Методические указания к решению задачи 21 1 страница

Пример 12

Пример 11

Пример 10

Пример 9

Пример 8

На рис.28 представлена схема генератора постоянного тока с параллельным возбуждением, работающего в режиме номинальной нагрузки. Его технические данные: Р_ном =16000Вт - номинальная мощность; U_ном =230В- номинальное напряжение; R_я= 0,13Ом-сопротивление якоря; R_в =164 Ом - сопротивление возбуждения; η= 90,1% - номинальный коэффициент полезного действия.

Рисунок 28 - Схема генератора постоянного тока с параллельным возбуждением

Определить:

I_ном -номинальный ток нагрузки;

I_в- ток возбуждения

I_я- ток якоря генератора;

Р_я - потери мощности в якоре;

Р_в- потери мощности в обмотке возбуждения;

Р_щ - потери мощности в щеточном контакте, приняв ∆U_щ = 2В - падение напряжения на электрографитированных щетках;

Р_доб - добавочные потери мощности;

Р_х - потери холостого хода.

Решение

1. Ток нагрузки

2. Ток возбуждения

3. Ток якоря I_я=I_ном + I_в=69,6+1,4=71А.

4. Потери мощности в обмотке якоря

5. Потери мощности в обмотке возбуждения

6. Потери мощности в щеточном контакте Р_щ=∆U_щ ^.I_я= 2^.71 = 1428 Вт.

7. Добавочные потери мощности Р_доб = 0,01^.Р_ном= 0,01 ^.16000 = 160 Вт.

8. Мощность, потребляемая генератором отпервичного двигателя

9. Суммарные потери мощности в генераторе

∑Р = Р₁ –Р_ном = 17758 - 16000=1758 Вт.

10. Потери холостого хода

P_х = ∑Р –(Р_я+Р_в+Р_щ+Р_доб ) = 1758 – (655+321+142+160)=480Вт

На рис.29 представлена схема двигателя постоянного тока со смешанным возбуждением, работающего в номинальном режиме. Двигатель рассчитан на номинальную мощность на валу Р_2ном =2000Вт. Номинальное напряжение, подведенное к двигателю U _ном =27В. Частота вращения якоря n _ном =8000 об/м ин. Двигатель потребляет из сети ток I _ном =100А. Сопротивление обмотки якоря, добавочных полюсов и последовательной обмотки возбуждения . Сопротивление параллельной обмотки возбуждения R_ш = 6,75 Ом

Рисунок 29 - Схема двигателя постоянного тока со смешанным возбуждением

ПР - пусковой реостат.

РР - регулировочный реостат.

ОВШ - параллельная (шунтовал) обмотка возбуждения.

ОВС - последовательная (сериесная) обмотка возбуждения.

ОДП — обмотка добавочных полюсов.

Определить:

Р₁ - потребляемую из сети мощность;

- номинальный коэффициент полезного действия двигателя;

М - полезный вращающий момент;

I_я - ток якоря;

Е – противо-ЭДСв обмотке якоря;

∑Р — суммарные потери мощности в двигателе;

Р_э - электрические потери мощности;

Р_доб - добавочные потери мощности;

Р_х - потери холостого хода

Решение

1. Мощность, потребляемая двигателем из сети:

2. Номинальный коэффициент полезного действия двигателя:

3. Полезный вращающий момент на валу двигателя

4. Ток параллельной обмотки возбуждения:

5. Ток, протекающий через обмотку якоря, обмотку добавочных полюсов, последовательную обмотку возбуждения:

6. Противо-ЭДСв обмотке якоря

где ∆U_щ = 2В - потери напряжения в переходном контакте щеток на коллекторе

7. Суммарные потери мощности в двигателе:

8. Электрические потери мощности в двигателе

Р_э =Р_я +Р _дп +Р_щ +Р_ш +Р_с =158+42+6,88+16,42+96,8=320,1Вт

где: - потери мощности в якоре,

- потери мощности в добавочных полюсах,

- потери мощности в последовательной обмотке возбуждения,

Р_щ = ∆U_щ ^.I _я - потери мощности в переходном контакте щеток на коллекторе;

Р_ш = U_ном^.I_ш - потери мощности в параллельной обмотке возбуждения.

9. Добавочные потери мощности, возникающие в обмотке якоря

Р_доб =0,01 ^.Р_2ном=0,01^.2000=20 Вт

10. Потери холостого хода: Р_х=∑Р-(Р_э +Р_доб)=700 - (433+20)=247Вт

Методические указания к решению задачи 20

Эта задача относится к теме "Электрические машины переменного тока". Для ее решения надо знать принцип действия асинхронного двигателя и зависимости между электрическими величинами, характеризующими его работу.

Трехфазный ток, протекающий по обмотке статора двигателя создает вращающееся магнитное поле, частота вращения которого зависит от числа пар полюсов и частоты тока f₁, в статоре,

Возможные частоты вращения магнитного поля статора при частоте тока f₁ и различном числе пар полюсов приведены в таблице 5

Таблица 5- Возможные частоты вращения магнитного поля статора при частоте тока f₁ =50 Гц и различном числе пар полюсов

р (число пар полюсов)
n1, об/мин

Частота вращения ротора п ₂ всегда меньше частоты вращения магнитного поля статора. Это отставание характеризуется скольжением S, равным

При работе двигателя под нагрузкой скольжение составляет несколько процентов, в момент пуска - 100 %.

Полезный вращающий момент на валу двигателя определяется по формуле

где: Р₂, Вт - полезная механическая мощность;

п₂, об/мин. - частота вращения вала ротора двигателя.

В настоящее время промышленность выпускает асинхронные двигатели серии 4А мощностью от 0,06 до 400 кВт.

Обозначение типа двигателя расшифровывается так:

4 - порядковый номер;

А - наименование вида двигателя - асинхронный;

Н - обозначение двигателя защищенного исполнения; отсутствие знака означает закрытое обдуваемое исполнение;

А - станина и щиты из алюминия; X - станина алюминиевая, щиты чугунные;

отсутствие знаков означает, что станина и щиты чугунные или стальные;

50... 355 - высота оси вращения;

S, L, М - установочные размеры по длине станины (S - самая короткая станина;

М - промежуточная; L - самая длинная);

2,4,6,8, 10,12 - число полюсов;

У - климатическое исполнение двигателя (для умеренного климата);

3 - категория размещения (3— для закрытых неотапливаемых помещений; I -для работы на открытом воздухе).

Расшифровать условное обозначение двигателя типа 4АН200М4УЗ. Это двигатель четвертой серии, асинхронный, защищенного исполнения, станина и щиты из чугуна, с высотой оси вращения 200 мм, с установочным размером М по длине станины (промежуточный), четырехполюсный, для районов умеренного климата, третья категория размещения.

Расшифровать условное обозначение двигателя типа 4А100L8УЗ. Это двигатель четвертой серии, асинхронный, закрытый обдуваемого исполнения, станина и щиты из чугуна, с высотой оси вращения 100 мм, с установочным размером L по длине станины (самая длинная станина), восьмиполюсный, для районов умеренного климата, третья категория размещения.

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором изготовлен на номинальное напряжение 220/380В. Двигатель подключен к сети с напряжением U_1ном =380В, нагрузка на его валу номинальная. Известны величины:

- I_1ном= 9,15 А - номинальный ток, потребляемый двигателем из сети;

- ⁼ 82% - номинальный коэффициент полезного действия;

- cos φ = 0,81 - номинальный коэффициент мощности;

- S _ном ⁼ 5% - номинальное скольжение;

- p = 3 — число пар полюсов;

- f₁ = 50 Гц - частота тока сети;

- - способность двигателя к перегрузке;

- - кратность пускового момента;

- - кратность пускового тока.

Определить:

- схему включения обмоток статора двигателя;

- Р_1ном — мощность, потребляемую двигателем из сети;

- Р_2ном - номинальную мощность на валу двигателя;

- ∑Р_ном — суммарные потери мощности в двигателе при номинальном режиме;

- n₁ - частоту вращения магнитного поля статора;

- n_2ном - номинальную частоту вращения ротора;

- f₂ - частоту тока в роторе;

- М_ном, М_пуск М_мах - номинальный, пусковой и максимальный моменты на валу

двигателя;

- I_1п - пусковой ток, потребляемый двигателем из сети.

Подсчитать при номинальной нагрузке на валу величину номинального и пускового тока при напряжении сети Какова будет схема включения обмоток статора двигателя в этом случае?

Решение

1. Двигатель изготовлен на номинальное напряжение 220/380 В. Это значит, что при подключении к сети с U_1ном=220В обмотки его статора должны быть соединены по схеме "треугольник

2. Номинальная мощность, потребляемая двигателем из сети.

3.Номинальная мощность на валу двигателя:

4. Суммарные потери мощности в двигателе при номинальном режиме работы:

5. Частота вращения магнитного поля статора:

6. Частота вращения ротора при номинальном режиме работе:

7. Частота тока в роторе: f₂=f₁^.S_ном=50 ^. 0,05=2,5Гц

8. Номинальный момент на валу двигателя:

9. Пусковой момент на валу двигателя: М_п=К_п ^.М_ном=2 ^. 40,2=80,4Н ^.м.

10. Максимальный момент на валу двигателя:

М_мах = К_м ^. М_ном = 2,5 ^. 40,2 = 100,5 Н ^. м.

11. Пусковой ток двигателя: I_1п=К₁ ^.I_1ном =6 ^. 9,15=54,9 А.

12. При номинальном напряжении сети обмотки двигателя для работы в номинальном режиме работы должны быть соединены по схеме "треугольник". В этом случае номинальный ток будет:

13. Значение пускового тока: .

Можно заметить, что токи и возросли по сравнению с токами и в раз, т.к. напряжение, подводимое к двигателю стало в раз меньше

Перед выполнением задачи следует проработать материал [1], §§ 16-1 -16-5 к теме Полупроводниковые приборы. Приведите таблицу со своим вариантом задания.

Порядок решения задачи

1. Перечертить слепую структурную схему полупроводникового диода.

2. В соответствующей части диода (слева или справа от р-п перехода в зависимости от варианта) изобразите в виде кружочка заданный носитель заряда с его знаком и направлением перемещения.

3. С учетом заданного носителя заряда укажите проводимость левой к правой

областей: р - область - та, для которой дырки являются основными носителями (о.н.), а электроны неосновными носителями (н.н.); п - область- та, для которой дырки являются неосновными носителями (н.н.), а электроны - основными носителями (о.н.)

Пример 13

Решить задачу 21, если задан неосновной носитель, его знак - "минус" перемещается он слева на право.

Решение /без пункта 6, в контрольной работе его выполните обязательно/.

Рисунок 30

Текст при решении примера не приведен. Пишите его в соответствии с пунктами 1... 6 методических указаниях к решению задачи 21.

ЗАДАНИЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Задача 1 (Перед решением задачи изучите методические указания к решению задач 1...5 и пример 1)

На рисунке 30 приведена схема электрической цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов R₁, R₂, R₃ и R₄, к которым подведено напряжение U. Определить эквивалентное сопротивление R этой цепи, ток I и мощность Р, потребляемые цепью, а также токи I₁, I₂, I₃, I₄, напряжение U₁, U₂, U₃, U₄, и мощность Р₁, Р₂, Р₃, Р₄ на каждом из резисторов. Проверить, что Р = Р₁ + Р₂ + Р₃ + Р₄. Данные для своего варианта взять из таблицы 6.

Рисунок 30 - Схема электрической цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов

Таблица 6 - Исходные данные к задаче 1

Известная величина	Последняя цифра шифра
U, B
R1 , Ом
R2 , Ом
R3 , Ом
R4 , Ом

Задача 2 (Перед решением задачи изучите методические указания к решению задач 1...5 и пример 1)

На рисунке 31 приведена схема электрической цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов R₁, R₂, R₃ и R₄, к которым подведено напряжение U. Определить эквивалентное сопротивление R этой цепи, ток I и мощность Р, потребляемые цепью, а также токи I₁, I₂, I₃, I₄, напряжение U₁, U₂, U₃, U₄, и мощность Р₁, Р₂, Р₃, Р₄ на каждом из резисторов. Проверить, что Р = Р₁ + Р₂ + Р₃ + Р₄. Данные для своего варианта взять из таблицы 7.

Рисунок 31 - Схема электрической цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов

Таблица 7 - Исходные данные к задаче 2

Известная величина	Последняя цифра шифра
U, B
R1 , Ом

продолжение таблицы 7

R2 , Ом
R3 , Ом
R4 , Ом

Задача 3 (Перед решением задачи изучите методические указания к решению задач 1...5 и пример 1)

На рисунке 32 приведена схема электрической цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов R₁, R₂, R₃ и R₄, к которым подведено напряжение U. Определить эквивалентное сопротивление R этой цепи, ток I и мощность Р, потребляемые цепью, а также токи I₁, I₂, I₃, I₄, напряжение U₁, U₂, U₃, U₄, и мощность Р₁, Р₂, Р₃, Р₄ на каждом из резисторов. Проверить, что Р = Р₁ + Р₂ + Р₃ + Р₄. Данные для своего варианта взять из таблицы 8.

Рисунок 32 - Схема электрической цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов

Таблица 8 - Исходные данные к задаче 3

Известная величина	Последняя цифра шифра
U, B
R1 , Ом	3.2			5.6
R2 , Ом
R3 , Ом
R4 , Ом

Задача 4 (Перед решением задачи изучите методические указания к решению задач 1...5 и пример 1)

На рисунке 33 приведена схема электрической цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов R₁, R₂, R₃ и R₄, к которым подведено напряжение U. Определить эквивалентное сопротивление R этой цепи, ток I и мощность Р, потребляемые цепью, а также токи I₁, I₂, I₃, I₄, напряжение U₁, U₂, U₃, U₄, и мощность Р₁, Р₂, Р₃, Р₄ на каждом из резисторов. Проверить, что Р = Р₁ + Р₂ + Р₃ + Р₄. Данные для своего варианта взять из таблицы 9.

Рисунок 33 - Схема электрической цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов

Таблица 9 - Исходные данные к задаче 4

Известная величина	Последняя цифра шифра
U, B
R1 , Ом
R2 , Ом		12,6
R3 , Ом
R4 , Ом

Задача 5 (Перед решением задачи изучите методические указания к решению задач 1...5 и пример 1)

На рисунке 34 приведена схема электрической цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов R₁ R₂, R₃ и R₄ к которым подведено напряжение U. Определить эквивалентное сопротивление R этой цепи, ток I и мощность Р, потребляемые цепью, а также токи I₁ I₂, Iз, I₄, напряжения, U₁ U₂, Uз, U₄ и мощности Р₁ Р₂, Рз, Р₄ на каждом из резисторов. Проверить, что Р = Р₁ + Р₂ + Р₃ + Р_4. Данные для своего варианта взять из таблицы 10.

Рисунок 34 - Схема электрической цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов

Таблица 10 - Исходные данные к задаче 5

Известная величина	Последняя цифра шифра
U, B
R1 , Ом
R2 , Ом
R3 , Ом
R4 , Ом

Задача 6 (Перед решением задачи изучите методические указания к решению задач 6... 10 и пример 2)

На рис. 35 в однофазную электрическую сеть переменного синусоидального тока включены реальная катушка индуктивности, обладающая активным и индуктивным

сопротивлениями, вольтметр — V, амперметр - А и ваттметр - W, измеряющие соответственно напряжение U, подведенное к катушке, ее ток I и активную мощность Р.

Используя показания приборов, определить: активное R, полное Z - сопротивление катушки; ее реактивную Q и полную S мощности; активную U_a и реактивную U_L составляющие напряжения; угол сдвига фаз φ между напряжением и током. По результатам расчета построить в масштабе векторную диаграмму напряжений. После построения диаграммы измерить вектор суммарного напряжения и убедится в том, что с учетом масштаба его величина равна показаниями вольтметра. Данные для своего варианта взять из таблицы 11.

Рисунок 35 – Электрическая схема

Таблица 11 - Исходные данные к задаче 6

Показания приборов	Последняя цифра шифра
Вольтметра -U, B
Амперметра -I, A
Ваттметра - Р, Вт

Дата добавления: 2017-01-14