Министерство общего и профессионального образования Ростовской области

государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение
Ростовской области

«Новочеркасский машиностроительный колледж»

Варианты домашней контрольной работы

учебной дисциплины ОП. 10 Электрические машины

специальности

15.02.07 Автоматизация технологических процессов и

производств (по отраслям) (базовая подготовка)

для студентов гр. АТ-4 заочного отделения

2015

Организация-разработчик: государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Ростовской области «Новочеркасский машиностроительный колледж» ГБПОУ РО «НМК»)

Разработчик:

Глазков Александр Владимирович - преподаватель высшей квалификационной категории ГБПОУ РО «НМК»

 Новочеркасский машиностроительный колледж, 2015

• Глазков А.В., 2015

Методические указания к

выполнению контрольной работы

ДЛЯ СТУДЕНТОВ 4 КУРСА ЗАОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ

учебной дисциплины ОП.10 Электрические машины

специальности

15.02.07 Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям)

Контрольная работа составлена в 10 вариантах. Каждый вариант состоит из четырех теоретических вопросов и трех задач. Содержание вопросов и задач переписываются полностью. Контрольная работа должна быть оформлена в отдельной ученической тетради или набрана на компьютере. На обложке тетради обязательно должны бать указаны:

- название изучаемой дисциплины (ОП.10 Электрические машины);

- фамилия, имя, отчество студента (например: Иванов Иван Иванович);

- шифр студента (например: 2058);

- домашний адрес с указанием индекса.

Варианты задания выбираются по последней цифре зачетной книжки. Задания, выполненные не по варианту, не зачитываются. Работы должны быть написаны аккуратно, четким подчерком, разборчиво, с необходимыми пояснениями, показывающими, что студент достаточно хорошо разобрался во всех вопросах. Страницы в тетради должны быть пронумерованы.

Все схемы должны быть вычерчены карандашом. В конце работы дается список использованной литературы с точным указанием фамилий и инициалов авторов, названия книг, издательства, места и года издания. Контрольную работу студент обязательно должен подписать и поставить дату выполнения.

Для замечаний рецензента в тетради должны быть предусмотрены поля. При возвращении рецензентом контрольной работы, исправления необходимо вносить по ходу описаний и расчетов.

Студенту также следует иметь в виду, что для сдачи зачета по курсу необходимо представить контрольную работу. Только после ответов на все вопросы экзаменатора по содержанию контрольной работы студент допускается к сдаче экзамена по курсу. Студенты, не выполнившие в срок контрольную работу, должны будут по прибытию на сессию выполнить контрольную работу по заданию преподавателя в течение двух часов.

Методические указания по теоретической части

Необходимо ответить на теоретические вопросы своего варианта. Для правильного и качественного ответа следует изучить соответствующий материал из рекомендованной литературы.

1. Особенности трансформаторов для дуговой сварки. Их внешняя характеристика и ее получение. [л. 1, с. 92-94]

2. Потери и коэффициент полученного действия машины постоянного тока.

[л. 1, с. 405-408]

3. Принцип действия синхронного генератора. [л. 1, с. 98-99]

4. Работа трехфазного двигателя от однофазной сети. [л. 1, с. 214-216]

1. Устройство и принцип действия трансформатора. Роль стального магнитопровода [л. 1, с. 16-25].

2. Явление кругового огня в коллекторе. Причины возникновения и способы устранения. [л. 1, с. 375]

3. Принцип действия асинхронного двигателя. [л. 1, с. 100-101]

4. Пуск синхронных двигателей. [л. 1, с. 292-295]

1. Опыт холостого хода трансформатора. Какие величины определяют из этого опыта? [л. 1, с. 43-46]

2. Принцип самовозбуждения машин постоянного тока. Генератор параллельного возбуждения. [л. 1, с. 383-385]

3. Устройство статора машины переменного тока и основные понятия об обмотках статора. [л. 1, с. 102-104]

4. Асинхронные машины специального назначения. [л. 1, с. 218-228]

1. Опыт короткого замыкания трансформатора. Какие величины определяют из этого опыта? [л. 1, с. 46-49]

2. Двигатель смешанного возбуждения, его характеристики и регулирование частоты вращения. [л. 1, с. 403-405]

3. Режим работы асинхронной машины. [л. 1, с. 137-140]

4. Принцип действия и пуск однофазного асинхронного двигателя.

[л. 1, с. 208-211]

1. Условия включения трансформаторов на параллельную работу. К каким последствиям приводит несоблюдение этих условий? [л. 1, с. 66-69]

2. Двигатель последовательного возбуждения, его характеристики и регулирование частоты вращения. [л. 1, с. 400-403]

3. Магнитодвижущая сила трехфазной обмотки статора. Вращающееся магнитное поле. [л. 1, с. 129-131]

4. Типы синхронных машин и их устройство. [л. 1, с. 242-247]

1. Способы и группы соединения трехфазных трансформаторов. [л. 1, с. 61-64]

2. Двигатель параллельного возбуждения, его характеристики и регулирование частоты вращения. [л. 1, с. 391-398]

3. ЭДС обмотки статора. [л. 1, с. 110-111]

4. Включение синхронных генераторов на параллельную работу. [л. 1, с. 270-272]

1. Потери и КПД трансформатора. [л. 1, с. 54-57]

2. Способы возбуждения машин постоянного тока. [л. 1, с. 359]

3. Устройство трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. [л. 1, с. 140-143]

4. Синхронный компенсатор. [л. 1, с. 298-301]

1. Понятие о регулировании напряжения трансформатора при нагрузке.

[л. 1, с. 57-60]

2. Устройство машины постоянного тока. [л. 1, с. 324-328]

3. Потери и КПД асинхронного двигателя. [л. 1, с. 162-165]

4. Способы регулирования частоты вращения асинхронных двигателей.

[л. 1, с. 302-306]

1. Трехфазные трансформаторы и схемы соединения их обмоток. [л. 1, с. 36-38]

2. Принцип действия электродвигателя постоянного тока. Роль коллектора в двигателе. [л. 1, с. 322-323]

3. Устройство асинхронного двигателя с фазным ротором. [л. 1, с. 143-145]

4. Способы пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

[л. 1, с. 196-199]

1. Назначение и особенности измерительных трансформаторов. [л. 1, с. 243-244]

2. Принцип действия генератора постоянного тока. Роль коллектора в генераторе. [л. 1, с. 322-323]

3. Электромагнитный момент асинхронного двигателя. [л. 1, с. 165-170]

4. Пуск двигателя с фазным ротором. [л. 1, с. 292-295]

Методические указания по решению задачи 1

Задача 1. Эта задача относится к трехфазному трансформатору. Перед ее решением изучите материал, приведенный в [л. 1, с. 15-75], и рассмотрите решение типового примера 1.

Задача. В таблице 1.1 приведены данные трехфазных силовых трансформаторов серии ТМ: полная номинальная мощность S_ном; номинальные потери холостого хода P_0ном и короткого замыкания P_к.ном; коэффициент мощности нагрузки cosφ₂.

Определить:

1. Величину снижения КПД при номинальной нагрузке по сравнению с его максимальным значением.

Указания:

1. Сведения о заданном трансформаторе приведены в таблице 1.1.

2. Перед решением задачи рассмотрите типовой пример 1.

Таблица 1.1 - Варианты к задаче 1

Вариант

Тип

трансформатора

S_ном, кВ·А

P_ном, кВт

P_к.ном, кВт

cosφ₂

ТМ-100/35

100

0,465

1,97

0,80

ТМ-160/35

160

0,7

2,65

0,85

ТМ-250/35

250

1,0

3,7

0,85

ТМ-400/35

400

1,35

5,5

0,80

ТМ-630/35

630

1,9

7,6

0,75

ТМ-1000/35

1000

2,75

12,2

0,70

ТМ-1600/35

1600

3,65

18,0

0,80

ТМ-2500/35

2500

5,1

25,0

0,75

ТМ-4000/35

4000

6,7

33,5

0,85

ТМ-6300/35

6300

9,4

46,5

0,80

Пример 1

Решение варианта с трансформатором ТМ-100/35:

1. КПД в номинальном режиме ():

2. Расчет максимального КПД рассчитываем по формуле:

3. Коэффициент нагрузки, соответствующий максимальному КПД:

4. Подставив в формулу расчета максимального КПД значение коэффициента нагрузки , получим:

5. Снижение КПД трансформатора при номинальной нагрузке относительно его максимального значения составило:

, то есть 0,7%

Методические указания по решению задачи 2

Задача 2. Эта задача относится к асинхронным электродвигателям. Перед ее решением изучите материал, изложенный в [л. 1, с. 137-207], и рассмотрите решение типового примера 2.

Задача. Для асинхронного двигателя серии 4А, сведения о котором приведены в таблице 1.3.

Определить:

1. Синхронную частоту вращения;

2. Активную мощность, потребляемую из сети;

3. Номинальный и пусковой токи;

4. Число пар полюсов;

5. Номинальное скольжение;

6. Номинальный, пусковой и максимальный момент;

7. Суммарные потери в двигателе.

8. Развиваемый момент при снижении напряжения в сети на 10 %.

9. Расшифровать условное обозначение двигателя.

Указания:

1. Перед решением задачи рассмотрите типовой пример 2.

2. Тип двигателя задан в таблице вариантов 1.2.

Таблица 1.2 - Варианты к задаче 2

Вариант

Тип двигателя

Вариант

Тип двигателя

1

4А132M4УЗ

6

4А160M6УЗ

2

4А180M2УЗ

7

4А180M4УЗ

3

4А160M4УЗ

8

4А132M2УЗ

4

4А112M6УЗ

9

4А250M4УЗ

5

4А250S4УЗ

10

4А180M4УЗ

Пример 2

Асинхронный двигатель типа 4А160M4УЗ имеет следующие технические данные:

номинальная мощность ;

номинальное напряжение ;

номинальная частота вращения ;

число полюсов ;

КПД ;

коэффициент мощности ;

перегрузочная способность ;

кратность пускового момента ;

кратность пускового тока .

Частота тока в сети .

Определить:

1. Номинальный и пусковой токи;

2. Номинальное скольжение;

3. Номинальный, пусковой и максимальный моменты;

4. Потребляемую мощность;

5. Развиваемый момент при снижении напряжения в сети на 10 %.

6. Расшифровать условное обозначение двигателя.

1. Находим номинальный и пусковой токи:

2. Номинальное скольжение будет равно:

или

2,67%

Здесь синхронная скорость определяется по формуле:

3. Номинальный , пусковой и максимальный моменты:

Номинальный момент:

Здесь .

Эту же величину можно определить из формулы:

В эту формулу мощность P_н следует подставлять в кВт.

Максимальный момент:

Пусковой момент:

4. Потребляемая мощность из сети

5. При снижении напряжения в сети на 10 % на вводах двигателя остается напряжение 90 % или в относительных единицах 0,9 от номинального. Поскольку развиваемый момент пропорционален квадрату напряжения, то:

Очевидно, при указанном снижении напряжения двигатель можно пустить с номинальной нагрузкой, так как М_п>М_н, то есть 137,214>121.

6. Условное обозначение двигателя 4А160M4УЗ расшифровывается так:

4 - четвертая серия; А - асинхронный; корпус выполнен из чугуна (нет буквы Х); 160 - высота оси вращения 160мм; М - станина имеет промежуточную длину; У - для умеренного климата; 3 - третья категория размещения (для закрытых не отапливаемых помещений). Отсутствие в обозначении буквы Н указывает, что исполнение IP44 (закрытое обдуваемое).

Таблица 1.3 - Технические данные некоторых асинхронных двигателей серии 4А

Тип двигателя

n_н, об/мин

P_н, кВт

η_н

cosφ_н

I_п/I_н

M_п/M_н

M_max/M_н

4А90L2У3

2880

3

0,85

0,88

6,5

2,0

2,2

4А100S2У3

2880

5,5

0,88

0,91

7,5

2,0

2,2

4А112M2У3

2900

7,5

0,88

0,88

7,5

2,0

2,2

4А132M2У3

2900

11

0,88

0,90

7,5

1,6

2,2

4А160S2У3

2930

15

0,88

0,91

7,5

1,4

2,2

4А160M2У3

2900

18,5

0,89

0,92

7,5

1,4

2,2

4А180S2У3

2940

22

0,89

0,91

7,5

1,4

2,2

4А180M2У3

2920

30

0,90

0,92

7,5

1,4

2,2

4А200M2У3

2940

37

0,90

0,89

7,5

1,4

2,2

4А200L2У3

2940

45

0,91

0,90

7,5

1,4

2,2

4А225M2У3

2950

55

0,91

0,92

7,5

1,2

2,2

4А250S2У3

2960

75

0,91

0,89

7,5

1,2

2,2

4А250M2У3

2960

90

0,92

0,90

7,5

1,2

2,2

4А100S4У3

1425

3

0,82

0,83

6,5

2,0

2,2

4А100L4У3

1425

4

0,84

0,84

6,5

2,2

2,2

4А112M4У3

1450

5,5

0,86

0,85

7,0

2,0

2,2

4А132S4У3

1450

7,5

0,88

0,86

7,5

2,0

2,2

4А132M4У3

1450

11

0,88

0,87

7,5

2,0

2,2

4А160S4У3

1460

15

0,89

0,88

7,0

1,4

2,2

4А160M4У3

1460

18,5

0,90

0,88

7,0

1,4

2,2

4А180S4У3

1470

22

0,90

0,90

7,0

1,4

2,2

4А180M4У3

1470

30

0,91

0,90

7,0

1,4

2,2

4А200M4У3

1475

37

0,91

0,90

7,0

1,4

2,2

4А200L4У3

1475

45

0,92

0,90

7,0

1,4

2,2

4А225M4У3

1470

55

0,93

0,90

7,0

1,2

2,2

4А250S4У3

1480

75

0,93

0,90

7,0

1,2

2,2

4А250M4У3

1480

90

0,93

0,91

7,0

1,2

2,2

4А112M6У3

950

3

0,81

0,76

6,0

2,0

2,2

4А112B6У3

950

4

0,82

0,81

6,0

2,0

2,2

4А132S6У3

960

5,5

0,85

0,80

7,0

2,0

2,2

4А132M6У3

960

7,5

0,86

0,81

7,0

2,0

2,0

4А160S6У3

970

11

0,86

0,86

6,0

1,2

2,2

4А160M6У3

970

15

0,88

0,87

6,0

1,2

2,2

4А180M6У3

970

18,5

0,88

0,87

6,0

1,2

2,0

4А200M6У3

980

22

0,90

0,90

6,5

1,2

2,0

4А200L6У3

980

30

0,90

0,90

6,5

1,2

2,0

4А225M6У3

980

37

0,91

0,89

6,5

1,2

2,0

4А250S6У3

985

45

0,92

0,89

7,0

1,2

2,0

4А250M6У3

985

55

0,92

0,89

7,0

1,2

2,0

4А280S6У3

985

75

0,92

0,89

7,0

1,2

1,9

4А280M6У3

985

90

0,93

0,89

7,0

1,2

1,9

Методические указания по решению задачи 2

Задача 3. Эта задача относится к двигателям постоянного тока. Перед ее решением изучите материал, изложенный в [л. 1, с. 387-413], и рассмотрите решение типового примера 3.

Задача. Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения имеет следующие данные: номинальная мощность P_ном; напряжение питания U_ном; номинальная частота вращения n_ном; сопротивление обмоток в цепи якоря ∑r; сопротивление цепи возбуждения r_в, падение напряжения в щеточном контакте щеток . значения перечисленных параметров приведены в таблице 1.4.

Определить:

1. Потребляемый двигателем ток в режиме номинальной нагрузки I_ном;

2. Сопротивление пускового реостата R_п.р., при котором начальный пусковой ток в цепи якоря двигателя был бы равен 2,5I_{а ном};

3. Начальный пусковой момент M_п;

4. Частоту вращения n₀ и ток I₀ в режиме холостого хода;

5. Номинальное изменение частоты вращения якоря двигателя при сбросе нагрузки.

Указания:

1. Перед решением задачи рассмотрите типовой пример 3.

Таблица 1.4 - Варианты к задаче 3

Вариант

P_ном, кВт

U_ном, В

n_ном, об/мин

η_ном, %

∑r, Ом

r_в, Ом

25

440

1500

85

0,15

88

15

220

1000

83,8

0,12

73

45

440

1500

88

0,13

88

4,2

220

1500

78

0,15

64

18

220

1200

84

0,12

73

25

440

1500

85

0,15

88

15

220

1000

84

0,12

73

45

440

1500

88

0,13

88

42

220

1500

78

0,15

64

18

220

1200

84

0,12

73

Пример 3

Решение варианта 1

1. Потребляемая двигателем мощность при номинальной нагрузке:

2. Ток, потребляемый двигателем при номинальной нагрузке:

3. Ток в цепи обмотки возбуждения:

4. Ток в обмотке якоря:

5. Начальный пусковой ток якоря при заданной кратности 2,5:

6. Требуемое сопротивление цепи якоря при заданной кратности пускового тока 2,5:

7. Сопротивление пускового реостата:

8. ЭДС якоря в режиме номинальной нагрузки:

9. Из выражения:

определим

отношение коэффициентов

следовательно, в данном случае

10. Начальный пусковой момент при заданной кратности пускового тока 2,5:

11. Момент на валу двигателя при номинальной нагрузке:

12. Электромагнитный момент при номинальной нагрузке:

где электромагнитная мощность при номинальной нагрузке

13. Момент холостого хода:

14. Ток якоря в режиме холостого хода:

15. ЭДС якоря в режиме холостого хода (принимаем ):

16. Частота вращения якоря в режиме холостого хода:

17. Номинальное изменение частоты вращения двигателя при сбросе нагрузке:

Литература

Основные источники

1. Кацман, М.М. Электрические машины: 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1990. - 463 с: ил.

2. Кацман, М.М. Лабораторные работы по электрическим машинам и электрическому приводу: - М.: Издательский центр «Академия», 2008. - 256 с.

3. Кацман, М.М. Электрические машины: учебник для студ. образоват. учреждений сред. проф. образования / М.М. Кацман. - 9-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2008. - 496 с.

4. Кацман, М.М. Сборник задач по электрическим машинам: учеб. пособие для студ. образоват. учреждений сред. проф. образования / М.М. Кацман. - 2-е изд., испр. - М.: Издательский центр «Академия», 2006. - 160 с.

Дополнительные источники

5. Брускин, Д.Э. Электрические машины и микромашины (2-е издание) М.: Высшая школа, 1981. - 432 с.

6. Иванов - Смоленский, А.В. Электрические машины -М.: Энергия, 1980. - 146 с.