,6 - 18,8 - - 0,8 - 0,54 -

Указание. См. решение типового примера 18.

Задача 21. Электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением, работая в номинальном режиме, отдает полезную мощность на валу Р_ном2, развивая при этом номинальный момент M_ном при частоте вращения n_ном. Двигатель потребляет из сети номинальный ток I_ном при напряжении U_ном. Ток в обмотке якоря I_а, в обмотке возбуждения I_в. Потребляемая из сети мощность равна Р₁. Суммарные потери мощности в двигателе составляют Σ Р, его коэффициент полезного действия η_дв. Используя номинальные данные двигателя, приведенные в табл. 43, определить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов. Схема двигателя приведена на рис. 90. Начертить схему присоединения двигателя к сети и пояснить назначение всех ее элементов. Пояснить вы­вод формулы для электромагнитной мощно­сти и электромагнитного момента такого двигателя.

Указание. См. решение типового приме­ра 19.

Задача 22. Электродвигатели постоян­ного тока серии П имеют параллельную и последовательную обмотки возбуждения (рис. 101). Сведения о них приведены в табл. 22. Пользуясь этой таблицей, определить сле­дующие величины: потребляемую из сети мощность P₁коэффициент полезного дейст­вия двигателя η_дв; ток в параллельной об­мотке возбуждения I_в; ток в обмотке якоря I_а; противо-э. д. с. Е, наводимую в обмотке якоря; суммарные потери в двигателе Σ PДанные для своего варианта взять из табл. 44.

Таблица 44

Номер варианта	Тип двигателя по табл.22	Uном, В	Рном, кВт	Номер варианта	Тип двигателя по табл.22	Uном, В	Рном, кВт
	П-41 П-42 П-51 П-41 П-71		3,2 4,5 6,0 1,5 32,0		П-51 П-41 П-51 П-81 П-42		2,2 1,0 11,0 14,0 3,8

Какие виды потерь имеют место в машине постоянного тока? Приве­дите формулы для определения к. п. д. генератора и двигателя.

Таблица 45

Величины	Варианты
Рном2, кВт Uном , В Iном , A Ia , A Iв, A E, B Rи, Ом Rа, Ом Rв, Ом ηr Pдв, кВт	- - 4,6 - - 0,21 - -	- 18,2 - - 230,4 - - 0,8 -	- - - - 0,7 - 0,85 -	2,2 - - - - 0,23 - - 2,6	- - - - 118,4 - - 1,42	8,7 - 39,5 41,5 - 226,2 - - - 0,87 -	- - - - 0,45 - -	- - 43,4 - - 5,07 - 47,8 0,83 -	- - - - - 0,15 - 0,87	- - - - - 0,85 -

Указания: 1. См. решение типового примера 19. 2. В сопротивление цепи якоря входят сопротивления обмотки якоря R_а, обмотки добавоч­ных полюсов R_дoб и последовательной обмотки возбуждения P_пос т. е, R_a^/ = R_а + R_дoб + P_пос. Например, для варианта 05: Р_а= 1,032+ +0,0328= 1,0643 Ом.

Задача 23. Генератор постоянного тока со смешанным возбуж­дением используется для питания временного поселка геологов. Работая в номинальном режиме, отдает полезную мощность Р_{ном 2} при напря­жении U_ном и токе нагрузки I_ном. Параллельная обмотка включена на полное напряжение генератора (рис. 102). Ток в цепи якоря I_а, в параллельной обмотке возбуждения I_в. Э. д. с. генератора равна Е, Сопротивление нагрузки R_н Сопротивление обмотки якоря равно R_а; сопротивлением последовательной обмотки пренебречь. Сопротивление параллельной обмотки возбуждения R_в. Коэффициент полезного действия генератора равен η_r. Генератор приводится во вращение первичным двигателем мощностью Р _дв. Используя номинальные данные генератора, приведенные в табл. 45, определить все неизвестные величины, отмеченныепрочерками в таблице вариантов, Начертить схему присоединения генератора к нагрузке и пояснить назначение ее элементов.

Почему генератор со смешанным возбуждением обеспечивает практически постоянное напряжение на зажимах при изменении нагрузки? Поясните его внешнюю характеристику.

Указание. См. решение типового примера 18.

Задача 24. Электродвигатель постоянного тока с последовательным возбуждением отдает полезную мощность Р₂ и потребляет из сети мощность Р₁при напряжении U_ном. Двигатель развивает полезный момент Мпри частоте вращения якоря п. Сила тока в цепи якоря равна I, противо-э.д,с. в обмотке якоря Е. Потери мощности в обмотках якоря и возбуждения равны Р_а. Сопротивление обмоток якоря и возбуждения R_а+R_пс. В момент пуска двигатель потребляет из сети пусковой ток I_п. Коэффициент полезного действия двигателя равен η_дв. Используя данные, приведенные в табл. 46, определить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов.

Какой вид имеют графики изменения частоты вращения и момента двигателя с последовательным возбуждением? Пояснить, почему недопустима работа такого двигателя при малых нагрузках. Схема двигате­ля дана на рис. 91.

Указание. См. решение типового примера 21.

Таблица 46

Величины	Варианты
Р2, кВт Р1, кВт Uном , В M, Н·м n, об/мин I, A E, B Pа, Вт Ra + Rпс, Ом Iп, A ηдв	51,3 - - - - - -	- - - - - - 0,85	- 4,5 - - - - 0,55 -	- - - - - 0,13 - 0,84	- - 45,5 - - - -	- - - - - 0,74 - 0,76	- 79,5 - - - - - 0,91	- - - - - 0,054 - 0,78	6,7 - - - - - -	- - - - - 0,08 - 0,905

Задача 25. Генератор постоянного тока с независимым возбуж­дением предназначен для питания приводного электродвигателя посто­янного тока металлорежущего станка с программным управлением (см. рис. 88). Генератор приводится во вращение двигателем переменного тока мощностью Р₁. Номинальная мощность генератора Р_ном. Суммар­ные потери мощности в генераторе Σ Р при коэффициенте полезного действия генератора η_г. Генератор развивает электромагнитную мощ­ность Р_эм и отдает в нагрузку ток I_ном при напряжении U_ном. Сопро­тивление обмотки якоря равно R_а. Э.д.с. генератора равна Е. Потери мощности в обмотке якоря Р_а. Электромагнитный тормозной момент на валу генератора, преодолеваемый приводным двигателем, равен М_эм. Частота вращения якоря равна n_ном. Используя данные генератора, приведенные в табл. 47, определить все величины, отмеченные прочерка­ми в таблице вариантов. Начертить схему такого генератора и пояснить назначение всех ее элементов. Вывести выражение для электромагнит­ного момента генератора.

Указание. См. решение типового примера 17.

Задача 26. Электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением потребляет ток I при напряжении U_ном. Сопротивление обмотки якоря R_а, обмотки возбуждения R_в. Магнитный поток полюса равен Ф. На якоре уложены Nпроводников, образующих а пар парал­лельных ветвей.

Таблица 47

Величины	Варианты
Р1, кВт Рном2, кВт Σ P, кВт ηr Рэм, кВт Iном , A Uном , В Rа, Ом Е, В Ра, Вт Mэм, Н·м nном , об/мин	- - 0,84 - - 0,3 - - -	- - - 5,41 - - 0,9 - -	- - - 0,79 - 23,4 0,7 - - -	- - 0,91 52,4 - - - 241,5 - -	- - - 69,5 - - - -	- - - 0,75 - 78,3 - - -	- - - - - - -	- - 9,74 - - - 124,4 - -	- - 0,83 - 21,7 - - - -	- 2,7 0,7 - 3,07 - - - 131,4 - 20,2 -

Число пар полюсов двигателя равно р. Используя данные,приведенные в табл. 48 вариантов, определить следующие величины: 1) токи в обмотках якоря I_а и возбуждения I_в; 2) э.д.с. в обмоткеякоря Е; 3) частоту вращения п; 4) электромагнитный вращающий момент М_эм; 5) электромагнитную мощность Р_эм. Схема электродвигателя приведена на рис. 90. Начертить схему присоединения такого двигателяксети и пояснить назначение каждого элемента схемы. Описать особен­ности рабочих характеристик такого двигателя.

Таблица 48

Номер варианта	Uном, В	I, A	Ra, Oм	Rв, Oм	Ф, Вб	N	p	a
		53,15 24,1 35,6 14,6 35,7 48,8 21,7 30,8	0,182 0,643 0,303 1,48 0,376 0,25 0,24 0,94 0,15		0,0095 0,006 0,006 0,0048 0,0071 0,008 0,078 0,0071 0,008 0,0078

Указание. См. решение типового примера 20.

Задача 27. Электродвигатель постоянного тока с последовательным возбуждением (см. рис. 91) развивает на валу полезную номинальную мощность Р_ном потребляя номинальный ток I_ном при напряжении U_ном. Якорь двигателя вращается с номинальной частотой n_ном. Со­противление обмотки якоря и последовательной обмотки возбуждения равно R_а+R_пс. Пользуясь данными, приведенными в табл. 49 вариан­тов, определить: 1) мощность Р₁, потребляемую из сети; 2) коэффициент полезного действия η_ном; 3) пусковой ток I_п; 4) сопротивление пусково­го реостата R_р для ограничения пускового тока до двойного номиналь­ного; 5) номинальный вращающий момент M_ном.Начертить схему при­соединения к сети такого двигателя и пояснить назначение каждого эле­мента схемы. Описать область применения таких электродвигателей.

Указание. См. решение типового примера 21.

Таблица 49

Номер варианта	Рном, кВт	Uном, В	Iном, A	nном, об/мин	Ra + Rпс, Ом
	5,5				0,51 0,19 0,13 0,82 0,3 0,012 0,052 0,077 0,16 0,45

Условные графические и буквенные обозначения на электрических схемах согласно ГОСТ 2722 – 68, 2728 – 68, 2.732 – 68, 2.730 – 73, 2.754 – 74.

Наименование	Условные обозначения	Буквенное обозначение
Элемент нагревательный		РТ
Выключатель автоматиче­ский: а) двухполюсный максимального тока		ВА
б) трехполюсный с комби­нированным расцепителем		ВА
Контакт силовой замыка­ющий магнитного пускателя с дугогашением		КЛ
То же, без дугогашения		КЛ
Контакт реле, блок-контакт магнитного пускателя: а) замыкающий		КЛ
б) размыкающий		КЛ
в) с выдержкой времени при срабатывании		РВ
г) с выдержкой времени при возврате		РВ
д) теплового реле		РТ
Кнопка «Пуск»		КнП
Кнопка «Стоп»		КнС
Лампа накаливания сиг­нальная и осветительная		ЛС
Предохранитель плавкий		Пр
Катушка контактора, маг­нитного пускателя, реле		КЛ
Электродвигатель переменного тока		М
Электрическая машина постоянного тока: а) с параллельным возбуждением		М ОВ
б) с последовательным воз­буждением		М; ОВ
Диод, стабилитрон		Д
Транзистор		Т
Тиристор		S
Выпрямитель		В

Литература

1. Гусев Н.Н., Мельцер Б.Н. Электротехника и основы промышленной электротехники М.Вышэйшая школа. 1975 г.

2. Попов В. С., Николаев С. А. Общая электротехника с основами электроники.- М.: Энергия, 1977.

3. Рабинович Э. А. Руководство к проведению лабораторных работ по общей электротехнике.- М.: Высшая школа, 1977.

4. Рабинович Э. А. Сборник задач и упражнений по общей электротехнике.— М.: Энергия, 1978.

5. Свириденко Э.А., Кишунович Ф.Г. Основы электротехники. – М.: Дизайн ПРО 2000 г.

6. Синдеев Ю. Электротехника. – М.: Феникс. 2000 г.

Дата добавления: 2014-10-31