МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Югорский государственный университет»

НИЖНЕВАРТОВСКИЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИКУМ (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Югорский государственный университет»

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

Методические указания и контрольные задания

для студентов-заочников образовательных учреждений

среднего профессионального образования

по специальности 131018.51 Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений.

Нижневартовск 2014

Рассмотрено

На заседании кафедры АЭ и ТО

Протокол № 1 от 20.01. 2014г.

Зав.кафедрой

____________М.Б.Тен

УТВЕРЖДАЮ

Председатель методического совета ННТ (филиал) ФГБОУ ВПО «ЮГУ»

_____________ Т.А. Дмитриева

«____»__________ 2014г.

Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников учебной дисциплины «Бурение нефтяных и газовых скважин» разработаны в соответствии:

1. Федерального государственного образовательного стандарта (далее - ФГОС) по специальности среднего профессионального образования (далее - СПО) 131018 Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений; утвержденного 17 марта 2010 г;

2. Рабочей программы учебной дисциплины «Электротехника и электроника» относящейся к циклу Общепрофессиональных дисциплин, утвержденной 12.09.2013 г.

Разработчик:

Даценко Оксана Владимировна, вторая квалификационная категория, преподаватель Нижневартовского нефтяного техникума (филиал) ФГБОУ ВПО «ЮГУ».

Рецензенты:

1. Амосова Т.Г., первая квалификационная категория, преподаватель Нижневартовский нефтяной техникум (филиал) ФГБОУ ВПО «ЮГУ».

2. Даценко Е.С., руководитель проекта по бурению ООО «НПРС-1».

Замечания, предложения и пожелания направлять в Нижневартовский нефтяной техникум (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Югорский государственный университет» по адресу: 628615, Тюменская обл., Ханты-Мансийский автономный округ, г. Нижневартовск, ул. Мира, 37.

©Нижневартовский нефтяной техникум (филиал) ФГБОУ ВПО «ЮГУ», 2014

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

4

1

ПАСПОРТ ПРОГРАММЫ МЕТОДИЧЕСКИХ УКАЗАНИЙ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «ЭЛЕКТОРТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА» ДЛЯ СТУДЕНТОВ ЗАОЧНОЙ ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ………………………………….......

5

1.1

Область применения рабочей программы……………………....

5

1.2

Место учебной дисциплины в структуре основной профессиональной образовательной программы…………………………...

5

1.3

Цели и задачи учебной дисциплины - требования к результатам освоения учебной дисциплины……………………………...

5

1.4

Рекомендуемое количество часов на освоение примерной программы учебной дисциплины…………………………………….

6

2

СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ…………………………………………………

6

2.1

Объем учебной дисциплины и виды учебной работы………….

6

2.2

2.3

2.4

2.5

Тематический план и содержание учебной дисциплины………

Требования к выполнению контрольной работы……………….

Задания для контрольной работы………………………………..

Методические указания к выполнению задач…………………..

7

10

10

27

3

УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ...

36

3.1

Требования к минимальному материально-техническому обеспечению……………………………………………………….

36

3.2

Информационное обеспечение обучения………………………..

37

4

КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА» ПРИ ЗАОЧНОЙ ФОРМЕ ОБУЧЕНИЯ…………....................................................................

37

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания и контрольные задания для студентов 3-го курса заочного отделения учебной дисциплины «Электротехника и электроника» относящейся к циклу Общепрофессиональных дисциплин разработаны в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом (ФГОС) среднего (полного) общего образования (профильное обучение); в соответствии с федеральными базисными учебными планами для образовательных учреждений Российской Федерации, реализующих программы общего образования (приказ Минобразования России от 09.03.2004 г. № 1312 в редакции приказов Минобрнауки России от 20.08.2008 г. № 241 от 30.08.2010 г. № 889) для специальности 131018.51 Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождении.

В результате освоения программы учебной дисциплины студент заочной формы обучения должен:

иметь представление: о роле и месте знаний по дисциплине при освоении основной профессиональной образовательной программы по данной специальности и в сфере профессиональной деятельности;

уметь: рассчитывать параметры различных электрических цепей

Изучение учебной дисциплины «Электротехника и электроника» базируется на знаниях дисциплин «Физика» и «Математика» и является в свою очередь, теоритической базой для изучения специальных дисциплин курсового и дипломного проектирования.

Приступая к выполнению контрольных заданий, следует проработать теоритический материал. Для улучшения его освоения необходимо вести конспектирование и после изучения темы ответить на вопросы самоконтроля.

Цель методической разработки: закрепление полученных теоретических знаний, приобретение расчетных навыков, развитие навыков самостоятельной работы, формирование технического мышления.

1. паспорт РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА»

1. Область применения рабочей программы

Рабочая программа учебной дисциплины является частью примерной основной профессиональной образовательной программы в соответствии с ФГОС по специальности 131018 Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений (базовой и углубленной подготовки) в части освоения основного вида профессиональной деятельности: Организация и проведение работ в области разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений и соответствующих профессиональных компетенций:

Рабочая программа учебной дисциплины может быть использована в дополнительном профессиональном образовании и профессиональной подготовке работников по профессии «Оператор по исследованию скважин», «Оператор нефтепродуктоперекачивающей станции», «Оператор по апробирования (испытанию) скважин», «Оператор по подготовке скважин к капитальному и подземному ремонту»

1.2. Место учебной дисциплины в структуре основной профессиональной образовательной программы:

Рабочая программа учебной дисциплины «Электротехника и электроника» относится к циклу Общепрофессиональных дисциплин ОП.00

1.3. Цели и задачи учебной дисциплины - требования к результатам освоения учебной дисциплины:

В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен уметь:

- подбирать устройства электронной техники, электрические приборы и оборудование с определенными параметрами и характеристиками;

- правильно эксплуатировать электрооборудование и механизмы передачи движения технологических машин и аппаратов;

- рассчитывать параметры электрических и магнитных цепей;

- снимать показания и пользоваться электроизмерительными приборами и приспособлениями;

- собирать электрические схемы;

- читать принципиальные, электрические и монтажные схемы.

В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен знать:

- классификацию электронных приборов, их устройство и область применения;

- методы расчета и измерения основных параметров электрических, магнитных цепей;

- основные законы электротехники;

- основные правила эксплуатации электрооборудования и методы измерения электрических величин;

- основы теории электрических машин, принцип работы типовых электрических устройств;

- основы физических процессов в проводниках, полупроводниках, диэлектриках;

- параметры электрических схем и единицы их измерения;

- принцип работы электрических и электронных устройств и приборов;

- принцип действия, устройство, основные характеристики электротехнических и электронных устройств и приборов;

- свойства проводников, полупроводников, электроизоляционных, магнитных материалов;

- способы получения, передачи и использования электрической энергии;

- устройство, принцип действия и основные характеристики электротехнических приборов;

- характеристики и параметры электрических и магнитных полей.

1.4. Рекомендуемое количество часов на освоение примерной программы учебной дисциплины:

максимальной учебной нагрузки обучающегося 148 часов, в том числе:

обязательной аудиторной учебной нагрузки обучающегося 26 часов;

самостоятельной работы обучающегося 122 часа.

2 СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1 Объем учебной дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы

Объем часов

Максимальная учебная нагрузка (всего)

148

Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего)

26

в том числе:

лабораторные работы

16

практические занятия

контрольные работы

Самостоятельная работа обучающегося (всего)

122

в том числе:

Внеаудиторная самостоятельная работа

122

Итоговая аттестация в форме экзамена

2.2 Тематический план и содержание учебной дисциплины Электротехника и электроника

2.3 Требования к выполнению контрольной работы

По дисциплине каждая контрольная работа содержит пять задач. Варианты для каждого студента - индивидуальные. Номер варианта определяется двумя последними цифрами номера шифра студента. Например, если номера шифра 17, 20, то номера вариантов задач, которые он должен решить, соответственно будут 17, 20, если номер шифра студента больше 50-ти, то от последних цифр студента нужно отнять 50. Например, если номера шифра 67, 73, то номера вариантов задач, которые он должен решить, соответственно будут 17, 23.

Контрольная работа выполняется в отдельной тетради, желательно в клеточку. Условия задач переписывают полностью, оставляют поля шириной 25-30 мм для замечаний рецензента, а в конце тетради - 2-3 страницы для рецензии. Формулы и расчеты пишут чернилами, чертежи и схемы делают карандашом; на графиках указывают масштаб. Решение задач обязательно ведут в Международной системе единиц (СИ). Страницы тетради нумеруют для возможности ссылки на них преподавателя.

Вычисления следует производить с помощью электронного микрокалькулятора. После получения работы с оценкой и замечаниями преподавателя надо исправить отмеченные ошибки, выполнить все его указания и повторить недостаточно усвоенный материал. Если контрольная работа получила неудовлетворительную оценку, то учащийся выполняет ее снова по старому или новому варианту, в зависимости от указания преподавателя, и отправляет на повторную проверку. В случае возникновения затруднений при выполнении контрольной работы учащийся может обратиться в техникум для получения письменной или устной консультации. Работы, выполненные неаккуратно или не по своему варианту, возвращаются без проверки.

2.4 Задания для контрольной работы

Задача 1 (варианты 01-50).

Цепь постоянного тока содержит шесть резисторов, соединенных смешанно. Схема цепи и значения резисторов указаны на соответствующем рисунке. Номер рисунка и величина одного из заданных токов или напряжений приведены в таблице 1. Индекс тока или напряжения совпадает с индексом резистора, по которому проходит этот ток или на котором действует указанное напряжение. Например, через резистор R₅ проходит ток I₅ , и на нем действует напряжение U₅. Определить: 1) эквивалентное сопротивление цепи относительно вводов АВ; 2) ток в каждом резисторе; 3) напряжение на каждом резисторе; 4) расход электрической энергии цепью за 10 часов.

Таблица 1- Исходные данные к задаче 1

Рисунок 1 Рисунок 2

Рисунок 3 Рисунок 4

Рисунок 5

Задача 2 (варианты 01-30).

Три группы сопротивлений соединили звездой с нулевым проводом и включили в трехфазную сеть переменного тока с линейным напряжением U_ном. Активные сопротивление в фазах А, В, С соответственно равны R_A, R_B, R_C; реактивные - X_A, X_B, X_C. Характер реактивных сопротивлений (индуктивное или емкостное) указаны на схеме цепи. Углы сдвига фаз в каждой фазе равны φ_А, φ_В, φ_С. Линейные токи (они же фазные) в нормальном режиме равны I_А, I_В, I_С. Фазы нагрузки потребляют активные мощности Р_А, Р_В, Р_С и реактивные Q_А, Q_В, Q_С. В таблице вариантов указаны некоторые из этих величин и номер рисунка цепи. Для своего варианта начертить схему цепи; определить величины, отмеченные прочерками в табл. 2 и начертить в масштабе векторную диаграмму цепи в нормальном режиме. Начертить векторную диаграмму цепи в аварийном режиме, при отключении фазы А. Из векторных диаграмм определить графически токи в нулевом проводе в обоих режимах. При вычислениях принять: sin 36º50′ = cos 53º10′ = 0,6; sin 53º10′ = cos 36º50′ = 0,8.

Задача 2 (варианты 31-40).

Три сопротивления R_AВ, R_BС,R_CА соединили в треугольник и включили в трехфазную сеть с линейным напряжением U_ном. В фазах нагрузки в номинальном режиме протекают токи I_АВ, I_ВС, I_СА. При этом фазные мощности составили Р_АВ, Р_ВС, Р_СА. В табл. 3 указаны некоторые из этих величин, номер рисунка цепи, а также в каком аварийном режиме может находиться цепь. Для своего варианта начертить схему цепи, определить величины, отмеченные прочерками, и начертить в масштабе векторные диаграммы цепи в нормальном и аварийном режимах.

Задача 2 (варианты 41-50).

В трехфазную сеть включили три одинаковые катушки, соединенные в треугольник. Активное сопротивление катушки R, индуктивное X_L. Линейное напряжение сети U_ном. Определить: 1) линейные и фазные токи; 2) активную и реактивную мощности, потребляемые цепью; 3) угол сдвига фаз; 4) начертить в масштабе векторную диаграмму цепи. Данные для своего варианта взять из табл. 4.

Таблица 2 - Исходные данные к задаче 2

Номер варианта

Номер рисунка

U_ном,

В

R_А, Ом

R_В, Ом

R_C, Ом

X_А,

Ом

X_В,

Ом

X_C,

Ом

I_А,

А

I_В,

А

I_С,

А

Р_А, Вт

Р_В, Вт

Р_С, Вт

Q_А, Вар

Q_В, Вар

Q_C, Вар

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

1

6

660

нет

-

4

4

-

3

-

-

-

нет

8670

-

-

11550

-

2

6

104

нет

4

6

15

3

8

-

-

-

нет

-

-

-

-

-

3

6

-

нет

-

4

4

4

3

95

38

-

нет

-

-

-

-

-

4

6

-

нет

6

4

-

8

-

-

-

76

нет

-

-

36100

11550

-

5

6

-

нет

6

-

-

8

3

95

38

-

нет

-

-

-

-

17340

6

6

660

нет

-

-

-

-

-

-

-

-

нет

8670

23120

36100

11550

17340

7

6

104

нет

-

8

-

4

-

4

12

6

нет

-

-

-

-

-

8

6

-

нет

-

-

-

-

-

4

-

-

нет

576

216

240

432

288

9

6

-

нет

4

-

15

3

-

-

-

6

нет

-

-

240

-

288

10

6

-

нет

4

6

-

-

8

4

-

-

нет

576

216

-

-

-

11

7

208

4

нет

30

3

-

-

-

10

2,4

-

нет

-

-

-

-

12

7

-

-

нет

-

-

44

12

22

-

11

-

нет

-

3872

-

1452

13

7

380

-

нет

-

8

-

12

-

5

-

-

нет

-

-

-

1452

14

7

-

4

нет

30

-

-

-

24

-

2,4

-

нет

-

1728

1200

-

15

7

692

16

нет

15

12

40

20

-

-

-

-

нет

-

-

-

-

16

7

-

-

нет

-

-

-

-

20

10

16

6400

нет

3840

-

4000

-

17

7

380

-

нет

-

-

-

-

-

-

-

2904

нет

1936

3872

1100

1452

18

7

-

-

нет

-

-

40

20

-

10

-

6400

нет

-

4800

-

5120

19

7

-

4

нет

30

3

-

40

-

-

2,4

-

нет

-

-

1200

-

20

7

208

-

нет

-

3

-

8

24

10

-

-

нет

-

-

-

1152

21

8

-

-

нет

нет

нет

-

-

10

20

5

-

нет

нет

нет

7600

-

Продолжение табл.2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

22

8

-

60

нет

нет

нет

40

-

-

-

-

240

нет

нет

нет

-

480

23

8

208

-

нет

нет

нет

-

30

2

-

-

-

нет

нет

нет

360

-

24

8

-

38

нет

нет

нет

-

76

-

20

5

-

нет

нет

нет

-

-

25

8

660

-

нет

нет

нет

-

-

-

-

5

3800

нет

нет

нет

7600

-

26

8

-

10

нет

нет

нет

20

-

22

-

-

-

нет

нет

нет

-

9680

27

8

-

-

нет

нет

нет

-

-

10

5

-

1270

нет

нет

нет

-

318

28

8

380

10

нет

нет

нет

20

5

-

-

-

-

нет

нет

нет

-

9680

29

8

-

-

нет

нет

нет

-

5

-

-

-

4840

нет

нет

нет

2420

-

30

8

380

-

нет

нет

нет

-

-

21

11

44

-

нет

нет

нет

-

-

Таблица 3 - Исходные данные к задаче 2

Номер

варианта

Номер

Рисунка

U_ном,

В

R_АВ, Ом

R_ВС, Ом

R_СА, Ом

I_АВ,

А

I_ВС,

А

I_СА,

А

Р_АВ, Вт

Р_ВС, Вт

Р_СА, Вт

При аварии

отключились

31

9

380

-

-

-

10

20

5

-

-

-

Линейный провод А

32

9

-

100

250

500

-

-

-

-

1000

-

Фаза ВС

33

9

-

20

-

33

-

-

-

21780

-

13200

Фаза СА

34

9

500

-

-

20

-

-

-

5000

10000

-

Линейный провод В

35

9

-

-

-

-

5

-

-

2500

1000

500

Фаза АВ

36

9

380

38

19

76

-

-

-

-

-

-

Фаза СА

37

9

660

-

66

-

33

-

-

-

-

13200

Линейный провод С

38

9

-

-

25

-

10

20

25

-

-

-

Фаза АВ и ВС

39

9

220

22

44

11

-

-

-

-

-

-

Фаза СА и АВ

40

9

-

-

-

-

-

-

5

3800

7600

1900

Фаза ВС

Таблица 4 - Исходные данные к задаче 2

Номер варианта

R, Ом

X_L, Ом

U_ном, В

41

3

4

380

42

8

6

380

43

4

3

220

44

32

24

220

45

12

16

660

46

6

8

220

47

24

32

660

48

12

16

220

49

32

24

380

50

16

12

380

Рисунок 6 Рисунок 7

Рисунок 8 Рисунок 9

Задача 3 (варианты 01-10).

Для трехфазного трансформатора известны: мощность S_HOM; первичное и вторичное напряжения U_HOM1 , U_HOM2 ; первичный и вторичный токи I_HOM1, I_HOM2; коэффициент трансформации К; потери в стали Р_СТ и в обмотках Р_0НОМ. Активные сопротивления обмоток R₁ и R₂; КПД трансформатора при полной нагрузке и коэффициенте мощности нагрузки cos φ₂ равен η_НОМ. Обмотки соединены в звезду. Потери мощности в обмотках распределяются поровну между ними. Определить величины, отмеченные прочерками в табл. 5.

Задача 3 (варианты 11-20).

Трехфазный трансформатор имеет следующие номинальные величины: мощность S_HOM; напряжение обмоток U_HOM1 ,U_HOM2; токи I_HOM1, I_HOM2. Трансформатор питает асинхронные двигатели, полная мощность которых равна S_АВ при коэффициенте мощности cos φ₂ . Коэффициент нагрузки трансформатора равен k. Потери в обмотках и стали равны Р_0НОМ и Р_СТ. Коэффициент трансформации равен К, а КПД трансформатора при данной нагрузке η. Определить величины, отмеченные прочерками в табл. 6.

Задача 3 (вариант 21-30).

Для трехфазного трансформатора в табл. 7 заданы тип и номинальные напряжения обмоток U_HOM1 и U_HOM2. Трансформатор работает с коэффициентом нагрузки k_H и коэффициентом мощности cos φ₂. Пользуясь таблицей 10 технических данных трансформаторов, определить: 1) номинальные токи в обмотках; 2) токи в обмотках при заданном коэффициенте нагрузки; 3) активную и реактивную мощности, отдаваемые трансформатором; 4) потери в обмотках при заданном коэффициенте нагрузки;

Задача 3 (варианты 31-40).

Для однофазного трансформатора в табл.8 заданы следующие номинальные величины: мощность S_HOM; первичное U_HOM1 и вторичное U_HOM2 напряжения; первичный I_HOM1 и вторичный I_HOM2 токи. Коэффициент трансформации равен К. В обмотках находятся Е и Е₂; числа витков обмоток W₁ и W₂. Магнитная индукция в магнитопроводе В_М, его сечение Q, магнитный поток в нем Ф_М. Частота тока в сети f. Определить величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов.

Указание: При решении задачи пренебречь падением напряжения в первичной обмотке при холостом ходе, т.е. считать, что U_HOM≈E₁. При определении Е₂ учесть, что U₂ - напряжение на разомкнутой вторичной обмотке.

Задача 3 (варианты 41-50).

Трехфазный трансформатор питает активную нагрузку Р₂ при коэффициенте мощности cosφ₂. Определить: 1) вторичные токи I_HOM1, I_HOM2; 2) коэффициент нагрузки трансформатора К_Н; 3) токи в обмотках при фактической нагрузке; 4) суммарные потери в трансформаторе при номинальной нагрузке; 5) КПД трансформатора при номинальной и фактической нагрузках. Данные для своего трансформатора взять из табл. 9. Недостающие величины принять из табл. 10.

Таблица 5 - Исходные данные к задаче 3

Таблица 6 - Исходные данные к задаче 3

Таблица 7 - Исходные данные к задаче 3

Таблица 8 - Исходные данные к задаче 3

Таблица 9 - Исходные данные к задаче 3

Продолжение табл. 9

Таблица 10 - Исходные данные трансформатора

Тип трансформатора

S_ном, кВА

Напряжения обмоток, кВ

Потери мощности, кВт

U_К

%

I_1X

%

U_{ном 1}

U_{ном 2}

Р_ст

Р_0ном

ТМ-100/6; 10

100

6; 10

0,23; 0,4;

0,33

2,27

6,8

2,6

ТМ-160/6; 10

160

6; 10

0,23; 0,4; 0,69

0,51

3,1

4,7

2,4

ТМ-250/6; 10

250

6; 10

0,23; 0,4; 0,69

0,74

4,2

4,7

2,3

ТМ-400/6; 10

400

6; 10

0,23; 0,4; 0,69

0,95

5,5

4,5

2,1

ТМ-630/6; 10

630

6; 10

0,23; 0,4; 0,69

1,31

7,6

5,5

2,0

ТМ-1000/6; 10

1000

6; 10

0,23; 0,4; 0,69

2,45

12,2

5,5

2,8

ТМ-1600/6; 10

1600

6; 10

0,23; 0,4; 0,69

3,3

18

5,5

2,6

ТМ-2500/6; 10

2500

6; 10

0,23; 0,4; 0,69

4,3

24

5,5

1,0

Задача 4 (вариант 01-10).

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором имеет номинальную мощность P_HOMи потребляет из сети полную мощность S₁ при коэффициенте мощности cosφ_HOM и КПД η_НОМ. Суммарные потери мощности в двигателе ∑Р. Двигатель развивает номинальный момент М_НОМ, максимальный М_МАX и пусковой М_ПУСК. Способность двигателя к перегрузке М_МАX/М_НОМ, кратность пускового момента М_ПУСК/М_НОМ. Номинальная частота вращения ротора n_НОМ; скольжение двигателя при этом S_НОМ. Частота тока в статоре f₁ в роторе f₂. Номинальное напряжение сети U_HOM. Определить величины, отмеченные прочерками в табл. 12.

Задача 4 (вариант 11-30).

В таблице 13 задан тип трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Номинальное напряжение двигателя 380 В. Пользуясь техническими данными двигателей серии 4А, приведенными в табл. 11, определить; 1) номинальную Р_НОМ и потребляемую Р₁ мощности; 2) номинальный I_HOM и пусковой I_ПУСК токи; 3) номинальную частоту вращения n_НОМ и скольжение S_НОМ; 4) номинальный М_НОМ и пусковой М_ПУСК моменты. Расшифровать условное обозначение двигателя. Начертить энергетическую диаграмму и пояснить её.

Задача 4 (вариант 31-40).

В каждой фазе ротора трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором при пуске наводится ЭДС Е₂, а при работе со скольжением S= Е_2S. Активное сопротивление фазы ротора равно R₂ в любом режиме. Индуктивное сопротивление фазы неподвижного ротора Х₂, вращающегося - Х_2i. Число витков в фазе ротора W₂, обмоточный коэффициент К₂, магнитный поток двигателя Ф_М. Частота тока в сети f₁, во вращающемся роторе f₂. число пар полюсов p, синхронная частота вращения n₁, ротора n₂. Ток в роторе при нормальной работе равен I₂, при пуске I_{2 ПУСК}. Определить величины, отмеченные прочерками в табл.14. Сравните рабочие характеристики и основные свойства двигателя с короткозамкнутым и фазным ротором.

Задача 4 (вариант 41-50).

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором при номинальной мощности Р_НОМ, напряжении U_НОМ и токе I_HOM потребляет из сети мощность Р₁. КПД двигателя η_НОМ, а коэффициент мощности cosφ_НОМ. Потери в обмотке статора Р₀₁, в стали статора Р_ст, в обмотках ротора Р₀₂, механические Р_МАX. Суммарные потери в двигателе ∑Р. Электромагнитная мощность, передаваемая магнитным потоком ротору, Р_эм. Двигатель развивает номинальный момент М_НОМ и электромагнитный момент М_ЭМ при частоте вращения n_НОМ. Определить величины, отмеченные прочерками в табл. 15.

Таблица 11 - Исходные данные к задаче 4

Тип

двигателя

Р_НОМ,

кВт

n₂,

об/мин

сosφ_ном

I_ПУСК/ I_HOM

М_ПУСК/М_НОМ

М_МАX/

М_НОМ

η_НОМ

1

2

3

4

5

6

7

8

4А10082УЗ

4,0

2880

0,89

7,5

2,0

2,2

0,86

4А100L2У3

5,5

2880

0,91

7,5

2,0

2,2

0,87

4А112М2СУ3

7,5

2900

0,88

7,5

2,0

2,2

0,87

4А132М2СУ3

11,0

2900

0,9

7,5

1,6

2,2

0,88

4А80А4У3

1,1

1400

0,81

5,0

2,0

2,2

0,85

4А90L4У3

2,2

1400

0,83

6,0

2,0

2,2

0,8

4А100S4У3

3,0

1425

0,83

6,5

2,0

2,2

0,82

4А100L4У3

4,0

1425

0,84

6,5

2,0

2,2

0,84

4А112М2СУ1

5,5

1425

0,85

7,0

2,0

2,2

0,85

4А12М4СУ1

11,0

1450

0,87

7,5

2,0

2,2

0,87

4АР160S4У3

15,0

1465

0,83

7,5

2,0

2,2

0,865

4АР160М4У3

18,5

1465

0,87

7,5

2,0

2,2

0,885

4АР180S4У3

22,0

1460

0,87

7,5

2,0

2,2

0,89

4АР180М4У3

30,0

1460

0,87

7,5

2,0

2,2

0,9

4А250S4У3

75,0

1480

0,9

7,5

1,2

2,2

0,93

4А250М4У3

90,0

1480

0,91

7,5

1,2

2,2

0,93

4А100L6У3

2,2

950

0,73

5,5

2,0

2,0

0,81

4АР160S6У3

11,0

975

0,83

7,0

2,0

2,2

0,855

4АР160М6У3

15,0

975

0,83

7,0

2,0

2,2

0,875

4АР180М6У3

18,5

970

0,8

6,5

2,0

2,2

0,87

4А250S6У3

45,0

985

0,89

6,5

1,2

2,2

0,92

4А250М6У3

55,0

985

0,89

7,0

1,2

2,0

0,92

4АН112М6У3

75,0

985

0,87

7,5

1,2

2,5

0,93

4А100L8У3

1,5

725

0,65

6,5

1,6

1,7

0,74

4АР180S8У3

7,5

730

0,75

6,5

1,8

2,2

0,86

4А250S8У3

37,0

740

0,83

6,0

1,2

1,7

0,9

4А250М8У3

45,0

740

0,84

6,0

1,2

1,7

0,91

4АН250М8У3

55,0

740

0,82

6,0

1,2

2,0

0,92

4А160S4/2У3

4А180S4/2У3

4А160М4/4У3

Таблица 12 - Исходные данные к задаче 4

Параметры

Номер варианта

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Р, кВт

-

10

-

28

10

2,8

-

28

-

-

S, кВА

3,97

13,85

-

36,2

-

-

176

-

-

36,2

сosφ

-

0,84

0,86

-

0,84

-

0,84

0,86

0,83

0,86

η_НОМ

-

-

0,9

-

0,86

0,85

0,86

-

0,85

0,9

∑Р, кВт

0,5

-

-

3,4

-

0,5

1,62

-

-

-

М_НОМ, Нм

08,5

-

93

93

-

-

97,5

-

18,8

-

М_МАX, Нм

-

176

-

140

-

32

176

140

-

140

М_ПУСК, Нм

24,4

117

-

-

-

-

117

102

24,4

102

М_МАX/М_НОМ

1,7

-

1,5

-

1,8

-

-

-

1,7

-

М_ПУСК/М_НОМ

-

1,2

1,1

1,1

1,2

1,3

-

-

-

1,1

n_НОМ,об/мин

1425

-

2880

-

980

1425

-

2880

-

-

f₁, Гц

-

50

100

-

50

-

-

100

50

-

f₂, Гц

2,5

-

-

4

-

2,5

1,0

-

-

4

U_НОМ, В

380

380

500

-

380

-

-

500

380

500

I_HOM, А

-

-

-

41,7

-

6,2

21

41,7

6,2

-

Таблица 13 - Исходные данные к задаче 4

Номер варианта

Тип двигателя

Номер варианта

Тип двигателя

11

4А250М6У3

21

4А132М2СУ3

12

4А250М4У3

22

4А100L2У3

13

4А100S4У3

23

4АР180М4У3

14

4АР160М4У3

24

4А112М4СУ1

15

4А100S2У3

25

4А250S4У3

16

4А250S6У3

26

4АР160S4У3

17

4А100S4У3

27

4А250М8У3

18

2АН250М6У3

28

4А112М2СУ3

19

4А80А4У3

29

4АР160S6У3

20

4АР180S4У3

30

4А132М4СУ1

Таблица 14 - Исходные данные к задаче 4

Номер варианта

Е₁,

В

S,

%

Е_2S,

В

R₂,

Ом

Х₂,

Ом

Х_2i,

Ом

W₂

K₂

Ф_М,

Вб

f₁, Гц

f₂, Гц

Р, кВт

n₁,

об/мин

n₂,

об/мин

I₂,

А

I_2пуск, А

31

-

-

-

2

5

-

100

0,94

-

400

4

-

-

7920

-

7,6

32

-

2

-

0,4

2,4

-

36

0,95

0,0132

50

-

3

-

-

-

-

33

-

-

-

0,075

1

-

48

0,97

0,0145

50

-

1

-

-

17,9

-

34

60

-

-

0,2

-

-

24

0,98

-

50

-

4

-

712,5

14,7

-

35

-

-

2,2

-

5

-

100

-

0,00132

400

-

-

8000

7920

1,1

-

36

100

-

2

0,4

-

0,048

36

0,95

-

50

-

-

1000

-

-

-

37

150

-

4,5

-

1

-

-

0,97

0,0145

-

1,5

1

-

-

-

146

38

-

5

-

0,2

0,8

-

24

0,98

0,00115

-

2,5

-

750

-

-

-

39

200

-

-

1,2

3,6

0,144

60

-

0,0078

-

4

-

-

2880

-

-

40

-

4

8

1,2

-

0,144

-

0,96

0,0078

100

-

-

3000

-

-

-

Таблица 15 - Исходные данные к задаче 4

Задача 5 (вариант 01-50).

Выпрямитель должен питать потребитель постоянным током. Мощность потребителя Р₀, Вт, при напряжении питания U₀, В. Следует выбрать один из трех типов полупроводниковых диодов, параметры которых приведены в табл.17 для схемы выпрямителя, и пояснить, на основании чего сделан выбор. Начертить схему выпрямителя. Данные для своего варианта взять из табл. 16.

Таблица 16 - Исходные данные к задаче 5

Номер варианта

Тип диодов

Р₀, Вт

U₀, В

Номер варианта

Тип диодов

Р₀, Вт

U₀, В

1

2

3

4

5

6

7

8

1

Д214

Д215Б

Д224А

300

40

26

Д218

Д222

Д232Б

150

300

2

Д205

Д217

Д302

100

150

27

Д221

Д214Б Д244

100

40

3

Д243А

Д211

Д226А

40

250

28

Д7Г

Д209

Д304

50

100

4

Д214А

Д243

КД202Н

500

100

29

Д242

Д224 Д226

120

20

5

Д303

Д243Б

Д224

150

20

30

Д215

Д242А Д210

700

50

6

Д217

40

250

31

Д233

300

200

7

Д215Б

150

50

32

Д209

20

100

8

Д304

100

50

33

Д244А

200

30

9

Д232Б

200

200

34

Д226

30

150

10

Д205

60

100

35

КД202А

40

10

11

Д224

Д207

Д214Б

90

30

36

Д305

Д302

Д222

100

40

12

Д215А

Д234Б

Д218

100

400

37

Д243А

Д233Б

Д217

600

200

13

Д244А

Д7Г

Д210

60

80

38

КД202А

Д215Б

Д205

150

150

14

Д232

КД202Н

Д222

900

150

39

Д231Б

Д242А

Д221

400

80

15

Д304

Д244

Д226

200

40

40

Д242

Д226А

Д224А

500

20

16

Д7Г

80

100

41

Д207

30

100

17

Д224

200

50

42

Д302

250

150

18

Д217

150

500

43

Д243Б

300

200

19

Д305

300

20

44

Д221

250

200

20

Д214

600

80

45

Д233Б

500

400

21

Д244Б

Д214

Д234Б

150

20

46

Д243А

Д226

Д231Б

400

80

22

Д218

Д221

Д214А

30

50

47

Д224А

Д242

Д303

200

30

23

Д302

Д205

Д244Б

60

40

48

КД202Н

Д243

Д214А

300

60

24

Д242А

Д222

Д215Б

150

50

49

Д224

Д214Б

Д302

70

20

25

Д7Г

Д217

Д242Б

20

150

50

Д215А

Д231

Д234Б

800

120

Таблица 17 - Исходные данные к задаче 5

Тип диода

I _ДОП, А

U _ОБР, В

Тип диода

I _ДОП, А

U _ОБР, В

Д7Г

0,3

200

Д231

10

300

Д205

0,4

400

Д231Б

5

300

Д207

0,1

200

Д232

10

400

Д209

0,1

400

Д232Б

5

400

Д210

0,1

500

Д233

10

500

Д211

0,1

600

Д233Б

5

50

Д214

5

100

Д234Б

5

600

Д214А

10

100

Д242

5

100

Д214Б

2

200

Д242А

10

100

Д215

5

200

Д242Б

2

100

Д215А

10

200

Д243

5

200

Д215Б

2

200

Д243А

10

200

Д217

0,1

800

Д243Б

2

200

Д218

0,1

1000

Д244

5

50

Д221

0,4

400

Д244А

10

50

Д222

0,4

600

Д244Б

2

50

Д224

5

50

Д302

1

200

Д224А

10

50

Д303

3

150

Д224Б

2

50

Д304

3

100

Д226

0,3

400

Д305

6

50

Д226А

0,3

300

КД202А

3

50

КД202Н

1

500

2.5 Методические указания к выполнению задач

Методические указания к решению задачи 1

Решение задачи требует знания закона Ома для всей цепи и ее участков, законов Кирхгофа, методики определения эквивалентного сопротивления цепи при смешанном соединении резисторов, а также умения вычислять мощность и работу электрического тока. Содержание задач и схемы цепей приведены в условии, а данные к ним - в табл. 1. Перед решением задачи рассмотрите типовой пример 1.

Пример 1. Для схемы, приведенной на рис. 10 а, определить эквивалентное сопротивление цепи R_АВ и токи в каждом резисторе, а также расход электроэнергии цепью за 8 ч работы.

Решение:

Задача относится к теме «Электрические цепи постоянного тока». Проводим поэтапное решение, предварительно обозначив стрелкой ток в каждом резисторе; индекс тока должен соответствовать номеру резистора, по которому он проходит.

1. Определяем общее сопротивление разветвления R_CD, учитывая, что резисторы R₃ и R₄ соединены последовательно между собой, а с резистором R₅ - параллельно:

R_CD = (R₃ + R₄)∙R₅/(R₃+R₄+R₅)=(10+5)∙10/(10+5+10)=6 Ом (рис.6 б).

2. Определяем общее сопротивление цепи относительно вводов СЕ. Резисторы R_СД и R₂ включены параллельно, поэтому:

R_CE = R_CD∙R₂/(R_СD+R₂) = 6∙3/(6+3) = 2 Ом (рис. 6 в).

3. Находим эквивалентное сопротивление всей цепи:

R_AB =R₁+R_CE=8+2 = 10 Ом (рис. 6 г).

4. Определяем токи в резисторах цепи. Так как напряжение U_AB приложено ко всей цепи, а R_AB=10 Ом, то согласно закону Ома:

I₁ = U_AB/R_AB= 150/10= 15 A.

Внимание! Нельзя последнюю формулу писать в виде I₁ = U_AB/R₁, так как U_AB приложено ко всей цепи, а не к участку R_1.

Для определения тока I₂ находим напряжение на резисторе R₂, т.е. U_CE. Очевидно, U_CE меньше U_ABна потерю напряжения в резисторе R₁, т.е:

U_CE=U_AB-I₁R₁=150 - 15∙8=30B,

тогда:

I₂ = U_CE/R₂ = 30/3 = 10 A.

Так как U_CE=U_CD, то можно определить токи I_3,4 и I₅:

I_3,4. = U_CD/(R₃ + R₄) = 30/(10 + 5) = 2 A;

I₅ = U_CD/R₅ = 30/10 = 3 A.

На основании первого закона Кирхгофа, записанного для узла С, проверим правильность определения токов:

I₁ =I₂+I_3,4+I₅, или 15=10+2+3=15 А.

5. Расход энергии цепью за восемь часов работы:

W = P∙t = U_AB∙I₁∙t = 150∙15∙8 = 18000 Вт∙ч = 18 кВт∙ч.

Рисунок 10

Методические указания к решению задач № 2

Решение задач этой группы требует знания учебного материала темы 1.5, представления об особенностях соединения источников и потребителей в звезду и треугольник, соотношениях между линейными и фазными напряжениями и токами при таких соединениях, умения строить векторные диаграммы при симметричной и несимметричной нагрузках. А также в аварийных режимах. Для пояснения методики решения задач на трехфазные цепи приведен пример 1 с подробным решением.

Пример 1. В четырехпроводную сеть включена несимметричная нагрузка, соединения в звезду (рис. 11 а). Линейное напряжение сети Uном = 380 В. Определить токи в фазах и начертить векторную диаграмму цепи в нормальном режиме и при отключении автомата в линейном проводе А. Из векторных диаграмм графически найти ток в нулевом проводе в обоих случаях.

Решение:

Определяем:

1. Фазное напряжение:

U_ф = U_ном/ = 380/1,73 = 220B.

2. Токи в фазах:

I_А =U_ф/Z_A =U_ф/ = 220/= 22A.

I_B = U_ф/ = 220/= 44A.

I_C = U_ф/Z_C = 220/11 = 22A.

Рисунок 11

3. Углы сдвига фаз в каждой фазе:

sin φ_A = x_A/Z_A = -6/= -0,6; φ_A= -36º50′;

sin φ_B = x_B/Z_B = 4/= 0,8; φ_B = 53º 10′ ; φ_С= 0,

так как в фазе С есть только активное сопротивление.

4. Для построения векторной диаграммы выбираем масштабы по току (1 см = 10 А) и напряжению (1 см = 40 В). Построение диаграммы начинаем с векторов фазных напряжений U_A, U_B, U_C (рис. 11 б), располагая их под углом 120º друг относительно друга. Чередование фаз обычное: за фазой А - фаза В, за фазой В - фаза С. В фазе А угол сдвига φ_А отрицательный, т.е. ток I_А опережает фазное напряжение U_A на угол φ_А = - 36º50′. Длина вектора тока I_А в прямом масштабе составит 22/10 = 2,2 см, а длина вектора фазного напряжения U_A- 220/40 = 5,5 см. В фазе В угол сдвига φ_В > 0, т.е. ток отстает от фазного напряжения U_B на угол φ_В = 53º 10′; длина вектора тока I_B равна 44/10 = 4,4 см.. В фазе С ток и напряжение U_Cсовпадают по фазе, так как φ_С = 0. Длина вектора тока I_C составляет 22/10 = 2,2 см. Ток в нулевом проводе Io равен геометрической сумме трех фазных токов. Измеряя длину вектора тока Io, получаем в нормальном режиме 4,5 см, поэтому Io = 45 А. Векторы линейных напряжений на диаграмме не показаны, чтобы не усложнять чертеж.

5. При отключении линейного автомата в фазе А на векторной диа- грамме остаются фазные напряжения U_B и U_C , и продолжают протекать в этих фазах токи I_B и I_C. Ток I_A = 0. Поэтому ток в нулевом проводе Io равен геометрической сумме токов - фаз В и С (рис. 11 б). Измеряя длину вектора тока Io, получаем 5,5 см, или 55 А.

Методические указания к решению задачи № 3

Перед решением задач этой темы необходимо знать устройство, принцип действия и соотношения между электрическими величинами однофазных и трехфазных трансформаторов и уметь определять по паспортным данным технические характеристики. Основными параметрами трансформаторов являются:

1) номинальная мощность S_НОМ; это полная мощность, которую трансформатор, установленный на открытом воздухе, может непрерывно отдавать в течение всего срока службы (20-25 лет) при номинальном напряжении и при максимальной и среднегодовой температурах окружающего воздуха, равны соответственно 40 и 5ºС;

2) номинальное первичное напряжение U_НОМ; это напряжение, на которое рассчитана первичная обмотка;

3) номинальное вторичное напряжение U_НОМ2; это напряжение на выходах вторичной обмотки при холостом ходе и номинальном первичном напряжении. При нагрузке вторичного напряжения U₂ снижается из-за потери напряжения в трансформаторе;

4) номинальные первичный I_НОМ1 и вторичный I_НОМ2 токи; это токи, вычисленные по номинальной мощности и номинальным напряжениям. Для однофазного трансформатора: I_НОМ1= S_НОМ/U_НОМ1; I_НОМ2= S_НОМ/U_НОМ2 ; Для I_НОМ1=S_НОМ/U_НОМ1; I_HOM1=S_HOM/U(U_HOM1).

Трансформаторы обычно работают с нагрузкой меньше номинальной, определяемой коэффициентом нагрузки k_Н. Если трансформатор с S_HOM= 1600 кВА отдает мощность S₂=1200 кВА, то k_H=1200 / 1600 = 0,75. Значения отдаваемых трансформатором активной и реактивной мощностей зависят от коэффициента мощности потребителя cos φ₂. Например, при S_HOM = 1600кВА, k_H=1 и cos φ₂ = 0,85 отдаваемая активная и реактивная мощности составят:

P₂ = S_HOMcosφ₂ = 1600∙ 0,85 = 1360 кВт;

Q₂ = S_HOMsinφ₂ = 1600∙ 0,53 = 848 кВар.

Если потребитель увеличит cosφ₂ до 1, то:

P₂ = 1600∙ 1,0 = 1600 кВт; Q₂ = 1600∙ 0=0,

т.е. вся отдаваемая мощность станет активной.

В трехфазных трансформаторах отношение линейных напряжений называют линейным коэффициентом трансформации, который равен отношению чисел витков обмоток, если они имеют одинаковые схемы соединения (∆/∆ b Y/Y). При других схемах коэффициент трансформации находят по формулам:

K=/U_HOM1/U_HOM2=ω₁/( ω₂) при ∆/Y;

K=/U_HOM1/U_HOM2= ω₁/ω₂ при Y/∆.

Для уменьшения установленной мощности трансформаторов и снижения потерь энергии в них и в линиях компенсируют часть реактивной мощности потребителей установкой на подстанциях конденсаторов. Энергосистема разрешает потребление предприятием определенной реактивной мощности Q_Э, называемой оптимальной, обеспечивающей наименьшие эксплуатационные расходы в энергосистеме. Если фактическая реактивная мощность предприятия немного отличается от заданной (точно ее выдержать нельзя), то предприятие получает скидку с тарифа на электроэнергию; при значительной разнице между Q_Э и Q_Ф предприятие платит надбавку к тарифу.

Пример 1. Трехфазный трансформатор имеет следующие номинальные данные: мощность S _HOM=160 кВА, напряжение обмоток U_HOM1 = 10 кВ, U_HOM2 = 0,4 кВ. Коэффициент его нагрузки k_H = 0,8; коэффициент мощности потребителя cosφ₂ = 0,95. Сечение магнитопровода Q = 160 см², амплитуда магнитной индукции В_М = 1,3 Тл. Частота тока в сети f = 50 Гц. Определить: 1) номинальные токи в обмотках и токи при действительных нагрузках. Обмотки трансформатора соединены в звезду.

Решение.

1. Номинальные токи в обмотках:

I_HOM1=S_HOM 1000 /( U_HOM1) = 160∙1000/1,73∙10 000=9,25 A;

I_HOM2=S_HOM 1000 /( U_HOM2) =160 1000/1,73∙400=231 A.

2. Токи в обмотках при заданном коэффициенте нагрузки:

I₁=k_H I_HOM1 = 0,8 ∙ 9,25 =7,4 A;

I₂=k_H I_HOM2 = 0,8 ∙ 231 = 185 A.

3. Фазные ЭДС в обмотках при соединении обмоток Y/Y:

E_Ф1 = U_HOM1 /=10000/1,73=5774 B;

Е_Ф2 = U_HOM2 /= 400 / 1,73 = 230 B.

4. Числа витков обмоток находим из формулы:

Е_Ф1= 4,44 fω₁ Ф_М= 4,44 fω₁ В_МQ,

откуда число витков:

ω₁= Е_Ф1/ (4,44 В_МQ) =5774 / (4,44 ∙ 50 ∙ 1,3 ∙ 0,016) =1250;

ω₂=ω₁Е_Ф2/Е_Ф1= 1250∙230/5774=50.

5. КПД при номинальной нагрузке. Предварительно из табл. 10 находим потери в стали Р_СТ = 0,51 кВт и потери в обмотках Р_О = 3,1 кВт. Тогда КПД:

η _НОМ=S_HOMcosφ₂/ (S_HOM + P_CT + P_O) =

= 160 ∙ 0,95 / (160 ∙ 0,95 + 0,51 + 3,1) = 0,977, или 97,7%.

6. КПД при действительной нагрузке:

η =k_HS_HOMcosφ₂/ (k_HS_HOMcosφ₂ + P_CT+ k_H²P_O) =

=0,8 ∙ 160 ∙ 0,95 / (0,8 ∙ 160 ∙ 0,95 + 0,51 + 0,8² ∙ 3,1) = 0,98

Методические указания к решению задачи № 4

Задачи этой группы относятся к теме «Электрические машины переменного тока». Для их решения необходимо знать устройство и принцип действия асинхронного двигателя с короткозамкнутым и фазным ротором и зависимости между электрическими величинами, характеризующими его работу. Необходимо ознакомится с рядом возможных синхронных частот вращения магнитного потока при частоте тока 50 Гц: 3000, 1500, 1000, 750, 600 об/мин и т.д. Поэтому при частоте вращения ротора, например, n₂=980 об/мин поле может иметь только n₁=1000 об/мин (ближайшая к 980 об/мин из ряда синхронных частот вращения), и можно сразу определить скольжение, даже не зная числа пар полюсов: s = (n₁- n₂)/n₁ = (1000-980)/1000 = 0,02. В настоящее время промышленность выпускает асинхронные двигатели серии 4А мощностью от 0,060 до 400 кВт (таб. 11). Обозначение типа двигателя расшифровывается так: А - асинхронный; 4 - номер серии; X - алюминиевая оболочка и чугунные щиты (отсутствие буквы X означает, что корпус полностью выполнен из чугуна); В - двигатель встроен в оборудование; Н - исполнение защищенное IP23; для закрытых двигателей IP44 буквы Н нет; Р - двигатель с повышенным пусковым моментом; С - сельскохозяйственного назначения; цифра после буквенного обозначения показывает высоту оси вращения в мм; буквы S, M, L после цифр дают установочные размеры по длине корпуса (S - самая короткая станина; М - промежуточная; L - самая длинная); цифра после установочного размера - число полюсов; У - климатическое исполнение (для умеренного климата); последняя цифра показывает категорию размещения (I - для работы на открытом воздухе, 3 - для закрытых не отапливаемых помещений). В обозначении типов - двухскоростных двигателей после установленного размера указывают через дробь оба числа полюсов, например 4А160М8/4У3. Здесь 8 и 4 означают, что обмотки статора могут переключаться так, что в двигателе образуются 8 и 4 полюса.

Пример 1. Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором типа 4А25034У3 имеет номинальные данные (таб. 11); мощность P_HOM=75 кВт; напряжение U_HOM=380В; частота вращения ротора n₂= 1480 об/мин; КПД. η_НОМ=0,93; коэффициент мощности cosф=0,87; кратность пускового тока I_ПУСК/I_НОМ=7,5; кратность пускового момента М_ПУСК/М_НОМ=1,2; способность к перегрузке М_МАX/M_HOM=2,2. Частота тока в сети f =50 Гц.

Определить:

1) потребляемую мощность; 2) номинальный, пусковой и максимальный моменты; 3) номинальный и пусковой токи; 4) номинальное скольжение; 5) суммарные потери в двигателе; 6) частоту тока в роторе.

Решение:

1. Мощность, потребляемая из сети:

Р₁ = Р_НОМ/η_НОМ= 75/0,93 = 80,6 кВт.

2. Номинальный момент, развиваемый двигателем:

М = 9550Р_НОМ/n₂ = 9550∙75/1480 = 484 Нм.

3. Пусковой и максимальные моменты:

М_ПУСК=1,2М_НОМ=1,2∙484=581 Нм;

М_МАX=2,2∙484 = 1064,8 Нм.

4. Номинальный и пусковой токи:

I_HOM=P_HOM1000/(U_HOM η_HOMcosφ)=75∙1000/(1,73∙380∙0,93∙0,87)=141А;

I_ПУСК = 7,5∙I_НОМ = 7,5∙141 = 1057,5 А.

4. Номинальное скольжение:

S_HOM= (n₁ - n₂)/n₁=(1500-1480)/1500 = 0,013.

4. Суммарные потери в двигателе:

∑Р = Р₁- Р_НОМ = 80,6 - 75 = 5,6 кВт.

7. Частота тока в роторе:

f₂=f₁∙S_HOM = 50∙0,013 = 0,65 Гц.

Методические указания к решению задачи № 5

Пример 1. Составить схему мостового выпрямителя, используя один из четырех диодов: Д218, Д222, КД202Н, Д215Б. Мощность потребителя Р₀=300 Вт, напряжение потребителя U₀=200 В.

Решение:

1. Выписываем из таблицы 17 параметры указанных диодов и записываем их в таблицу:

2. Определяем ток потребителя:

Io=Po/Uo=300/200=1,5A.

Находим напряжение, действующее на диод в непроводящий период для мостовой схемы выпрямителя:

U_B=1,57∙U₀ =1,57∙200=314B.

3. Выбираем диод из условия I_ДОП>0,5∙Io>0,5∙1,5>0,75A; U_ОБР>U_B>314В. Этим условиям удовлетворяет диод КД202Н I_ДОП: 1>0,75A, U_ОБР=500>314 B.

Диоды Д218 и Д222 удовлетворяют напряжению (1000 и 600 больше 314В), но не подходят по допустимому току (0,1 и 0,4 меньше 0,75А).

Диод Д215Б, наоборот, подходит по допустимому току (2>0,75А), но не подходит по обратному напряжению (200<314В)

4. Составляем схему мостового выпрямителя (рис. 12). В этой схеме каждый из диодов имеет параметры диода КД202Н: I_ДОП= 1А., U_ОБР=500 В.

Пример 2. Для питания постоянным током потребителя мощностью Ро Вт. При напряжении U₀ - 100В. Необходимо собрать схему двухполупериодного выпрямителя, используя стандартные диоды типа Д243Н.

Решение:

1. Выписываем из таблицы 17 параметры диода: I_ДОП=2А., U_ОБР=200В.

2. Определяем ток потребителя: I₀=Po/U₀=250/100=2,5 A.

3. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период: U_B=3,14U_O; U_B=3, 14-100=314B.

4. Проверяем диод по параметрам I_ДОП и U_ОБР. Для данной схемы диод должен удовлетворять условия U_ОБР≥U₀ и I_ДОП≥0,5I₀. В данном случае первое условие не соблюдается (200<314 В.), т.е. U_ОБР<U₀; второе выполняется (0,5I₀=0,5∙2,5=1,25<2 А.).

5. Составляем схему выпрямителя. Чтобы выполнялось условие U_OБР>U₀, необходимо два диода соединить последовательно, тогда U_ОБР.=200∙2=400>314 B Полная схема выпрямителя приведена на рис. 13.

Рисунок 12 Рисунок 13

3 условия реализации УЧЕБНОЙ дисциплины

3.1 Требования к минимальному материально-техническому обеспечению

Реализация учебной дисциплины требует наличия учебного кабинета «Электротехники и электроники»; лаборатории «Электротехники и электроники»

Оборудование учебного кабинета:

- посадочные места - 15 столов, 30 стульев;

- рабочее место преподавателя;

- комплект учебно-наглядных пособий плакаты, схемы по темам дисциплины - 30 шт.;

- образцы электрических приборов - 20 шт.;

Оборудование лаборатории «Электротехники и электроники»:

- посадочные места - 8 столов, 16 стульев;

- рабочее место преподавателя;

- наглядные дидактические пособия по лабораторным работам - 15 шт.;

- специализированное лабораторное оборудование для выполнения лабораторных работ по дисциплине:

Стенд: ТЕЦ-НР

Технические средства обучения:

- доска меловая -1 шт.

- ноутбук -1шт.

- мультимедийный проектор - 1 шт.

3.2 Информационное обеспечение обучения

Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы

Основные источники:

1. Бутырин П.А. Электротехника: Учебник для нач. проф. образования.- М.: Издательский центр «Академия», 2007.- 272 с.

2. Полещук В.И. Задачник по электротехнике и электронике: Учебник для студентов сред. профессиональных учебных заведений. - М.: Издательский центр «Академия», 2010.- 256 с.

3. Синдеев Ю.Г. Электротехника с основами электроники: учебное пособие для учащихся профессиональных училищ, лицеев и колледжей. - Ростов н/Д: Феникс, 2006.- 416 с.

Дополнительные источники:

1. Березкина Т.Ф., Гусев Н.Г, Масленников В.В. Задачник по общей электротехники с основами электроники. - М.: Высшая школа, 2003

2. Данилов И.А., Иванов П.М. Дидактический материал по общей электротехнике с основами электроники - М.: Мастерство, 2000. -319 с.

3. Данилов И.А., Иванов П.М. Общая электротехника с основами электроники - М.: Мастерство, 2001- 754 с.

4. Евдокимов Ф.Е. Общая электротехника: Учеб. для учащ. неэлектротехн. спец. техникумов. - М.: Высшая школа, 1992 - 352 с.

5. Лоторейчук Е.А. Теоретические основы электротехники: Учебник. - М.: ФОРУМ-ИНФА-М, 2004 - 316 с.

Интернет-ресурсы:

1. twirpx.com

2. chem-astu.ru/chair/study/lect

3.electrichelp.ru/kurs-lekcij-osnovy-elektrotexniki-i-promyshlennoj-elektroniki

4. smps.h18.ru/textbook.html

5. Каталог @MAIL.RU

6. Поиск@MAIL.RU

4 Контроль и оценка результатов освоения УЧЕБНОЙ Дисциплины

Контроль и оценка результатов освоения учебной дисциплины при заочной форме осуществляется преподавателем в процессе проведения аудиторных занятий и лабораторных работ, тестирования, а также выполнения обучающимися индивидуальных и групповых заданий, контрольной работы.

Результаты обучения

(освоенные умения, усвоенные знания)

Формы и методы контроля и оценки результатов обучения

уметь:

подбирать устройства электронной техники, электрические приборы и оборудование с определенными параметрами и характеристиками; правильно эксплуатировать электрооборудование и механизмы передачи движения технологических машин и аппаратов; рассчитывать параметры электрических и магнитных цепей; снимать показания и пользоваться электроизмерительными приборами и приспособлениями; собирать электрические схемы; читать принципиальные, электрические и монтажные схемы.

- защита лабораторных работ;

- экспертное наблюдение и оценка на лабораторных занятиях при выполнении работ по учебной дисциплине.

знать:

классификацию электронных приборов, их устройство и область применения; методы расчета и измерения основных параметров электрических, магнитных цепей; основные законы электротехники; основные правила эксплуатации электрооборудования и методы измерения электрических величин; основы теории электрических машин, принцип работы типовых электрических устройств; основы физических процессов в проводниках, полупроводниках, диэлектриках; параметры электрических схем и единицы их измерения; принцип работы электрических и электронных устройств и приборов; принцип действия, устройство, основные характеристики электротехнических и электронных устройств и приборов; свойства проводников, полупроводников, электроизоляционных, магнитных материалов; способы получения, передачи и использования электрической энергии; устройство, принцип действия и основные характеристики электротехнических приборов; характеристики и параметры электрических и магнитных полей.

- устный опрос в малых группах;

- выполнение тестовых заданий по темам изучаемой дисциплины;

- выполнение контрольной работы

- экзамен 6 семестр в форме итогового тестирования

Критерии оценки:

• «неудовлетворительно» выставляется студенту, если он набрал менее 26 %.

• «удовлетворительно» выставляется студенту, если он набрал более 26 %;

• «хорошо» выставляется студенту, если он набрал более 51 %;

• «отлично» выставляется студенту, если он набрал более 76 %

16