МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ

ГБОУ СПО СО «Уральский государственный колледж имени И.И. Ползунова»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

ОП.03 ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

ДЛЯ СТУДЕНТОВ УЧРЕЖДЕНИЙ

СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

по специальности:

270802 «СТРОИТЕЛЬСТВО И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ»

(базовая подготовка)

Екатеринбург, 2014

Методические указания составлены в соответствии с рабочей программой для специальности 270802 «СТРОИТЕЛЬСТВО И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ» (базовая подготовка)

Протокол №___ от «___»_____________ 20__г.

Зав. кафедрой

_____________Т.В. Мазанова

Составитель: Икрина Т.В., преподаватель ГБОУ СПО СО «Уральский государственный колледж имени И.И.Ползунова»

Рецензент: Дмитриева Р.Г. - преподаватель «Уральского государственного колледжа имени И.И. Ползунова»

Пояснительная записка

Программа учебной дисциплины является частью основной профессиональной образовательной программы в соответствии с ФГОС по специальности СПО 270802 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений», укрупненной группы 270000 «Архитектура и строительство», направление подготовки 270800 «Строительство».

Программа учебной дисциплины может быть использована в дополнительном профессиональном образовании (повышении и переподготовки) и профессиональной подготовке по рабочим профессиям 12680 «Каменщик», 13450 «Маляр», 15220 «Облицовщик-плиточник», 16671 «Плотник», 19727 «Штукатур».

Методические указания предназначены для выполнения контрольной работы, которая является частью учебно-методического комплекса общеобразовательных дисциплин профессионального цикла ОП. 03 «Основы электротехники» для специальности 270802 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений». Они входят в ОП.00 Общеобразовательные дисциплины, что соответствует учебному плану и программе, утвержденной директором УГК имени И. И. Ползунова действующего стандарта СПО.

Основной формой учебной работы студентов-заочников является самостоя­тельная работа над учебным материалом. Приступая к изучению темы, следует вни­мательно прочитать ее содержание по программе.

Обязательным для студента является практическая проработка учебного ма­териала, примеров и задач. После изучения всех тем курса необходимо закрепить материал, ответив на вопросы и решить задачи, которые предложены для решения в каждой теме методического пособия.

Если в процессе работы над учебным материалом возникнут вопросы, кото­рые студент не может решить самостоятельно, нужно обратиться за консультацией.

Студент в установленный индивидуальным графиком срок представляет письменную контрольную работу, а после ее зачета допускается к дифференцированному зачету (экзамену).

Контрольная работа составлена в 20 вариантах. Студент должен выполнить тот вариант, номер которого соответствует его порядковому номеру списка группы в журнале на странице изучаемой дисциплины.

Контрольная работа должна быть выполнена в отдельной тетради, четко, раз­борчиво и аккуратно, с полями для замечаний рецензента.

На первой странице необходимо написать название предмета, номер варианта, группу, фамилию и инициалы. Ответы на вопросы должны быть краткими по форме и полными по существу. Изложение должно вестись своими словами, не допускается списывание материала из учебника или копирования из интернета. Текстовую часть контрольной работы обязательно следует сопровождать примерами из практики, схемами, таблицами, графиками зависимости параметров, векторными диаграммами и т. д.

Условие задачи необходимо переписать перед выполнением задания. В конце работы следует указать используемые источники информации, в том числе интернета.

Контрольная работа выполняется и сдается до начала сессии, регистрируется у методиста и передается преподавателю, который проверяет и пишет рецензию на нее.

Требования к результатам освоения дисциплины

«Основы электротехники»

В результате освоения дисциплины «Основы электротехники» обучающийся должен

знать:

- основные законы электротехники и электроники;

- параметры электрических схем и единицы их измерения;

- устройство и принцип действия электрических машин и трансформаторов;

- устройство и принцип действия аппаратуры управления электроустановками;

уметь:

- читать принципиальные, электрические и монтажные схемы.

- снимать показания и пользоваться электроизмерительными приборами и приспособлениями;

- собирать электрические схемы;

- вести оперативный учет работы энергетических установок.

Профессиональные и общие компетенции

В результате контроля и оценки по дисциплине осуществляется комплексная проверка следующих профессиональных и общих компетенций:

ОК 1-10 ПК 2.1-2.2

ПК 4.3

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК 6. Работать в коллективе и в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.

ОК 7. Брать на себя ответственность на работу членов команды (подчиненных), за результат выполнения заданий.

ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.

ОК 9. Ориентироваться в условиях частной смены технологий в профессиональной деятельности.

ОК 10. Исполнять воинскую обязанность, в том числе с применением полученных профессиональных знаний (для юношей).

ПК 2.1. Организовывать и выполнять подготовительные работы на строительной площадке.

ПК 2.2. Организовывать и выполнять строительно-монтажные, ремонтные и работы по реконструкции строительных объектов.

ПК 4.3. Выполнять мероприятия по технической эксплуатации конструкций и инженерного оборудования зданий.

СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА ПО ОТДЕЛЬНЫМ ТЕМАМ

Раздел 1. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ.

Тема 1.1. Электрические цепи постоянного тока

В результате изучения темы обучающийся должен:

знать:

- основные законы электротехники;

- параметры электрических схем и единицы их измерения;

- методы расчета и измерения основных параметров электрических цепей;

- характеристики и параметры электрических полей

уметь:

- рассчитывать параметры электрических магнитных цепей;

- читать принципиальные, электрические и монтажные схемы.

Постоянный электрический ток. Проводники, полупроводники и диэлектрики. Электрическая цепь, ее элементы. Закон Ома для участка и полной электрической цепи. Законы Кирхгофа и Джоуля - Ленца. Нагревание проводников электрическим током и потери электроэнергии. Выбор сечения проводов по допустимому току.

Способы соединения резисторов, определение эквивалентного сопротивления. Расчет цепей постоянного тока. Измерительные приборы постоянного тока и их характеристики. Основы расчета электрических цепей постоянного тока.

Вопросы для самоконтроля

1. Что называется электрическим током? Какое он имеет направление во внешней и внутренней цепях?

2. Какие вам известны источники и приемники электрической энергии?

3. Напишите закон Ома для участка цепи и всей цепи.

4. Что такое электрическое сопротивление? В каких единицах оно измеряется?

5. Как определяется мощность и работа электрического тока? Определите расход электрической энергии двигателем мощ­ностью 20 кВт за 5 ч. работы.

6. Напишите формулу, выражающую закон Ленца-Джоуля. Где он находит практическое применение?

7. Какие существуют методы расчета сложных электрических цепей? В чем сущность метода контурных токов?

8. Поясните назначение плавких предохранителей.

Методические указания к решению задачи 1

Решение этой задачи требует знания закона Ома для всей цепи и се участков, первого закона Кирхгофа и методики определения эквивалентного сопротивления цепи при смешанном соединении резисторов. Содержание задачи и схемы цепей с соответствующими данными приведены в условии и табл. 1. Перед решением задачи рассмотрите типовой пример 1.

Тема 1.2. Однофазная электрическая цепь.

В результате изучения темы обучающийся должен:

знать:

- параметры и формы представления переменного тока;

- электрические схемы, включая напряжение;

- элементов в цепи переменного тока;

- закон Ома и правило Кирхгофа для цепей переменного тока;

- условия возникновения и особенности резонанса напряжения и тока в цепях переменного тока;

- связь между активной, реальной и полной мощностями;

- способы повышения коэффициента мощности.

уметь:

- находить параметры переменного тока и напряжения по их графической форме представления;

- рассчитать токи переменного тока;

- строить векторную диаграмму разветвленной и неразветвленной цепей переменного тока;

- определять активную, реактивную и полную мощности и коэффициент мощности в цепях переменного тока;

- строить векторные диаграммы для различных режимов электрических цепей;

Переменный однофазный ток. Его параметры, уравнения, графики и векторные диаграммы. Сопротивления в цепях переменного тока.

Основы расчета электрических цепей переменного тока. Мощность переменного тока.

Вопросы для самоконтроля

1. Как получается ЭДС синусоидальной формы, и от каких
   факторов зависит ее величина?

2. Что такое мгновенное, максимальное и действующее значе­ние переменного тока и напряжения?

3. В какой вид энергии преобразуется электрическая энергия
   в активном и реактивном сопротивлениях?

4. От чего зависит величина реактивного сопротивления индуктивности?

5. В чем сущность реактивного сопротивления емкости и от
   чего зависит его величина?

6. Начертите треугольники напряжений, сопротивлений и мощ­ностей для неразветвленной цепи с активным сопротивле­нием, индуктивностью и емкостью.

7. В чем заключается явление резонанса напряжений? Какие
   условия необходимы для того, чтобы в цепи наступил ре­зонанс напряжений?

8. Начертите векторную диаграмму для цепи однофазного переменного тока при резонансе напряжений.

9. Начертите векторную диаграмму цепи при параллельном
   соединении реальной катушки и конденсатора без потерь.

10. Напишите условия получения резонанса токов. Какое прак­тическое применение имеет явление резонанса токов?

11. Как определяется общий ток при .параллельном соединении
    сопротив л е ни й ?

12. Каковы причины низкого коэффициент, а мощности промышленных предприятий?

13. Почему присоединение батареи конденсаторов увеличивает
    коэффициент мощности .предприятия?

14. Kaк увеличение или уменьшение коэффициента мощности
    (cosφ) влияет на работу станций, подстанций и линий электропередачи?

Методические указания к решению задач 2 и 3

Эти задачи относятся к неразветвленным и разветвленным цепям переменного тока. Перед их решением изучите материал темы 1.2, ознакомьтесь с методикой построения векторных диаграмм и рассмотри­те типовые примеры 2, 3.

Тема 1.3. Трехфазные электрические цепи.

В результате изучения темы обучающийся должен:

знать:

- принцип соединения обмоток генератора и потребителя энергии звездой и треугольником;

- что такое симметричная и несимметричная нагрузки;

- соотношение между линейным и фазными токами напряжениями при соединении звездой и треугольником (для обмоток генератора и потребителей);

- назначение нулевого провода;

уметь:

- строить векторные диаграммы токов и напряжений для симметричной и несимметричной нагрузок;

- соединять обмотки трехфазных генераторов трансформатором, потребителей звездой и треугольником;

- различать фазное и линейные величины при различных соединениях приемников электроэнергии;

- производить измерения токов и напряжений, трехфазных цепях.

Трехфазные цепи при соединении потребителей «звездой» и «треугольником»: Изучение схемы трехфазной цепи при соединении потребителей треугольником и звездой. Исследование зависимости между линейными и фазными значениями тока и напряжения. Электроизмерительные приборы.

Вопросы для самоконтроля

1. Объясните принцип получения трехфазного тока. В чем
   преимущества трехфазного тока по сравнению с однофазным?

2. Как выполняется соединение потребителей в «звезду»? Какое соотношение существует между фазными и линейными
   токами и напряжениями при соединении в «звезду»?

3. Какова роль нулевого провода при соединении в «звезду»?
   Как определяется ток в нулевом проводе?

4. Постройте векторную диаграмму для равномерной и неравномерной нагрузки три соединении ее в «звезду».

5. Как выполняется соединение потребителей в «треугольник»? 6.Постройте векторную диаграмму напряжений и токов при

неравномерной нагрузке и соединении в «треугольник».

7. Как определяются активная, реактивная и полная мощности

трехфазной цепи при симметричной нагрузке?

8. Как определяются активная, реактивная и полная мощности

в трехфазной цепи при несимметричной нагрузке?

Методические указания к решению задачи 4 и 5

Решение задач этой группы требует знания учебного материала темы 1.3, отчетливого представления об особенностях соединения ис­точников и потребителей в звезду и треугольник, соотношениях между линейными и фазными величинами при таких соединениях, а также уме­ния строить векторные диаграммы при симметричной и несимметричной нагрузках. Содержание задач и схемы цепей приведены в условиях за­дач, а данные к ним - в соответствующих таблицах. Для пояснения общей методики решения задач на трехфазные цепи, включая построе­ние векторных диаграмм, рассмотрены типовые примеры 4 и 5.

Раздел 2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ.

Тема 2.1. Трансформаторы.

В результате изучения темы обучающийся должен:

знать:

- устройство и принцип действия трансформатора;

- как определять параметры трансформаторов по паспортным данным;

- как определить потери мощности и К.П.Д. по результатам измерений;

- коэффициент трансформации по данным измерений токов и напряжений;

уметь:

- различать режимы работы трансформаторов;

- регулировать выходные напряжения с помощью автотрансформатора;

- различать трансформаторы по различным конструктивным признакам.

Общие сведения. Назначение и применение трансформаторов, их классификация. Коэффициент трансформации. Устройство, принцип действия и режимы работы однофазного трансформатора. Понятие о трехфазных трансформаторах. Внешняя характеристика и КПД трансформатора. Трехфазный трансформатор, схемы соединения его обмоток.

Вопросы для самоконтроля

1. На каком принципе основана работа трансформатора?

2. Устройство трансформатора и назначение его частей. По­чему обмотки трансформатора должны располагаться на стальном сердечнике?

3. Как определяется 'коэффициент трансформации трансформатора?

4. Что такое номинальная мощность трансформатора? Как она определяется?

5. Как определяется ЭДС первичной и вторичной обмоток
   трансформатора?

6. Начертите векторную диаграмму трансформатора:

а)при холостом ходе;

б)нагруженного трансформатора.

7. Почему при любой нагрузке трансформатора магнитный поток сердечника остается практически неизменным?

8. Какие виды потерь имеются в трансформаторе, и при каких
   режимах они определяются?

9. Как изменяются ток первичной обмотки, потребляемая мощность трансформатора и напряжение на зажимах вторич­ной обмотки трансформатора с увеличением нагрузки?

10. Объясните, как производится регулирование напряжения
    у трансформаторов.

11. Устройство трехфазного трансформатора и .назначение сос­тавных частей.

12. Какие существуют схемы соединения обмоток трехфазных
    трансформаторов? Какие наиболее часто применяются?

13. Как определяется группа соединений обмоток трехфазного
    трансформатора?

14. Перечислите условия, необходимые для параллельной работы трехфазных трансформаторов.

15. Что такое автотрансформатор? Где он нашел наиболее широкое применение?

16. Как устроены и для чего предназначены измерительные
    трансформаторы тюка и напряжения?

17. Почему категорически запрещается вторичную обмотку работающего трансформатора тока оставлять разомкнутой?

18. Для какой цели заземляют один из зажимов вторичной об­
    мотки измерительных трансформаторов?

19. Как производят охлаждение обмоток и магнитопровода
    трансформатора? Роль масла в трансформаторе?

20. Дайте схемы включения измерительных приборов (амперметра, вольтметра и ваттметра) через измерительные трансформаторы.

21. Перечислите специальные типы трансформаторов (пиковые,
    печные, испытательные, сварочные и др.) и кратко поясни­те их назначение.

Тема 2.2. Электрические машины переменного тока

В результате изучения темы обучающийся должен:

знать:

- устройство и принцип действия асинхронных электродвигателей;

- способы их пуска в зависимости от мощности;

- почему часто вращения ротора асинхронного двигателя меньше синхронной частоты вращения;

- методы регулировки частоты вращения асинхронного двигателя;

- устройство и принцип действия электрических машин постоянного тока;

- способы пуска электродвигателей постоянного тока.

уметь:

- определять: тип, параметр двигателя по его маркировки частоту вращения ротора по значению скольжения и частоте тока в сети;

- подключать двигатель к сети и осуществлять его пуск и реверсирование;

- определить типы и параметры машины постоянного тока по их маркировке;

- строить характеристики генераторов постоянного тока по данным измерений;

- подключить двигатель к сети, осуществлять его пуск и регулировку частоты вращения.

Назначение машин переменного тока, их классификация. Вращающееся магнитное поле. Асинхронные двигатели. Конструкция асинхронных электродвигателей трехфазного тока. Синхронные машины, их устройство.

Вопросы для самоконтроля

1. Устройство асинхронного двигателя и назначение его состав­ных частей. Почему двигатель называется асинхронным?

2. Объясните, как получается вращающее магнитное поле.

3. Какие получаются синхронные скорости вращения при
   f=50 Гц и р = 1; 2; 3; 4.

4. Как определяется скольжение ротора? Характер его изменения с увеличением нагрузки на валу двигателя.

5. Как изменяются токи в обмотках статора и ротора с изменением нагрузки?

6. Чему равен момент двигателя? Как он зависит от подведенного к обмотке напряжения?

7. Нарисуйте векторную диаграмму роторной цепи двигателя
   Объясните по ней процесс пуска двигателя.

8. Нарисуйте энергетическую диаграмму асинхронного двигателя. Из чего складываются потери асинхронного двигателя?

9. Что такое пусковой ток и пусковой момент двигателя? Как
   производят увеличение пускового момента при одновременном снижении пускового тока?

10. Какими способами можно производить регулирование скорости асинхронного двигателя?

11. Как на практике производят реверсирование асинхронного
    двигателя?

12. Какие тормозные режимы двигателя вы знаете? Охарактеризуйте каждый из них.

13. Что такое коэффициент мощности асинхронного двигателеля? Как он зависит от загрузки двигателя?

14. Как устроен однофазный двигатель? Чем он отличается от
    трехфазного?

15. От чего зависит направление вращения однофазного асинхронного двигателя?

16. Расскажите об устройстве синхронной машины и принципе
    ее действия.

17. Нарисуйте схему синхронной машины. Как происходит возбуждение синхронных генераторов?

18. Какой вид имеют внешняя и регулировочная характеристи­ки синхронного генератора?

19. Какие виды потерь имеют место в синхронном генераторе?
    Как определяются КПД синхронного генератора?

20. Какие существуют способы включения синхронных генера­торов в сеть?

21. Каковы условия параллельного включения трехфазных синхронных генераторов?

22. В чем заключается сущность метода самосинхронизации?

23. Назовите два основных режима параллельной работы синхронных генераторов.

24. Дайте принципиальную схему синхронного генератора с самовозбуждением (с полупроводниковыми выпрямителя­ми) и, объясните порядок ее работы.

7. В чем заключаются конструктивные особенности синхрон­ного двигателя?

11. Охарактеризуйте асинхронный способ пуска в ход синхрон­ных двигателей.

25. Какой вид имеют рабочие характеристики синхронного дви­гателя?

26. Как влияет возбуждение синхронного двигателя на его коэффициент мощности?

10. Кратко охарактеризуйте следующие типы синхронных двига­телей:

27. а) реактивный синхронный двигатель;

28. б) гистерезисный двигатель;

29. в) синхронный компенсатор.

Тема 2.3. Электрические машины постоянного тока

В результате изучения темы обучающийся должен:

знать:

- устройство и принцип действия асинхронных электродвигателей;

- способы их пуска в зависимости от мощности;

- почему часто вращения ротора асинхронного двигателя меньше синхронной частоты вращения;

- методы регулировки частоты вращения асинхронного двигателя;

- устройство и принцип действия электрических машин постоянного тока;

- способы пуска электродвигателей постоянного тока.

уметь:

- определять: тип, параметр двигателя по его маркировки частоту вращения ротора по значению скольжения и частоте тока в сети;

- подключать двигатель к сети и осуществлять его пуск и реверсирование;

- определить типы и параметры машины постоянного тока по их маркировке;

- строить характеристики генераторов постоянного тока по данным измерений;

- подключить двигатель к сети, осуществлять его пуск и регулировку частоты вращения.

Общие сведения об однофазных электродвигателях: схемы включения, область применения. Классификация машин постоянного тока по способу возбуждения. Назначение машин постоянного тока, основные элементы конструкции и их назначение. Принцип работы. Обратимость машин. Генераторы постоянного тока. Схемы включения, характеристики и область применения. Электродвигатели постоянного тока. Схемы включения, характеристики и область применения.

Вопросы для самоконтроля

1. Назначение и устройство машин постоянного тока.

2. Объясните принцип действия генератора и двигателя постоянного тока. Напишите формулы, связывающие ЭДС и напряжение на зажимах генератора и двигателя.

3. В чем сущность обратимости машин постоянного тока?

4. Каково назначение индуктора, якоря и коллектора в гене­раторе и двигателе постоянного тока?

5. Как определяется момент на валу электрической машины? От каких величин он зависит?

6. В чем принцип самовозбуждения машин постоянного тока?
   Перечислите основные причины, по которым генератор может не возбудиться.

7. От чего зависят электрические потери в машинах постоянного тока? Как определяется КПД двигателя?

8. Объясните, почему при увеличении нагрузки на валу двигателя увеличивается ток, потребляемый двигателем из сети?

9. Какой вид имеет характеристика холостого хода и внешняя
   у генератора с параллельным возбуждением?

10. Объясните назначение пускового реостата у двигателя постоянного стока.

11. Назовите три способа регулирования скорости двигателей
    постоянного тока (из формулы определения скорости двигателя).

12. Напишите основное уравнение равновесия двигателя в установившемся режиме. Из чего складывается статический момент сопротивления на валу двигателя?

10. Поясните условия устойчивой работы двигателя.

10. Какие необходимо выполнить условия для включения генераторов на параллельную работу?

16. Расскажите устройство, и принцип действия электромашин­ного усилителя с поперечным полем. Где он наиболее при­меним?

16. Как определяется коэффициент усиления ЭМУ и в каких
    пределах он находится?

17. Назовите основные элементы системы генератор-двигатель
    (Г-Д).

18. Как происходит процесс регулирования скорости двигателя
    в системе Г-Д?

Методические указания к решению задач контрольной работы №2

Отдаётся предпочтение выполнению заданий по темам «Трансформаторы» и «Асинхронные двигатели». Объясняется это тем, что передача и распределение электроэнергии осуществляется только с помощью повышающих и понижающих силовых трансформаторов, а наиболее распространенными преобразователями электрической энергии в механическую являются асинхронные двигатели. Выполнение заданий способствует лучшему пониманию физических процессов, происходящих в трансформаторах и электрических машинах.

Раздел 3. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Тема 3.1. Источники электрической энергии. Схемы электрических сетей.

В результате изучения темы обучающийся должен:

знать:

- основные сведения об энергетических системах;

- основные типы электрических станций и режимы их работы;

- схемы электроснабжения и передачи электроэнегрии;

- методы определения электричских нагрузок потребителей электроэнергии;

-конструктивные особенности линий электропередач, кабельных линий и электрооборудования электрических станций и подстанций;

- технику безопасности при эксплуатации электропотребителей

уметь:

- охарактеризовать различные системы электроснабжения;

- подсчитывать электрические нагрузки и выбирать силовые трансформаторы;

- пользоваться справочной литературой

Источники, передача и распределение электрической энергии. Общая схема электроснабжения. Потребители электроэнергии. Характеристики электроприемников. Схемы электрических сетей до 1000В. Схемы сетей электрического освещения. Расчет электрических нагрузок. Трансформаторные подстанции.

Раздел 4. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЛОЩАДОК.

Тема 4.1. Электрические сети.

В результате изучения темы обучающийся должен:

знать:

- классификацию электрических сетей;

- устройства электрических сетей и освещения на строительных площадках;

- норы освещенности

уметь:

- использовать упрощенные способы расчета осветительных установок;

- пользоваться каталогами, справочной литературой, первоисточниками

Классификация электрических сетей. Слаботочные сети, внешние сети и сети зданий. Провода и кабели, инвентарные электротехнические устройства. Устройства электрических сетей на строительных площадках.

Электрическое освещение на строительных площадках. Общие сведения. Источники света и осветительная арматура. Устройство электрического освещения на строительных площадках. Нормы освещенности и упрощенные способы расчета осветительных установок.

Тема 4.2. Выбор сечения проводов по допустимому нагреву и допустимой потере напряжения.

В результате изучения темы обучающийся должен:

знать:

- электрические характеристики проводов и кабелей линий напряжением 380/ 220 В;

- методы электропрогрева бетона и электрооттаивания грунта;

- технику безопасности при электропрогреве

уметь:

- делать выбор сечения проводов по допустимому нагреву (допустимому току) и допустимой потере напряжения;

- учитывать допустимые длительные токовые нагрузки на провода, кабели, наименьшие сечения проводов, допустимые по механической прочности;

- пользоваться каталогами, справочной литературой, первоисточниками

Выбор сечения проводов по допустимому нагреву (допустимому току) и допустимой потере напряжения. Допустимые длительные токовые нагрузки на провода, кабели. Наименьшие сечения проводов, допустимые по механической прочности. Электрические характеристики проводов и кабелей линий напряжением 380/ 220 В.

Методы электропрогрева бетона: электродный, индукционный, инфракрасный, косвенный, вне формы, электрическими печами сопротивления и т.д. Электрооттаивание грунта. Техника безопасности при электропрогреве.

Раздел 5. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЛОЩАДОК

Тема 5.1. Электропривод в строительстве. Электрооборудование сварочных установок

В результате изучения темы обучающийся должен:

знать:

- основные соотношения, описывающие силовые цепи электропривода в различных режимах работы;

- модели силовой части электропривода, как объекта управления;

- технику безопасности при эксплуатации электрических и электросварочных установок

уметь:

- рассчитывать и выбирать основные элементы силовой части электропривода;

- делать выбор типа и мощности электродвигателя для различных условий работы

Виды электроприводов. Нагревание и охлаждение электродвигателей. Режимы работы (длительный, повторно-кратковременный, кратковременный). Понятие о продолжительности включения (ПВ) двигателя.

Выбор типа и мощности электродвигателя для различных условий работы. Эксплуатация электрических машин.

Виды электрической сварки. Основные требования к источникам питания сварочной дуги. Сварочные преобразователи постоянного тока. Сварочные аппараты переменного тока. Электробезопасность сварочных работ.

Тема 5.2. Электрооборудование строительных кранов и подъемников.

В результате изучения темы обучающийся должен:

знать:

- основные соотношения, описывающие силовые цепи электропривода в различных режимах работы;

- модели силовой части электропривода, как объекта управления;

- объем, нормы и методы премо-сдаточных и профилактических эксплуатационных испытаний;

- электробезопасность при монтаже и эксплуатации строительных кранов и подъемников

уметь:

- рассчитывать и выбирать основные элементы силовой части электропривода;

- делать выбор типа и мощности электродвигателя грузоподъемных машин для различных условий работы;

Особенности работы электрооборудования грузоподъемных машин. Крановые электродвигатели. Токоприемники. Провода и кабели. Кабельные барабаны. Электробезопасность при монтаже и эксплуатации грузоподъемных машин.

Тема 5.3. Аппаратура управления и защиты

В результате изучения темы обучающийся должен:

знать:

- теоретические основы защиты электроприемников и электрических систем от токов короткого замыкания и токов перегрузки;

- теоретические основы релейной защиты и автоматизации в энергосистемах;

- способы учета и контроля потребления электроэнергии;

- назначение и схемы управления, контроля и сигнализации

уметь:

- производить расчет способов защиты линий электропередач и подстанций от перенапряжений;

- составлять простейшие принципиальные схемы электрических цепей с помощью аппаратов управления;

- пользоваться каталогами, справочной литературой, первоисточниками

Назначение аппаратуры управления, ее классификация. Пускорегулирующая аппаратура ручного управления (рубильники и переключатели, пакетные выключатели, контроллеры). Аппаратура автоматического управления (контакторы, магнитные пускатели).

Аппараты защиты (плавкие предохранители, автоматические выключатели).

Простейшие схемы управления электрическими установками.

Тема 5.4. Электрифицированные ручные машины и электроинструмент

В результате изучения темы обучающийся должен:

знать:

- классификацию электрифицированных машин и их назначение;

- класс изоляции электрооборудования для подключения их к сети;

- электробезопасность при работе со строительными электрифицированными ручными машинами и электроинструментами

уметь:

- делать выбор типа и мощности электрифицированного оборудования для различных условий работы на строительной площадке;

- пользоваться каталогами, справочной литературой, первоисточниками

Группировка электрифицированных машин по назначению. Класс изоляции электрических машин и оборудования для подключения их к сети. Примеры конструкции электроинструментов. Эксплуатация, ремонт и испытание ручных электрических машин.

Раздел 6. ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ НА СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКЕ.

Тема 6.1. Электробезопасность на строительной площадке

В результате изучения темы обучающийся должен:

знать:

- общие вопросы электробезопасности;

- действие электрического тока на организм человека;

- классификацию условий работ по степени электробезопасности;

- мероприятия по обеспечению безопасного ведения работ с электроустановками

уметь:

- делать расчет защитное заземления на строительной площадке;

- уметь определять неисправности, места повреждения, организовать ремонтные работы;

-работать с документацией

Общие вопросы электробезопасности. Действие электрического тока на организм человека. Классификация условий работ по степени электробезопасности. Мероприятия по обеспечению безопасного ведения работ с электроустановками. Защитное заземление на строительной площадке.

Раздел 7. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ

В результате изучения темы обучающийся должен:

знать:

- параметры полупроводниковых приборов по их характеристикам;

- принцип работы полупроводникового диода и его применение;

- принцип работы биполярного транзистора, его схемы включения и применение;

- принцип работы полевого транзистора, его отличия от биполярного;

- принцип работы и применение тиристоров;

-структурную схему выпрямительного устройства;

- виды схем выпрямления, их принципы работы и параметры;

- схемы стабилизаторов и их принцип работы;

- схемы сглаживающих фильтров и их назначение;

уметь:

- определять типы проводниковых приборов по их маркировке;

- производить измерения токов и напряжений при снятии входных и выходных характеристики биполярных транзисторов.;

- составлять схемы одно - двухполупериодных выпрямителей;

- изображать графики выпрямительных токов и напряжений для различных типов выпрямителей;

- объяснить работу различных сглаживающих фильтров, работу электронных стабилизаторов напряжения тока.

Тема 7.1. Основы электроники.

Физические основы работы полупроводниковых приборов. Полупроводниковые приборы. Электронные устройства.

Контрольная работа №1

ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ №1

Каждый студент выполняет вариант контрольной работы в зависимости от номера по списку в журнале.

Таблица 1.

номер по списку

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Вариант

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

номер по списку

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

Вариант

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

Задача 1.

Условные обозначения:

I - сила тока, А (ампер);

U - напряжение, В (вольт);

R - активное сопротивление участка цепи (резистора), Ом.

Для цепи постоянного тока со смешанным соединением резисторов определить:

1. эквивалентное сопротивление цепи Rэкв. относительно зажимов АВ;

2. Ток или напряжение (U или I по варианту)

3. мощность, потребляемую всей цепью Р;

4. расход электрической энергии W цепи за 8 ч. работы.

Номер рисунка и величина одного из заданных токов или напряжений приве­дены в табл.2.

Индекс тока или напряжения совпадает с индексом, резистора, по которому проходит этот ток или на котором действует указанное напряжение.Например, через резистор R_З проходит ток I_З и на нем действует напряжение U₃

Таблица 2

Номер

варианта

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Номер рисунка

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Задаваемая вели­чина

I=12 A

I=15 A

U=30 B

U=24 B

I=10 A

U=100 B

I=4 A

I=12 A

I=5 A

U=24 B

Номер

варианта

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

Номер рисунка

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

Задаваемая вели­чина

I=15 A

I= 12 A

U= 24 B

U= 30 B

I= 6 А

U= 40 B

I= 10 A

I= 5 A

I= 12 A

U=108 B

Задача 2. Цепь переменного тока содержит различные элементы (резисторы, индуктив­ности, емкости), включенные последовательно. Схема цепи приведена на соответ­ствующем рисунке. Номер рисунка и значения сопротивлений всех элементов, а также один дополнительный параметр заданы в табл. 3.

Условные обозначения:

I - сила тока, А (ампер);

U - напряжение, В (вольт);

R - активное сопротивление участка цепи (резистора), Ом;

X_L - реактивное индуктивное сопротивление участка цепи (катушки), Ом;

X_С - реактивное емкостное сопротивление участка цепи (конденсатора), Ом;

P - активная мощность цепи;

Q - реактивная мощность цепи;

S - полная мощность цепи.

Начертить схему цепи и определить следующие величины:

1. полное, сопротивление цепи Z;

2. напряжение U, приложенное к цепи;

3. ток I;

4. угол сдвига фаз cosφ(по величине и знаку);

5. активную Р, реактивную Q и полную S мощности цепи. Начер­тить в масштабе векторную диаграмму цепи и пояснить её построение.

Таблица 3

Рис.21

R₁ = 12 Ом , X_L1 = 4 Ом , X_С1 = 12 Ом ,
X_С2 = 8 Ом , U = 40 В

Рис. 22

R₁ = 12 Ом , X_С1 = 12 Ом , X_С2 = 8 Ом , I = 5 А

Рис. 23

R₁ = 12 Ом , R₂ = 12 Ом , X_L1 = 4 Ом , U = 40 В

Рис. 24

R₁ = 12 Ом , R₂ = 12 Ом , X_L1 = 4 Ом,
X_L2 = 4 Ом , I = 5 А

Рис.25

R₁ = 12 Ом , R₂ = 12 Ом , X_L1 = 4 Ом ,
X_С1 = 12 Ом , X_С2 = 8 Ом , U = 60 В

Рис. 26

R₁ = 12 Ом , X_L1 = 4 Ом , X_L2 = 4 Ом ,
X_С1 = 12 Ом , I = 10 А

Рис. 27

R₁ = 12 Ом, X_L1 = 4 Ом, X_С1 = 12 Ом, U = 30 В

Рис. 28

R₁ = 12 Ом , X_L1 = 4 Ом , X_L2 = 4 Ом , X_С1 = 12 Ом,
X_С2 = 8 Ом , I = 3 А

Рис. 29

R₁ = 12 Ом , R₂ = 12 Ом , X_L1 = 4 Ом,
X_С1 = 12 Ом , U = 50 В

Рис. 30

R₁ = 12 Ом , R₂ = 12 Ом , X_L2 = 4 Ом ,
X_С1 = 12 Ом , I = 2 А

Рис. 31

R₁ = 12 Ом , X_L2 = 4 Ом , X_С1 = 12 Ом ,
X_С2 = 8 Ом , U = 40 В

Рис. 32

R₁ = 12 Ом , X_L1 = 4 Ом , X_L2 = 4 Ом ,
X_С2 = 8 Ом , I = 5 А

Рис. 33

R₂ = 8 Ом , X_L1 = 4 Ом , X_L2 = 4 Ом ,

X_С1 = 6 Ом , X_С2 = 8 Ом , U = 50 В

Рис. 34

R₂ = 6 Ом , X_L1 = 6 Ом , X_L2 = 6 Ом ,
X_С2 = 4 Ом , I = 5 А

Рис. 35

R₂ = 12 Ом , X_L1 = 4 Ом , X_L2 = 4 Ом ,
X_С1 = 24 Ом , U = 60 В

Рис. 36

R₂ = 4 Ом , X_L2 = 16 Ом , X_С1 = 9 Ом , X_С2 = 4 Ом , I = 10 А

Рис. 37

R₂ = 8 Ом , X_L1 = 5 Ом , X_С1 = 9 Ом ,
X_С2 = 2 Ом , U = 100 В

Рис. 38

R₂ = 12 Ом , X_С1 = 10 Ом , X_С2 = 6 Ом , I = 3 А

Рис. 39

R₁ = 12 Ом, R₂ = 12 Ом, X_L2 = 4 Ом, U = 50 В

Рис. 40

R₂ = 6 Ом , X_L1 = 4 Ом , X_С1 = 12 Ом , I = 5 А

Задача 3. Разветвленная цепь переменного тока состоит из двух параллельных ветвей, содержащих различные элементы (резисторы, ндуктивности, емкости).

Условные обозначения:

I - сила тока, А (ампер);

U - напряжение, В (вольт);

R - активное сопротивление участка цепи (резистора), Ом;

X_L - реактивное индуктивное сопротивление участка цепи (катушки), Ом;

X_С - реактивное емкостное сопротивление участка цепи (конденсатора), Ом;

Z - полное сопротивление цепи, Ом;

cosφ - коэффициент мощности;

φ - угол отклонения вектора тока или напряжения от оси, находится по таблице Брадиса;

P - активная мощность цепи, Вт (ватт);

Q - реактивная мощность цепи, Вар;

S - полная мощность цепи, В∙А (вольт-ампер).

Номер рисунка, значения всех сопротивлений, а также один дополнительный параметр заданы в табл. 4. Индекс "1" у дополнительного параметра означает, что он относится к первой ветви; и индекс "2" - ко второй.

Начертить, схему цепи и определить следующие величины:

1. Полные сопротивления Z₁, Z₂ в обеих ветвях.

2. Токи I₁, и I₂ в обеих ветвях;

3. Ток I в неразветвленной части цепи;

4. Напряжение U, приложенное к цепи;

5. Активную Р, реактивную Q и полную мощности S для всей цепи.

Начертить в масштабе векторную диаграмму цепи.

Таблица 4

№

вар

№

рис.

R₁, Ом

R₂, Ом

X_L1, Ом

X_L2, Ом

X_C1, Ом

X_C2, Ом

дополнительный параметр

1

41

2

3

-

-

-

6

U= 60 B

2

42

6

-

4

-

4

-

I = 5 А

3

43

2

3

6

3

-

6

U= 60 B

4

44

4

4

-

3

-

-

I = 5 А

5

45

2

-

-

-

-

4

I = 5 А

6

46

16

32

12

24

-

-

U= 60 B

7

47

8

6

-

8

6

-

I = 5 А

8

48

4

3

-

4

-

-

U= 50 B

9

49

4

-

-

-

-

6

I = 10 А

10

50

4

3

8

3

-

-

U= 100 B

11

51

8

6

-

-

-

6

I = 6 А

12

52

8

-

8

-

-

6

U= 40 B

13

53

8

6

3

8

-

6

I = 5 А

14

54

4

4

-

3

-

-

U= 60 B

15

55

2

-

-

-

-

4

U= 120 B

16

56

16

32

12

24

-

-

I = 3 А

17

57

8

6

-

8

6

-

U= 60 B

18

58

2

3

-

-

4

-

I = 5 А

19

59

48

-

64

-

-

60

I = 2 А

20

60

20

32

4

3

6

U= 160 B

Рис. № 41 Рис. № 42 Рис. № 43

R₁ = 2 Ом, R₂ = 3 Ом, R₁ = 6 Ом, R₁= 2 Ом,R₂=3 Ом,

X_C2=6 Ом X_C2 = 4 Ом, X_L1 = 6 Ом, X_L2=3 Ом,

X_L1= 4 Ом, X_C2 = 6 Ом

Рис. № 4 4 Рис. № 45 Рис. №4 6

R₁= 4 Ом,R₂=4 Ом, R₁= 2 Ом, R₁= 16 Ом,R₂=32 Ом,

X_L2= 3 Ом X_C2 = 4 Ом X_L1= 12 Ом, X_L2=24 Ом

Рис. № 47 Рис. № 48 Рис. № 49

R₁= 8 Ом,R₂=6 Ом, R₁ = 4 Ом, R₂ = 3 Ом, R₁ = 4 Ом, X_C2 = 6 Ом

X_C1 = 6 Ом, X_L2=8 Ом X_L2 = 4 Ом

Рис. 50 Рис. № 51 Рис. № 52

R₁ = 4 Ом, R₂ = 3 Ом, R₁= 8 Ом, R₂=6 Ом, R₁= 8 Ом,

X_L1=8 Ом, X_L2= 3 Ом X_C2 = 6 Ом X_C2 = 6 Ом,

X_L1=8 Ом

Рис. № 53 Рис. № 54 Рис. № 55

R₁= 8 Ом,R₂=6 Ом, R₁= 4 Ом,R₂=4 Ом, R₁= 2 Ом, X_C2 = 4 Ом

X_C2 = 6 Ом, X_L1= 3 Ом, X_L2= 3 Ом

X_L2=8 Ом

Рис. № 56 Рис. № 57

R₁= 16 Ом, R₂=32 Ом R₁= 8 Ом, R₂=6 Ом

X_L1= 12 Ом, X_L2=24 Ом X_C1 = 6 Ом, X_L2=8 Ом

Рис. № 58 Рис. № 59 Рис. № 60

R₁ = 2 Ом, R₂ = 3 Ом R₁ =48 Ом R₁= 20 Ом,R₂=32 Ом

X_C1 = 4 Ом X_L1 = 64 Ом X_L1= 4 Ом, X_L2=3 Ом

X_C2 = 60 Ом X_C2=6 Ом

Задача 4.

Условные обозначения:

I - сила тока, А (ампер);

U_Н - номинальное напряжение сети, В (вольт);

R_А - активное сопротивление участка цепи по фазе А, Ом;

R_В - активное сопротивление участка цепи по фазе В, Ом;

R_С - активное сопротивление участка цепи по фазе С, Ом;

X_А - реактивное сопротивление участка цепи по фазе А, Ом;

X_В - реактивное сопротивление участка цепи по фазе В, Ом;

X_С - реактивное сопротивление участка цепи по фазе С, Ом.

Z - полное сопротивление цепи, Ом;

cosφ - коэффициент мощности;

φ - угол отклонения вектора тока или напряжения от оси, находится по таблице Брадиса;

P - активная мощность цепи;

Q - реактивная мощность цепи;

S - полная мощность цепи.

A - фаза А;

B - фаза В;

C - фаза С;

N - нулевой провод.

В трёхфазную четырехпроводную сеть с линейным напряжением U_н включили звездой разные по характеру сопротивления» Определить линейные токи и начертить в масштабе векторную диаграмму цепи. По векторной диаграмме определить числовое значение тока в нулевом проводе.

Таблица 5

№№ варианта

№№

рисунков

Uн, В

№№ варианта

№№

рисунков

Uн, В

№№ варианта

№№

рисунков

Uн, В

№№ варианта

№№

рисунков

Uн, В

1

61

380

6

66

380

11

71

380

16

76

380

2

62

660

7

67

660

12

72

660

17

77

660

3

63

380

8

68

380

13

73

380

18

78

380

4

64

220

9

69

220

14

74

220

19

79

220

5

65

380

10

70

380

15

75

380

20

80

380

Определить: активную P, реактивную Q и полную S мощности потребляемые всей цепью.

Рис. 61рис. 62

Ra= 10 Ом; Xb= 4 Ом; Ra= 10 Ом; Rb= 8 Ом;

Rb= 3 Ом; Xc= 10 Ом Xb= 6 Ом; Rc= 12 Ом

Рис.63 рис.64

Xa= 20 Ом; Xb= 38 Ом; Ra= 16 Ом; Xa= 12 Ом;

Rc= 38 Ом Rb= 12 Ом; Xb= 16 Ом

Xc= 20 Ом

Рис. 65рис. 66

Xa= 8 Ом; Rb= 6 Ом; Xa= 10 Ом; Xb= 8 Ом;

Xb= 4 Ом; Rc= 10 Ом Xc= 4 Ом; Rc= 8 Ом

Рис. 67рис. 68

Xa= 2 Ом; Rb= 2 Ом; Xa= 4 Ом; Rb= 6 Ом;

Xb= 6 Ом; Xc= 6 Ом Xb= 4 Ом; Xc= 6 Ом

Рис.69рис. 70

Xa= 6 Ом; Rb= 6 Ом; Ra= 6 Ом; Rb= 10 Ом;

Xb= 2 Ом; Rc= 8 Ом; Xb= 6 Ом; Xc= 12 Ом

Xc= 6 Ом

Рис.71рис.. 72

Ra= 10 Ом; Rb= 10 Ом; Ra= 10 Ом; Rb= 4 Ом;

Xb= 2 Ом; Xc= 10 Ом Xb= 2 Ом; Rc= 8 Ом

Рис. 73рис. 74

Xa= 2 Ом; Xb= 4 Ом; Ra= 8 Ом; Xa= 6 Ом;

Rc= 4 Ом Rb= 6 Ом; Xb= 2 Ом;

Xc= 4 Ом

Рис. 75рис. 76

Xa= 10 Ом; Rb= 8 Ом; Xa= 6 Ом; Xb= 6 Ом;

Xb= 4 Ом; Rc= 8 Ом Rc= 8 Ом; Xc= 10 Ом

Рис.77 рис. 78

Xa= 8 Ом; Rb= 6 Ом; Xa= 10 Ом; Rb= 8 Ом;

Xb= 4 Ом; Xc= 10 Ом Xb= 4 Ом; Xc= 8 Ом

Рис. 79рис. 80

Xa= 6 Ом; Rb= 6 Ом; Ra= 8 Ом; Rb= 6 Ом;
Xb= 8 Ом; Rc= 10 Ом; Xb= 4 Ом; Xc= 10 Ом

Xc= 6 Ом

Задача 5.

Условные обозначения:

I - сила тока, А (ампер);

U_НОМ - номинальное напряжение сети, В (вольт);

R_АВ - активное сопротивление участка цепи между фазами А и В, Ом;

R_ВС - активное сопротивление участка цепи между фазами В и С, Ом;

R_СА - активное сопротивление участка цепи между фазами С и А, Ом;

X_АВ - реактивное сопротивление участка цепи между фазами А и В, Ом;

X_ВС - реактивное сопротивление участка цепи между фазами В и С, Ом;

X_СА - реактивное сопротивление участка цепи между фазами С и А, Ом.

Z - полное сопротивление цепи, Ом;

cosφ - коэффициент мощности;

φ - угол отклонения вектора тока или напряжения от оси, находится по таблице Брадиса;

P - активная мощность цепи;

Q - реактивная мощность цепи;

S - полная мощность цепи.

A - фаза А; B - фаза В; C - фаза С.

В трёхфазную трёхпроводную сеть с линейным напряжением Uном включены треугольником разные по характеру сопротивления. Определить фазные и линей­ные токи, активную Р, реактивную Q и полную S мощности потребляемой всей цепью. Начертить векторную диаграмму цепи и по ней определить число­вые значения линейных токов.

№ варианта

№ рисунка

Uном

№ варианта

№ рисунка

Uном

№ варианта

№ рисунка

Uном

№ варианта

№ рисунка

Uном

1

81

380

6

86

380

11

91

380

16

96

380

2

82

220

7

87

220

12

92

220

17

97

220

3

83

380

8

88

380

13

93

380

18

98

380

4

84

220

9

89

220

14

94

220

19

99

220

5

85

220

10

90

220

15

95

220

20

100

220Таблица 6

Рис. 81 рис. 82 рис. 83

Xab= 10 Ом; Rbc= 4 Ом; Rab= 10 Ом; Rbc= 8 Ом; Xab= 20 Ом; Xbc= 38 Ом;

Xca= 10 Ом Xbc= 6 Ом; Rca= 12 Ом Rca= 38 Ом; Xca= 12 Ом

Рис. 84 рис. 85 рис. 86

Rab= 16 Ом; Xab= 12 Ом; Xab= 8 Ом; Rbc= 6 Ом; Xab= 10 Ом; Rbc= 8 Ом;

Xbc= 12 Ом; Rca= 16 Ом Xca= 4 Ом; Rca= 10 Ом Xca= 4 Ом

Рис. 87 рис. 88 рисю 89

Rab= 2 Ом; Rbc= 2 Ом; Xab= 4 Ом; Xbc= 6 Ом; Xab= 2 Ом; Rab= 6 Ом;

Xbc= 6 Ом; Rca= 6 Ом Rca= 4 Ом; Xca= 6 Ом Xbc= 2 Ом; Rca= 8 Ом

Рис. 90 рис. 91 рис. 92

Xab= 6 Ом; Rbc= 10 Ом; Xab= 10 Ом; Rbc= 6 Ом; Rab= 10 Ом; Rbc= 4 Ом;

Rca= 6 Ом; Xca= 12 Ом Xca= 10 Ом Xbc= 2 Ом; Rca= 8 Ом

Рис. 93 рис. 94 рис. 95

Xab= 6 Ом; Xbc= 4 Ом; Rab= 8 Ом; Xab= 6 Ом; Xab= 10 Ом; Rbc= 8 Ом;

Rca= 10 Ом; Xca= 4 Ом Xbc= 6 Ом; Rca= 2 Ом Xca= 4 Ом; Rca= 8 Ом;

Рис. 96 рис. 97 рис. 98

Xab= 6 Ом; Rbc= 6 Ом; Rab= 8 Ом; Rbc= 6 Ом; Xab= 10 Ом; Xbc= 8 Ом;

Xca= 10 Ом Xbc= 4 Ом; Rca= 10 Ом Xca= 4 Ом; Rca= 8 Ом

Рис. 99 рис. 100

Xab= 6 Ом; Rab= 6 Ом; Xab= 8 Ом; Rbc= 6 Ом;
Xbc= 8 Ом; Rca= 10 Ом Xca= 4 Ом; Rca= 10 Ом

Методические указания к выполнению контрольной работы 1

В контрольную работу 1 входят разделы 1 и 2. На темы 1.1., 1.2, 1.3. предусмотрены четыре задачи. В таблице ниже указаны номера задач к соответствующей теме и номера таблице данными к этим задачам. Схе­мы и векторные диаграммы должны выполняться с помощью чертежных инструментов.

Указания к решению задачи 1

Перед выполнением контрольной работы ознакомьтесь с общими методическими указаниями. Решение задач сопровождайте краткими пояснениями.

Решение задач этой группы требует знания законов Ома, для всей цепи и её участков, первого и второго законов Кирхгофа, методики определения эквивалентного сопротивления цепи при смешанном соединении резисторов, а также умения вычислять мощность и работу электрического тока.

Пример 1.

Для схемы, приведенной на рис. 101 а, определить эквивалентное сопротивление цепи R_АВ и токи в каждом резисторе, а также расход электрической энергии цепью за 8 часов работы.

Рис. 101

Решение.

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

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

2. Определяем общее сопротивление цепи относительно зажимов CЕ. Так как резисторы R_СD и R₂ включены параллельно, то:

3. Находим эквивалентное сопротивление всей цепи:

4. Определяем токи в сопротивлениях цепи. Так как напряжение U_АВ приложено ко всей цепи, а R_АВ = 10 Ом, то, согласно закону Ома:

так как U_АВ приложено ко всей цепи, а не к участку R₁. Для определения тока I₂ нужно найти напряжение на резисторе R₂, т.е. U_СЕ. Очевидно, U_СЕ меньше U_АВ на величину потери напряжения

в резисторе R₁, т.е. U_СЕ = U_АВ - I₁R₁ = 300 -30 ∙ 8 = 60 В. Тогда

Так как U_СЕ = U_АВ , то можно определить токи I_3,4 и I₅ :

;

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

I₁= I₂ + I_3,4 + I₅ ; 30 = 20 + 4 + 6

5.Расход энергии цепью за 8 ч работы:

W = P_t = U_AB * I₁*t = 300*30*8= 72000 Вт*ч= 72 кВт*ч

Указания к решению задач 2, 3 и 4

Эти задачи относятся к неразветвленным и разветвленным цепям и трёхфазным цепям переменного тока. Перед их решением изучить соответствующие разделы. Ознакомьтесь с методикой построения векторных диаграмм.

Указания к решению задачи 2

В неразветвленной цепи переменного тока R₁ = 20 Ом, R₂ =4 Ом,
X_{L1 = 4 Ом,} X_{L2 = 6 Ом,} X_{C1 = 2 Ом}

Подведенное напряжение U = 40 В.

Определить:

полное сопротивление Z,

ток I,

коэффициент мощности

cos φ полную мощность S,

активную мощность Р,

реактивную мощность Q.

Построить в масштабе векторную диаграмму.

Рис. 102

Решение.

1. Полное сопротивление цепи определяется по формуле:

где R = R₁ + R₂ = 2 + 4 = 6 Ом - суммарное активное сопротивление цепи.

- сумма индуктивных и емкостных сопротивлений.

Тогда:
2. По закону Ома для цепи переменного тока находим ток в цепи:

3. Коэффициент мощности cos φ:

4. Определяем полную мощность:

5. Активная мощность:

Р = U*I*cosφ = 40*4*0,6 = 96 Вт

6. Реактивная мощность:

Q= U*I*cosφ = 40x4x0,8 = 128 вар

Для построения векторной диаграммы определим падение напряжения на сопротивлениях:

U_R1 = I * R₁ = 4 * 2 = 8 В

U_R2 = I * R₂ = 4 * 4 = 16 В
U_XL1 = I * X_L1 = 4 * 4 = 16 В
U_XL2 = I * X_L2 = 4 * 6 = 24 В
U_XC1 = I * X_C1 = 4 * 2 = 3 В

Для рассматриваемого примера задаемся масштабом:
по току:

m_I = 1 А/см

по напряжению:

m_U = 4 В/см
Тогда длина вектора тока:

Длина векторов напряжений:

; ; ; ;

Поскольку ток является одинаковой величиной для всех сопротивлений, диа­грамму строим относительно вектора тока.

1. Горизонтально в масштабе откладываем вектор тока.

2. Вдоль вектора тока откладываем векторы U_R1 и U_R2.

3. Под углом 90⁰ откладываем вектора напряжения U_XL1 и U_XL2 в сторону опережения вектора тока (вверх), т.к. положительное вращение векторов приня­то против часовой стрелки.

4. Под углом 90° к вектору тока откладываем вниз вектор напряжения на емкостном сопротивлении.

5. Векторы U_R1, U_R2, U_XL1, U_XL2, U_XС1, складываем по правилу сложения векторов в результате чего получаем вектор приложенного напряжения:

Угол φ между векторами общего напряжения U и тока I называется углом сдвига фаз между током и напряжением.

По виду векторной диаграммы необходимо научиться определять характер на­грузки.

В нашем случае напряжение опережает ток: нагрузка имеет активно-индук­тивный характер.

Рис. 103

Указания к решению задачи 3

Катушка с активным сопротивлением R₁ =4 Ом и индуктивным X_L1 = 3 Ом соединена параллельно с конденсатором, емкостное сопротивление которого X_C1 = 8 Ом и активным сопротивлением R₂ = 6 Ом, к цепи приложено напряжение U = 60 В. Определить:

1. Токи в ветвях и в неразветвленной части цепи;

2. Активные и реактивные мощности каждой ветви и всей цепи;

3. Полную мощность цепи;

4. Углы сдвига фаз между током и напряжением в каждой ветви и во всей цепи.

Начертить в масштабе векторную диаграмму.

рис. 104

Решение.

1. Определить токи в ветвях:

2. Углы сдвига фаз в ветвях:

по таблицам Брадиса находим φ₁ = 36°50', т.к. φ₁ > 0 то напряжение опережает ток:

т.е. напряжение отстает от тока, так как φ2 < 0.
По таблицам Брадиса находим:

;

3. Определяем активные и реактивные составляющие токов в ветвях:

Ia1 = I1 ∙ cosφ1 = 12 ∙ 0,8 = 9,6 A

Ia2 = I2 ∙ cosφ2 = 6 ∙ (-0,6) = -3,6 A

Ip1 = I1 ∙ sinφ1 = 12 ∙ 0,6 = 7,2 A

Ip2 = I2 ∙ sinφ2 = 6 ∙ (-0,8) = -9,6 A

4. Определяем ток в неразветвленной части цепи:

5. Определяем коэффициент мощности всей цепи:

6. Определяем активные и реактивные мощности ветвей и всей цепи:

P₁ = U ∙ I₁ ∙ cosφ₁ = 60 ∙ 12 ∙ 0,8 = 576 Bт

P₂ = U ∙ I₂ ∙ cosφ₂ = 60 ∙ 6 ∙ (-0,6) = -216 Bт

P = P₁ + P₂ = 576 - 216 = 360 Вт

Q₁ = U ∙ I₁ ∙ sinφ1 = 60 ∙ 12 ∙ 0,6 = 432 Bар

Q₂ = U ∙ I₂ ∙ sinφ2 = 60 ∙ 6 ∙ (-0,8) = -288 Bар

Q = Q₁ + Q₂ = 432 - 288 = -144 Вар

7. Определяем полную мощность всей цепи:

8. Для построения векторной диаграммы задаемся масштабом по току и напряжению:

I см - 2 А

U см - 5 В

Построение начинаем с вектора напряжения U.

Под углом φ₁ к нему (в сторону отставания) откладываем в масштабе век­тор тока I₁, под углом φ₂ (в сторону опережения) - вектор тока - I₂. Геомет­рическая сумма этих токов равна току в неразветвленной части цепи.

Рис. 105

Указания к решению задачи 4

В трехфазную четырехпроводную сеть включили звездой несимметричную нагрузку: в фазу А - активное сопротивление R_A = 11 Ом, в фазу В - емкостное сопротивление
X_B = 10 Ом, в фазу С - активное сопротивление R_C = 8 Ом и индуктивное X_C = 6 Ом. Линейное напряжение сети U_Н = 380 В.

Определить:

фазные токи, активную, реактивную и полную мощности, потреб­ляемые цепью, значения фазных углов, начертить в масштабе векторную .диаграм­му цепи и найти графически ток в нулевом проводе

рис. 106

Решение.

1. Определяем фазные напряжения:
   

2. Находим фазные токи:

где

3. Определяем значения фазных углов:

4. Активные мощности в фазах:

Активная мощность всей цепи:

Реактивные мощности в фазах:

Реактивная мощность всей цепи:

Полная мощность всей цепи:

Для построения векторной диаграммы выбираем масштаб по току и по напря­жению:

I см - 10 А

U см - 50 В

Построение начинаем с векторов фазных напряжений U_A, U_B, U_C, располагая их под углом 120° относительно друг друга.

Затем в принятом масштабе откладываем вектора фазных токов.

Ток I_A совпадаем с напряжением U_A.

Ток I_В опережает напряжение U_В на угол 90 гр.

Ток I_С отстает от напряжения U_С на угол Зб°50^/.

рис. 107

Измеряя длину вектора тока I0, которая оказалась равной 4 см, находим ток:

I₀ = 40 A

Указания к решению задачи 5

В трёхфазную сеть включили треугольником несимметричную нагрузку (рис. 108, а): в фазу АВ - конденсатор с емкостным сопротивлением X_AB = 10 Ом; в фазу ВС - катушку с активным сопротивлением R_BC = 4 Ом и индуктивным X_BC = 3 Ом; в фазу СА - активное сопротивление R_CA = 10 Ом. Линейное напряжение сети U_НОМ = 220 В.

Рис. 108

Определить:

фазные токи, углы сдвига фаз и начертить в масштабе векторную диаграмму цепи. По векторной диаграмме определить числовые значения линейных токов.

Решение.

1. Определяем фазные токи и углы сдвига фаз:

где

Отсюда угол

Для построения векторной диаграммы выбираем масштаб по току I см - 10 А, по напряжению U см - 80 В. Затем в принятом масштабе отклады­ваем векторы фазных (они же линейные) напряжений U_AB, U_BC, U_СА под уг­лом 120° друг относительно друга

(рис. 108, б). Под углом φ_AB = -90° к векто­ру напряжения U_AB откладываем вектор тока I_AB; в фазе ВС вектор тока I_ВС должен отставать от вектора напряжения U_BC на угол φ_BC = 36°50', а в фазе СА вектор тока I_СA совпадает с вектором напряжения U_СА. Затем строим век­торы линейных токов на основании известных уравнений:

Измеряя длины векторов линейных токов и пользуясь принятым масштабом, находим значения линейных токов:

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 2

Методические указания к выполнению контрольной работы 2

В контрольную работу входит материал тем 2.1. -2.3, 5.3

Методические указания к решению задач 6-7

Перед решением задач этой группы особое внимание содержанию тем 2.1.-2.3., 5.3. Для их решения необходимо знать устрой­ство, принцип действия и зависимости между электрическими величи­нами однофазных и трехфазных трансформаторов, уметь определять по их паспортным данным технические характеристики. Основными парамет­рами трансформаторов являются:

1. Поминальная мощность S_ном. Это полная мощность (в кВ·А), которую трансформатор, установленный на открытом воздухе, может непрерывно отдавать и течение своего срока службы (20-25 лет) при номинальном напряжении и при максимальной и среднегодовой тем­пературах окружающего воздуха, равных соответственно 40 и 5ºС. Если указанные температуры отличаются от номинальных, то и номи­нальная мощность будет отличаться от указанной в паспорте.

2. Номинальное первичное напряжение U_ном1. Это напряжение, на которое рассчитана первичная обмотка трансформатора.

3. Номинальное вторичное напряжение U_ном2. Это напряжение на выводах вторичной обмотки при холостом ходе и номинальном первич­ном напряжении. При нагрузке вторичное напряжение U, снижается из-за потерь в трансформаторе. Например, если U_ном2=400 В, то при полной нагрузке трансформатора вторичное напряжение U₂=380 В, так как 20 В теряется в трансформаторе.

4. Номинальный первичный и вторичный токи I_ном1 и I_ном2. Это токи, вычисленные по номинальной мощности и номинальным напряже­ниям. Для однофазного трансформатора

I_ном1 =Sном/( U_ном1 η); I_ном1 = S/ U_ном2

Для трехфазного трансформатора

I_ном1 = S_ном (√3 U_ном1η ); U_ном2 = Sном/(√3 U_ном2)

Здесь η - к. п. д. трансформатора. Эта величина близка к 1,0 из-за малых потерь в трансформаторе. На практике при определении токов принимают 11=1,0.

Трансформаторы чаще всего работают с нагрузкой меньше номина­льной. Поэтому вводят понятие о коэффициенте нагрузки κ_н. Если тран­сформатор с S ном-1000 кВ·А отдает потребителю мощность S₂= =950 кВ-А, то κ_н =950/1000=0,95. Значения отдаваемых трансформа­тором активной и реактивной мощностей зависят от коэффициента мощности потребителя cos φ₂. Например, при S _ном= 1000 кВ·А, κ_н = 1,0 и cos φ₂=0,9 отдаваемая активная мощность P₂=S_номcos φ₂= 1000·0,9=900 кВт, а реактивная Q2=S_номsinφ₂= 1000·0,436=436 квар. Если потребитель увеличит cos φ2 до 1.0, то Р2= 1000·1,0= 1000 кВт; Q2= 1000·0=0, т. е, вся отдаваемая мощность будет активной. В обоих случаях по обмоткам проходят одни и те же поминальные ток». В табл. 7 приведены технические данные наиболее распространенных трансформа­торов.

Таблица 7. Технические данные трансформаторов

Тип трансфор-матора

S ном,

Кв·А

Напряжение обмоток, Кв

Потери мощности, кВт

U_к, %

I_1x, %

U_ном1

U_ном2

Р_ст

Р _о.ном

ТМ-25/6; 10

25

0,23; 0,1

0,13

0,69

4.7

3.2

ТМ-40/6; 10

40

0,23; 0,4

0,175

1 .0

4,7

3.0

TM-63/6; 10

63

0,23; 0,4

0,21

1 .47

1.7

2.8

ТМ-100/6; 10

100

0,23; 0,4

0,33

2,27

6,8

2,6

ТМ-160/6; 10

100

6, 10

0,23;0,4;0,69

0,51

3,1

4.7

2,4

TM-250/G; 10

250

0,23;0.4;0,69

0,71

4,2

4,7

2.3

ТМ-400/6; 10

400

0,23;0,4; 0,69

0,95

5,5

4 ,5

2,1

ТМ-630/6; 10

630

0,23; 0,4; 0,69

1 ,31

7,6

5.5

2.0

ТАЛ-1000/6; 10

1000

0,23; 0,4; 0,69

2,45

12.2

5,5

2,8

ТМ-1600/6; 10

1600

0,23; 0,4; 0,69

3,3

18,0

5,5

2,6

ТМ-2500/10

2500

10

0,4; 0,69; 10,5

4,3

24,0

5.5

1,0

Примечания: Трансформатор ТМ-630/10 - с масляным охлаждением, трехфазный, номинальная мощность 630 кВ ·А, номинальное первичное напря­жение 10 кВ, вторичные напряжения 0.23; 0,4 и 0,69 кВ: 2. Р_ст -потерн в стали: Р_о.ном - потери в обмотках; U _к, % - напряжение короткого замыкания; I _{1 x}, %- ток холостого хода.

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

K=U_номl/U_ном2= √3ω1/ω2,( Y /∆);

K=Uномl/Uном2= ω 1/(√3ω2) при ∆/Y.

Для уменьшения установленной мощности трансформаторов и снижения потерь энергии в сетях производят компенсацию части реак­тивной мощности, потребляемой предприятием, что достигается установ­кой на подстанциях конденсаторов. В настоящее время энергосистема разрешает потребление предприятием определенной реактивной мощ­ности называемой оптимальной и 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, исчисляемую по специальной шкале.

Таблица 8. Технические данные комплектных конденсаторных установок напряжением 380 В

Тип установки

Q_б

квар

Тип установки

Q_б

квар

Тип установки

II Q_б

квар

УК-0,38-75

75

УК-0.38-220Н

220

УК-0.38-330Н

330

УК-0,38-78

78

УК-0,38-225

225

УК-0,38-43011

430

УК-0.38-110Н

110

УК-0.38-300Н

300

УК-0,38-45011

450

УК-0.38-150Н

150

УК-0.38-320Н

320

УК-0.38-540П

510

Пусть реактивная мощность предприятия Q=5000 квар, а заданная системой мощность Q3- 1000 квар. Тогда предприятие должно скомпен­сировать с помощью конденсаторов реактивную мощность Qб=Q-Q_э =5000-1000= 4000 квар. Выбираем по табл. 8 девять комплектных установок УК-0,38-450Н мощностью по 450 квар. Суммарная реактив­ная мощность батареи 9·450=4050 квар, что близко к необходимому значению 4000 квар.

Пример 6. Трехфазный трансформатор имеет следующие номинальные характеристики Sном=1000 кВ·А, U ном=10кВ, U_{ном2 = 400 В.} Потери в стали Рст=2,45 кВт, потери в обмотках Р _о.ном= 12,2 кВт. Первичные обмотки соединены в треугольник, вторичные - в звезду. Сечение магнитопровода Q=450 см², амплитуда магнитной индукции в нем В_m=1,5 Тл. Частота тока в сети f=50 Гц. От трансфор­матора потребляется активная мощность Р₂=810 кВт при коэффициенте мощности cos φ₂= 0,9. Определить: 1) поминальные токи в обмотках и токи при фактической нагрузке; 2) числа витков обмоток; 3) к. п. д. трансформатора при номинальной и фактической нагрузках.

Решение 1. Номинальные токи в обмотках:

I_ном1 = ;

I_ном2 = ;

2.Коэффициент нагрузки трансформатора

κ_н=P2/ S_ном cos φ_{2 =}810/(1000-0,9) =0,9.

3. Токи в обмотках при фактической нагрузке

I₁ = κ_н I_ном1 =0,9·58= 52 А. I2= κ_н I_ном2 = 0.9·1445= 1300 А.

4. Фазные э. д. с, наводимые в обмотках. Первичные обмотки соединены в треугольник, а вторичные - в звезду, поэтому, пренебрегая падением напряжения в первичной обмотке, считаем

E_1ф≈ U_ном21=10000В; Е2ф= U_ном2/ √3=400/√3 = 230 В.

5. Числа витков обеих обмоток находим из формулы

E_1ф = 4.44fω₁Ф_m=4.44fω₁B_mQ, откуда

ω1 = Е_1ф/(4,44fВ_mQ = 10000/(4,44·50·1,5·0,045) = 667.

Здесь Q=450 см²= 0,045 м₂

ω₂= ω₁E_2ф/E_1ф = 607·230/104)00 = 15,3.

6. К. п. д. трансформатора при номинальной нагрузке

η_ном =

7. К п. д. трансформатора при фактической нагрузке

η =

Пример 7. Однофазный понижающий трансформатор номинальной мощностью Sном = 500 В·А служит для питания ламп местного освещения металлорежущих станков. Номинальные напряжения обмоток U_ном1 = 380 В; U_ном2=24 В. К трансформатору присоединены десять ламп накаливания мощностью 40 Вт каждая, их коэффициент мощности cos φ₂=1,0. Магнитный поток в магннтопроводе Ф_m=0,005 Вб. Частота тока в сети f=50 Гц. Потерями и трансформаторе пренебречь. Определить: 1) номинальные токи в обмотках; 2) коэффициент нагрузки трансформатора; 3) токи в обмотках при действительной нагрузке; 4) числа витков обмоток; 5) коэффициент трансформации.

Решение. I. Номинальные токи в обмотках:

I_ном1 = S_ном/U_ном1 = 500/380=1,32А;

I_ном2 = S_ном/ U_ном2=500/24=20,8А

2. Коэффициент нагрузки трансформатора

κ_н = P2/ (S_номcos2)= 10·40/(500·1.0)=0.8

3. Токи в обмотках при действительной нагрузке

I₁ =κ_нI_ном1=0,8·1,32=1,06 А; I₂ = κ_нI_ном2 =0,8·20,8=16,6 А

4. При холостом ходе E₁≈U_ном1; Е2= U_ном2. Числа витков обмоток находим из формулы

Е=4,44f ωФm.

Тогда ω₁=E₁/(4,44fФ_m)=380(4,44·50·0,005)=340 витков;

ω₂= =E₂/(4,44fФ_m)=24/ (4,44·50·0.0051) = 22 витка.

5. Коэффициент трансформации

K = E₁/E₂ = ω₁/ ω₂ = 340/22 = 15,5.

Пример 8. Предприятие потребляет активную мощность Р₂ = 1550 кВт при коэффициенте мощности cosφ2=0,72. Энергосистема предписала уменьшить потребляемую реактивную мощность до 450 квар. Определить: 1) необходимую мощность конденсаторной батареи и выбрать ее тип: 2) необходимую трансформаторную мощность и коэффициент нагрузки в двух случаях: а) до установки батареи; б) после установки батареи. Выбрать тип трансформатора. Номинальное напряжение сети 10 кВ.

Решение. 1. Необходимая трансформаторная мощность до установки конденсаторов

S_тp=P₂/cosφ₂= 1550/0,72 = 2153 кВ ·А.

По табл. 7 выбираем трансформатор типа ТМ-2500 10 с номинальной мощностью 2500 кВ·А. Коэффициент нагрузки

κ_н= 2153/2500 = 0,86.

2. Необходимая предприятию реактивная мощность

Q = S_тp sin φ₂ = 2153-0,693= 1492 квар.

Здесь sinφ₂ =0,693 находим по таблицам Брадиса, зная cos φ2.

3. Необходимая мощность конденсаторной батареи

Qб = Q - Qэ= 1492 - 450= 1042 квар.

По табл. 8 выбираем комплектные конденсаторные установки типа УК-0.38-540Н мощностью 540 квар в количестве 2 шт. Общая реактивная мощность составит Q'_б= 2·540 = 1080 квар, что близко к необходимой мощности 1042 квар.

4. Некомпенсированная реактивная мощность

Q_нск = Q - Q'_б= 1492-1080 = 412 квар.

5. Необходимая трансформаторная мощность

S'_тp = = 1604 к В · А.

Принимаем к установке один трансформатор ТМ-1600 10 мощностью 1600 кВ·А. Его коэффициент нагрузки составит: κ_н=1604 1600≈1.0.

Таким образом, компенсация реактивной мощности позволила значительно уменьшить установленную трансформаторную мощность.

Методические указания к решению задач 8-17

Задачи данной группы относятся к теме «Электрические машины переменного тока». Для их решения необходимо знать устройство н принцип действия асинхронного двигателя и зависимости между электрическим величинами, характеризующими его работу.

Ряд возможных синхронных частот вращения магнитного поля статора при частоте 50 Гц: 3000, 1500, 1000, 750, 600 об/мин и т. д. При частоте вращения ротора, например, 950 об/мин из этого ряда выбираем

Таблица 9. Технические данные некоторых асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором серии А4

Тип двигателя

P_ном2, кВт

n2,

об/мин

сos φ_ном

I_п/I _ном

M_п/M_ном

M_max/M_ном

η_ном

А10052УЗ

4А100L2У3

4А112М2СУЗ

4А132М2СУЗ2

4А80А4УЗ

4A90L4У3

4A100S4У3

4А100L4УЗ

4А112М4СУ1

4А132М4СУ1

4AP160S4У3

4АР160М4УЗ

4АР180S4УЗ

4АР180М4УЗ

4А250S4УЗ

4А250М4УЗ

4АН250М4УЗ

4А100L6УЗ

4APl60S6У3

4АР160М6УЗ

4АР180М6УЗ

4А250S6У3

4А250М6УЗ

4АН250М6УЗ

4А100L8У3

4АР160S8УЗ

4А250S8УЗ

4А 250М8УЗ

4АН250М8УЗ

4Al60S4/2У3

4А180S4/2УЗ

4А160М8/4УЗ

4А160S8/4УЗ

4

5.5

7.5

11

1,1

2,2

3,0

4,0

5,5

11

15

18,5

22

30

75

90

90

2,2

11

15

18,5

45

55

75

1.5

7.5

37

45

55

11

14,5 18,5

21

9

13

6

9

2880 2880 2900 2900 1400 1400 1425 1425

1450 1450 1465 1465 1460 1460 1480 1480 1475 950

975

975

970

985

985

985

725

730

740

740

740 1460 2940 1470 2920 732

1460

745

1460

0,89

0,91

0.88

0,9

0,81 0,83 0,83

0,84 0,85 0,87 0,83

0,87

0,87

0,87

0,9

0,91

0,89

0,73 0,83 0,83

0,8

0.89 0.89 0,87 0,65 0,75 0,83 0,84 0,82 0,85 0,95

0,9

0,92

0.69

0.92

0,69

0,92

7,5 7,5

7,5

7,5

5,0

6,0

6,5

6.5

7,0

7,5

7,5

7,5

7.5

7.5

7,5

7,5

6.5

5,5

7.0

7,0

6,5

6,5

7,0

7.5

6,5

6,5

6,0

6,0

6,0

7,5

1,2

6.5

6.5

5.5

7.0

5,0

7,0

2,0

2,0

2.0

1,6

2,0

2,0

2,0

2,2

2,0 2,0

2.0

2,0

2,0

2,0

1,2

1,2

1,2

2.0

2,0

2,0

2,0

1,2

1,2

1,2

1,6

1,8

1,2

1,2

1.2

1,5

1,2

1.3

1.1

1.5

1.2

1,5

1,2

2.2

2.2

2,2

2,2

2,2

2.2

2.2

2,2

2,2

2,2 2.2

2,2

2.2

2,2

2,2

2,2

2,2

2,0

2,2

2,2

2,2

2,0

2,0

2,5

1,7

2,2

1,7

1,7 2,0

2,1

2,0

1.8

1.8

2.0

2.0

2,0

2,0

0,86

0,87 0,87 0,88 0.75

0.8

0,82 0,84 0,85 0,87 0,865 0,885

0,89

0,9

0,93

0,93

0,935

0.81 0,855 0.875 0.87 0,92 0,92 0.93 0,74 0,86

0.9

0,91 0.92 0.85 0,83 0.883

0.85

0.79

0.865

0,765

0,84

ближайшую к ней частоту вращения поля n ₁=1000 об/мин. Тогда можно определить скольжение ротора, даже не зная числа нар полюсов двигателя:

Из формулы для скольжения можно определить частоту вращения ротора

В настоящее время промышленность выпускает асинхронные двига­тели с короткозамкнутым ротором серии 4А мощностью от 0,06 до 400 кВт (табл. 9). Обозначение типа электродвигателя расшифровы­вается так: 4 - порядковый номер серии; А - асинхронный; X -алюминиевая оболочка и чугунные щиты (отсутствие буквы X означает, что корпус полностью выполнен из чугуна); В - двигатель встроен в оборудование; Н - исполнение защищенное 1Р23, для закрытых дви­гателей исполнения 1Р44 обозначение защиты не приводится; Р - двигатель с повышенным пусковым моментом; С - сельскохозяйствен­ного назначения; цифра после буквенного обозначения показывает высоту оси вращения в мм (100, 112 и т. д.); буквы S, М, L - после цифр - установочные размеры по длине корпуса (S-станина самая короткая; М - промежуточная;: L - самая длинная); цифра после уста­новочного размера - число полюсов; буква У - климатическое исполнение (для умеренного климата); последняя цифра - категория раз­мещения: 1 - для работы на открытом воздухе, 3 - для закрытых неотапливаемых помещений.

В обозначениях типов двухскоростных двигателей после установоч­ного размера указывают через дробь оба числа полюсов, например 4А160S4/2УЗ. Здесь цифры 4 и 2 означают, что обмотки статора могут переключаться так, что в двигателе образуются 4 или 2 полюса.

Пример 8. Расшифровать условное обозначение двигателя 4А250S4УЗ.

Это двигатель четвертой серии, асинхронный, корпус полностью чугунный (нет буквы X), высота оси вращения 250 мм, размеры корпуса по длине S (самый короткий), четырех полюсный, для умеренного климата, третья категория размещения.

Пример 9. Трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором типа 4АР160S6УЗ имеет номинальные данные: мощность P_ном =11 кВт; напряжение U _ном= 380 В; частота вращении ротора n_{2 =} 975об/мин; к. п. д. η _ном=0,855; коэффициент мощности cos φ_ном= 0,83; кратность пускового тока I _п/I_ном=7; кратность пуско­вого момента M_п/М_ном = 2,0; способность к перегрузке М_max /М_ном. = 2,2. Частота тока в сети f₁=50 Гц.

Таблица 10. Технические данные некоторых типов машин постоянного тока

Тип машины

U_ном,

В

P_ном,

кВт

n_ном,

об/мин

I _ном, А

2р

R_э+R_доб,

Ом

R_пс, Ом

R_ш, Ом

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Генераторы

П-41

115

2,7

1450

23,4

4

0.558

0,136

68,8

230

2,7

1450

11,7

4

2,23

0,488

214

П-51

115

5

1450

43,4

4

0,191

0,03

32

230

5

1450

21,7

4

0,78

0,112

120

П-61

230

9

1450

39,1

4

0,35

0,04

120

П-62

230

11,5

1450

50,0

4

0,222

0,028

80

П-71

230

16

1450

69,5

4

0,3

0,0115

43

П-72

230

21

1450

91

4

0,1745

0,00725

50

П-81

230

27

1450

117

4

0,1445

0,00475

69,5

П-82

230

35

1450

152

4

0,0863

0,00308

27,8

П-91

230

50

1450

217

4

0,0504

0,00304

35,8

Электродвигатели

П-41

110

1,5

1000

18,2

4

0,657

0,024

62

110

1,0

740

13

4

1 ,21

0,033

92

220

6,0

3000

33

4

0,36

0,007

280

220

3,2

1500

18,4

4

1 ,032

0,0328

198

1

2

3

4

5

6

7

8

9

П-42

110

4,5

1500

51

4

0,209

0,0064

73,2

220

7,4

3000

43,5

4

0,197

0,0085

130

220

3,8

1500

25,4

4

0,78

0,0392

228

220

2,2

1000

13,3

4

1,75

0,039

243

П-51

110

3,2

1000

37,4

4

0,242

0,0073

45,2

110

2,2

750

27

4

0,472

0,0073

45,2

220

11,0

3000

59

4

0,135

0,0044

168

220

6,0

1500

33,2

4

0,472

0,0073

132

220

3,2

1000

18,3

4

1 ,051

0,0044

168

П-71

220

32,0

3000

168

4

0,045

0,00125

60,5

220

19,0

1500

103

4

0,124

0,0046

76,8

220

10,0

1000

63

4

0,3

0,0105

85

П-81

220

32,0

1500

166

4

0,074

0,0026

95,5

220

14 ,0

750

79

4

0,244

0,01

92

Методические указания к решению задач 18-27

Задачи этой группы относятся к теме «Электрические машины по­стоянного тока». Для их решения необходимо изучить материал, приве­денный в указателе литературы к теме, решить рекомендуемые задачи и ознакомиться с типовыми примерами 10-14. Сведения о некоторых типах машин постоянного тока даны в табл. 10.

Необходимо иметь представление о связи между напряжением на выводах U, э. д. с. Е. и падением напряжения I_aR_a в обмотке якоря для генератора и двигателя: для генератора E= U+ I_aR_a; для двигателя U= Е+ I_aR_a Для определения элект­ромагнитного или полного момента, развиваемого двигателем, можно поль­зоваться формулой, приведенной в учебнике:

Здесь магнитный поток выражен в веберах (Вб), ток якоря в амперах I (А), момент получаем в ньютон-метрах (Н·м). Если магнитный поток машины неизвестен, то электромагнит­ный момент можно найти, определив из формулы для противо-э. д. с. маг­нитный поток и подставив его в фор­мулу для М_эм:

E= , откуда Ф=. Тогда М_эм =

Здесь Р_эм=ЕI_a -электромагнитная мощность, Вт: ω- угловая скорость вращения, рад/с.

Аналогично можно вывести формулу для определения полезного номинального момента (на валу):

М_ном =

Здесь Р_ном выражаем в Вт; М_ном получаем в Н·м

Пример 10. Генератор с независимым возбуждением (рис.109) работает в номинальном режиме при напряжении на выводах U_ном= 220 В. Сопротивление обмотки якоря Ra =0,2 Ом; сопротивление нагрузки R_а =2,2 Ом: сопротивление обмотки возбуждения R_н =55 Ом. Напряжение для питания обмотки возбуждения U_в=110 В. Номинальная частота вращения якоря n_ном =1200 об/мни. Определить: I)э.д. с. генератора; 2) силу тока, отдаваемого потребителю; 3) силу тока в обмотке возбуждения; 4)полезную мощность, отдаваемую генератором; 5) электромагнитный тормозной момент, преодолеваемый приводом двигателя.

Решение: 1. Ток, отдаваемый в нагрузку:

I_н = U_ном/R_н =220/2,2= 100А.

2. Ток в обмотке возбуждения

I_в = U_в/R_в = 110/55 = 2 А.

3. Ток в обмотке якоря

I_а = I_н + I_в =100+2=102 А.

4. Э. д. с. генератора

Е=U_ном + I_аR_а =220+102 x 0,2 =240,4 В.

5. Полезная мощность, отдаваемая генератором:

P₂ = U_номI_н = 220 х 100= 22 000 Вт = 22 кВт.

6. Электромагнитная мощность и электромагнитный тормозной момент

Pэм = Е I_а=240,4 х 102=24 600Вт=24,6кВт

Пример 11. Генератор с параллельным возбуждением (рис. 110) рассчитан на напряжение U_ном =220 В и имеет сопротивление обмотки якоря R_a= 0,08Ом, сопротивление обмотки возбуждения Rв = 55Ом. Генератор нагружен на сопротивление Rн =1,1 Ом. К.п.д. генератора η_г=0,85.

Определить: 1) токи в обмотке возбуждения I_в ; в обмотке якоря I_а и в нагрузке I_н ; 2) э. д. с. генератора Е; 3.) полезную мощ­ность Р₂; 4) мощность двигателя для вращения генератора P₁; 5) элект­рические потери в обмотках якоря P_а и возбуждения Р_в; 6) суммарные потери в генераторе; 7) электромагнитную мощность Рэм.

Решение. 1. Токи в обмотке возбуждения, нагрузке и якоре:

I_в= U_ном/R_в = 220 х 55 = 4 А; I_и = U_ном / R_н =220 х 1,1 = 200 А; I_а = I_в + I_н =4+200=204 А;

2. Э. д. с. генератора

Е=U _ном÷ I_а R_а=220+204 х 0,08=236,3В

Рис.110

3. Полезная мощность

Р2 = U_номI_н 220 х 200= 44 000Вт = 44кВт.

4. Мощность приводного двигателя дли вращения генератора

P₁= Р₂/η_г = 44/0,85 = 52 к Вт.

5. Электрические потерн в обмотках якоря и возбуждения!

Р_а = R_a = 204²x 0,08 = 3320 Вт = 3,32 кВт;

Р_в =R_в =4² х 55 = 880 Вт = 0,88 кВт.

6. Суммарные потери мощности в генераторе

∑Р= Р₁-Р₂ = 52- 44 = 8 к Вт.

7. Электромагнитная мощность, развиваемая генератором:

Р_эм=Е I_а= 236,3 х 204 = 48 300 Вт = 48,3 кВт.

Пример 12. Электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением (рис. 111) рассчитан на номинальную мощность Р_ном = 10 кВт и номинальное напряжение U_ном=220 В. Частота вращения якоря n= 3000 об/мин. Двигатель потребляет из сети ток I= 63 A. Сопротивление обмотки возбуждения R_а=85Ом, сопротивление обмотки якоря Р_а = 0,3 Ом. Определить: 1) потребляемую из сети мощность Р1; 2) к. п. д. двигателя η_дв; 3) полезный вращающий момент М; 4) ток якоря I_а; 5) противо-э. д. с. в обмотке якоря Е; 6) суммарные потери в двигателе ∑Р; 7) потери в обмотках яко­ря Р_а и возбуждения Р_в.

Решение. 1. Мощность, потребляемая двигателем из сети:

P1 = U_номI = 220х63 = 13 900 Вт = 13,9 кВт.

2. К. п. д. двигателя

η_дв = Р_ном/Р₁ = 10/13,9 = 0,72.

3. Полезный вращающий момент (на валу)

М =9,55 Р_исм/n =9,55 x10 x 1000/3000 =31,9 Н ·м.

4. Для определения тока якоря предварительно находим ток воз­буждения

I_в = U_ном / R_в = 220/85 =2,6 А.

Ток якоря I_а= I- I_в =63 - 2,6 = 60,4 А.

5. Противо-э. д. с. в обмотке якоря

E = U_ном - I_аR_а = 220-00,4 х 0,3 = 202 В.

6. Суммарные потери в двигателе

∑ Р = Р₁-Р₂ = 13,9 - 10 = 3,9 к Вт.

7. Потери в обмотках якоря и возбуждения

P_a =; P_в =U_номI_в=220·2,6=572Вт

Пример 13. Четырехполюсный двигатель с параллельным возбуж­дением (рис. 111) присоединен к сети с U_ном=110В и потребляет ток I =157 А. На якоре находится обмотка с сопротивлением R_а = 0.0427 Ом и числом проводников N=360, обра­зующих четыре параллельных ветви (а=2). Сопротивление обмотки воз­буждения R_в=21,8 Ом. Магнитный моток полюса Ф= 0.008 Вб. Опреде­лить: 1) токи в обмотках возбужде­ния I_в и якоря I_а; 2) противо-э.д.с. Е; 3) электромагнитный момент М_эм; 4) электромагнитную мощность Р_эм ;5)) частоту вращения якоря n; 6) по­тери мощности в обмотках якоря Р_а и возбуждения Р_в.

Решение. 1. Токи в обмотках возбуждения и якоря I_в = U_ном/R_в= 110/21,8 = 5,05 А; I_а = I -I_в= 157 - 5.05 = 151,95 А.

2. Противо-э. д. с. в обмотке якоря

E =U_ном- I_aR_a = 110- 151,95 ·0,0427 =103,5 В.

3. Электромагнитный момент

М_эм = Н·м

4. Электромагнитная мощность

Р_эм =E I_a= 103,5· 151,05= 15 727 Вт= 15,727 кВт.

Зная Р_эм, можно найти электромагнитный момент по формуле

Мэм = Рэм/ω =Рэм/ () = 60.15 727/ (2·3,14 ·2156) =69,7 Н·м,

что и было получено выше.

Здесь частота вращения якоря

N = =2156 об/мин

5. Потери мощности в обмотках якоря и возбуждения:

Р_а =

Р_в= U _номI_в = 110·5,05 = 555,5 Вт.

Пример 14. Электродвигатель постоянного тока с последователь­ным возбуждением (рис. 112) присоединен к сети с напряжением Uном=110 В и вращается с частотой n = 1500 об/ мин. Двигатель развивает полезный момент (на валу) М=120 Н·м. К.п.д. двигателя η_дв =0,84.

Суммарное сопротивление обмоток якоря и возбуждения R_а+R_пс=0.02 Ом. Определить: 1) полезную мощность Р₂; 2) потребляемую мощность P₁; 3) потребляемый из сети ток I ; 4) сопротивление пуско­вого реостата, при котором пусковой ток ограничивается до 2,5 I; 5) противо-э. д. с. в обмотке якоря.

Решение. 1. Полезную мощность двигателя определяем из формулы полезного момента

Р₂= Мn/9,55= 120·1500/9,55= 18 848 Вт= 18,85 кВт.

2. Мощность, потребляемая из сети:

Р₁=Р₂/η_дв= 18,85/0,84 = 22,44 кВт.

3. Ток, потребляемый из сети:

I= P₁/U_ном = 22,44 ·1 000/110 = 204 А.

4. Необходимое сопротивление пускового реостата

R_р= U _ном/(2,5I) - (R_а + R_пс) = 110/ (2,5· 204) -0,02 = 0,196 Ом.

5. Противо-э. д. с. в обмотке якоря

Е = Uном - I (R_a+R_пс) = 110-204·0,02 =105,9 В.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 2

Задача 1. К трехфазному трансформатору с номинальной мощно­стью S_ном и номинальными напряжениями первичной U _ном1 и вторич­ной U_ном2 обмоток присоединена активная нагрузка Р₂ при коэффи­циенте мощности cos φ₂. Определить: 1) номинальные токи в обмотках I_ном1 и I_ном2 ; 2) коэффициент нагрузки трансформатора κ_н; 3) токи в об­мотках I₁ и I₂ при фактической нагрузке; 4) суммарные потерн мощности ∑Р при номинальной нагрузке; 5) коэффициент полезного действия трансформатора при фактической нагрузке. Данные для своего варианта взять из табл. 11. Недостающие величины взять из табл.7.

Каково назначение замкнутого стального магнитопровода в транс­форматоре? Почему магнитопровод должен иметь минимальный воздуш­ный зазор и выполняться не сплошным, а из отдельных стальных лис­тов, изолированных друг от друга лаком?

Указание. См. решение типового примера 10.

Таблица 11

Номер варианта

S _ном, кВ·А

U_ном1, кВ

U_ном2, кВ

Р₂, кВт

cos φ₂

Номер варианта

S _ном, кВ·А

U_ном1, кВ

U_ном2, кВ

Р₂, кВт

cos φ₂

1

1000

10

0,69

850

0,95

6

630

10

0,69

554

0,88

2

160

6

0,4

150

1,0

7

40

6

0.23

35

1.0

3

100

6

0.23

80

0,9

8

1600

10

0.4

1400

0.93

4

250

10

0.4

200

0,85

9

63

10

0,23

56

1 ,0

5

400

10

0, 4

350

0.92

10

630

10

0,4

520

0.9

Задача 2. Для питания пониженным напряжением цепей управле­ния электродвигателями на пульте установлен однофазный двухобмоточный трансформатор номинальной мощностью S_ном. Номинальные напряжения обмоток U_ном1 и U_ном2; номинальные токи в обмотках I_ном1 и I_ном2 Коэффициент трансформации ранен К. Числа витков обмоток ω₁ и ω₂. Магнитный поток в магнитопроводе Ф_м. Частота тока в сети f=50 Гц. Трансформатор работает с номинальной нагрузкой. Потерями в трансформаторе можно пренебречь. Используя данные трансформатора, указанные в табл. 24, определить все неизвестные вели­чины, отмеченные прочерками в таблице вариантов. Начертить схему включения такого трансформатора в сеть. Ко вторичной обмотке при­соединить нагрузку в виде обычного резистора Rн. Для включения и отключения нагрузки предусмотреть рубильник, а для защиты сетей от токов короткого замыкания включить в цепь обеих обмоток предохранители. Данные для своего варианта взять из табл. 12.

Указание. См. решение типового примера 12.

Задача 3. Инструментальный цех завода получает питание от под­станции при напряжении U_ном2. Активная мощность, расходуемая це­хом, равна Р2 при коэффициенте мощности cosφ₂;. Определить необхо­димую мощность трансформаторов на подстанции и выбрать их тип,

Таблица 12

Номер варианта

S_ном,

В·А

U_ном1, В

U_ном2, В

I_ном1, А

I_ном2, А

ω1

ω2

К

Фм, Вб

1

-

380

-

1,43

-

-

-

15,8

0,005

2

-

220

24

-

33,4

198

-

-

-

3

1600

-

12

-

-

770

-

31 ,6

-

4

-

127

-

4,72

25

-

108

-

-

5

3200

380

30

-

-

-

-

-

0,025

5

-

220

24

3,64

-

-

-

-

0,005

6

500

-

-

1,0

-

750

54

-

-

7

-

220

-

-

20,8

400

22

-

-

8

250

500

-

-

-

-

-

20,8

0,0015

9

-

-

12

3,2

-

3000

-

41,6

-

10

400

-

12

-

-

-

-

18,3

0,02

11

-

-

36

1,0

-

-

-

13,9

0,003

12

-

380

-

4,2

-

-

24,4

-

0,002

13

600

220

-

-

-

4970

-

6,12

-

14

-

-

24

-

25

573

-

-

0,001

15

-

500

-

-

13,9

-

-

13,9

0,003

16

100

-

24

-

-

-

30

15,8

-

17

-

-

24

0,5

10,4

-

-

-

0,0018

18

-

380

12

-

133

-

-

31 ,6

-

19

20

800

-

-

3,64

-

-

22

9,18

-

-

-

12

3,2

-

3000

-

41,6

-

Таблица 13

Номер вари­анта

Р₂

кВт

cos φ2

U_ном2,

В

Номер вари­анта

Р₂

кВт

cos φ2

U_ном2,

В

11

600

0,8

380

16

140

0,95

220

12

1350

0,75

660

17

500

0,88

380

13

200

0,85

220

18

1200

0,76

660

14

420

0,9

380

19

350

0,92

220

15

800

0,82

660

20

210

0,87

380

пользуясь табл. 7. На подстанции можно установить не более двух трансформаторов одинаковой мощности с коэффициентом нагрузки 0,9-1,0; поэтому в задаче нужно вычислить коэффициент нагрузки трансформаторов.

Определить необходимое сечение кабеля от подстанции до цехового распределительного пункта, пользуясь табл.10 допускаемых токовых нагрузок. Кабель четырехжильный, проложен в земле. В случае необ­ходимости (при больших токах) можно проложить несколько кабелей. Данные для своего варианта принять из табл. 13.

Какие величины можно определить из опыта холостого хода транс­форматора? Начертите схему включения трансформатора и приборов для проведения опыта холостого хода.

Указание. Полная мощность для питания цеха S= P₂/ cos φ₂ .

Задача 4. В сборочном цехе машиностроительного завода установ­лены трехфазные электродвигатели трех типов. Для каждого типа зада­ны: номинальная (полезная) мощность Р_ном, коэффициент мощности

Таблица 14

Величина

Bapиант

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

Р_ном1, кВт

11

7,5

22

5,5

15

18,5

37

4

30

45

cos φ _ном1

0,86

0,86

0,86

0,86

0,86

0,86

0,86

0,86

0,86

0.86

η_ном1

0,87

0,86

0,89

0,87

0,76

0,88

0,9

0,84

0,9

0,91

n₁, шт

15

10

14

8

10

10

2

10

5

1

Р_{ном 2}, кВт

7,5

30

1

15

45

11

18,5

22

37

5.5

сos φ_ном2

0,86

0,86

0,86

0,86

0,86

0,86

0,86

0,86

0,86

0,86

η_ном2

0,86

0,9

0,84

0,76

0,91

0,87

0,88

0,89

0,9

0,87

n₂, шт

10

5

10

10

6

10

4

12

2

10

Р_ном3, кВт

22

11

7,5

37

5,5

15

4

30

45

18,5

cos φ_ном3

0,86

0,86

0,86

0,86

0,86

0,86

0,86

0,86

0,86

0,86

η_ном3

0,89

0,87

0,86

0,9

0,87

0,76

0,84

0,9

0,91

0,83

n₃, шт.

8

10

15

6

20

10

5

5

2

1

cos φ_ном и коэффициент полезного действия η_ном и количество двига­телей n. Номинальное напряжение сети 380 В. Все двигатели работают в номинальном режиме. Определить необходимую мощность трансфор­матора для питания электродвигателей и выбрать его тип по табл. 18, могут быть установлены два трансформатора одинаковой мощности, работающие параллельно. Определить, с каким коэффициентом нагруз­ки будут работать трансформаторы, и вычислить первичный и вторич­ный токи и коэффициент полезного действия трансформатора при этом коэффициенте нагрузки. Дополнительные сведения о трансформаторе взять из табл. 7. Данные для своего варианта взять из табл. 14.

Какие величины можно определить из опыта короткого замыкания трансформатора? Начертите схему включения трансформатора и приборов для проведения такого опыта.

Указания: 1 См. решение типового примера 11.

2. Полную мощность, потребляемую электро­двигателями определяют по формуле S=Р_номn/(cos φ_ном η_ном). 3. При установке двух трансформаторов все расчеты ведут для одного по половинной нагрузке.

Задача 5. Для освещения рабочих мест в целях безопасности применили лампы накаливания пони­женного напряжения 12, 24. 36 В. Для их питания установили однофазный понижающий трансформатор номинальной мощностью S _ном, работающий с коэф­фициентам нагрузки k_н. Номинальные напряжения обмоток U_ном1 и U_ном2; рабочие токи в обмотках I₁ и I₂. Коэффициент трансформации равен К. К трансформатору присоединили лампы накаливания мощностью Р_л каждая в количестве n_л. Коэффициент мощности ламп cos φ2 2=l,0. Схема присоедине­ния ламп к трансформатору приведена на рис. 98. Потерями в трансфор­маторе можно пренебречь. Используя данные для своего варианта, ука­занные в табл. 15, определить все неизвестные величины, отмеченные про­черками в таблице.

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

Указания: 1. См. решение типового примера 12. 2. Для ламп на­каливания cos φ2 =l,0, поэтому коэффициент нагрузки

k_н= Р_лn_л/S_ном

рис. 113

Задача 6. Аппаратный цех электротехнического завода потребляет активную мощность Р₂ при коэффициенте мощности cos φ2,. Для питании потребителей цеха на подстанции установили трехфазные трансформа­торы с первичным напряжением U_ном1. Однако энергосистема, ограни­чив потребление реактивной мощности до Q_э, называемой оптимальной, потребовала установить на низшем напряжении подстанции 380 В конденсаторы. Определить: 1) необходимую мощность конденсаторной батареи Q_б и выбрать ее тип, пользуясь табл. 19; 2) номинальную мощность трансформатора на подстанции в двух случаях: а) до установки батареи, б) после установки батареи. На основании табл.7 выбрать тип трансформатора; 3)в обоих случаях определить коэффициент полезного действия трансформатора с учетом фактической нагрузки. Сделать заключение о целесообразности компенсации реактивной мощности потребителей цеха. Данные для своего варианта взять из табл.16.

Указания. 1. См. решение типового примера 13. 2. На подстанции возможна установка одного трансформатора или двух одинаковой мощности.

3. При выборе трансформаторов необходимо обеспечить коэффициент нагрузки k_н равным 0,9-1,0. 4. Первичное напряжение U _ном1 задано для выбора типа трансформатора.

Таблица 15

Номер

варианта

S_ном, кВ·А

k_н

U_ном1,

В

U_ном2,

В

I₁,

А

I2,

А

К

Р_л,

Вт

n_л,

шт.

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

250

-

-

400

250

-

-

400

500

-

500

-

-

100

400

-

500

-

500

-

-

0.75

0,9

0,8

-

0,8 0,9

-

-

0,8

-

0,8

1,0

-

-

0,75 0,85 0,9

-

-

-

500

-

220

-

127

-

500 127 380

-

220

-

127

500

-

380

220

-

-

12

-

24

24

-

-

12

36

12

-

36

-

36

-

36

36

-

-

24

24

-

0,75 1 ,63

-

0,91 3,15

-

0,6

-

-

1 ,12

-

0,8 0.71

-

-

-

-

0,75 1 ,45

-

15,6 15

-

16,7

-

7,5

-

33,3 18,7

-

-

11,1

-

-

8.34

11,8

-

-

13.35

31 ,7

-

-

-

-

10,6 10,6

-

-

-

10.6 18.35

-

10,6

-

13,9

-

9,18 20,8

-

25

-

60

40

100

-

15

-

40

40

25

100

-

-

100

60

-

60

25

40

8

15

-

-

2

10

-

5

-

5

-

2

4

6

4

-

17

6

-

8

Таблица 16

Номер

вари­анта

Р₂

кВт

cos φ2

Q_э,

квар

U_ном2,

В

Номер варианта

Р₂

кВт

cos φ2

Q_э,

квар

U_ном2,

В

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

1400 370

600

1000 220

2300

1700 750

160

1150

0,75

0,8

0,85

0,8

0,75

0,8

0.7

0,8

0,65

0,75

350

110

150

220

80

700

350

225

50 350

10

6

10

10

6

10

10

6

6

10

09

19

29

39

49

59

69

79

89

99

1500

700 2000 900 290 550 180 860 1500 300

0,77

0,75

0,65

0,75

0,8

0,88

0,75

0,7

0,8

0,75

330 200 1100 200

110

150

50

280 400 110

10

6

10

10

6

6

6

10

10

10

Задача 7. На рис. 114 показана векторная ди­аграмма однофазного трансформатора при холостом ходе. На основании данных диаграммы, приведен­ных в табл.17 вариантов, определить: 1) коэффи­циент трансформации К; 2) потери в стали Р_ст, пренебрегая потерями на нагревание первичной об­мотки; 3) числа витков обеих обмоток при частоте тока питающей сети f=50 Гц. Приняв ток холостого хода составляющим 5% от номинального первично­го тока, найти номинальные токи в обмотках I _ном1 и I_ном2 и номинальную мощность трансформатора S_ном

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

Указания: 1. Потери в стали практически равны потерям холостого хода: P _ст= U ₁I_xcosφх. 2. Числа витков обмоток определяют из формул для E₁ и E₂, причем при холостом ходе E₁ ≈U₁, E₂=U_ном. 3. Номиналь­ная мощность трансформатора S_ном= U_ном2I_ном2, где I_ном2=

Рис. 114 KI_ном1.

Таблица 17

Номер варианта

U₁,

B

I_x,

A

E₂, B

Ф_m, Вб

φºх

Номер варианта

U₁,

B

I_x,

A

E₂,

B

Ф_m, Вб

φºх

10

500

0,15

36

0,002

85

60

500

0,12

24

0,0016

83

20

380

0,2

220

0,0015

80

70

380

0,25

127

0,0025

84

30

220

0,5

500

0,008

86

80

220

0,3

380

0,002

77

40

127

0,1

12

0,0012

78

90

127

0,16

24

0,001

75

50

660

0,18

24

0,0018

75

00

660

0,22

36

0,002

82

Задача 8. Трехфазный асинхронный электродвигатель с коротко-замкнутым ротором установлен для привода ленточного конвейера. Двигатель потребляет из сети мощность Р₁, при номинальном напряже­нии U_ном и номинальном токе I_ном. Полезная мощность на валу равна Р_ном2- Коэффициент полезного действия двигателя η_ном. Суммарные потери мощности в двигателе равны ∑Р Коэффициент мощности дви­гателя составляет cos φ_ном. Двигатель развивает на валу полезный мо­мент М_ном при частоте вращения ротора n_ном. При этом двигатель работает со скольжением s_ном. Частота вращения поля статора равна n₁ .Частота тока во вращающемся роторе f_2s; частота тока в сети f=50 Гц.

Используя данные, приведенные в табл. 18, определить все вели­чины, отмеченные прочерками в таблице вариантов.

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

Указание. См. решение типового примера 15.

Таблица 18

Величина

Варианты

01

11

21

3 1

41

51

61

71

81

91

P₁, кВт

-

22,6

-

-

-

20,4

5,18

5,36

-

11 ,36

U_ном, В

380

380

220

220

380

-

220

220

380

380

I_ном, А

12,5

-

16

-

-

38,8

-

17,6

-

22,1

Р_ном2, кВт

5,3

-

-

4,5

10

-

4,45

-

17,34

-

η_ном

0,78

-

-

0,84

0,88

0,85

-

-

-

-

∑Р, кВт

-

2.6

-

-

-

-

-

0,86

3.06

1 ,36

cosφ_ном

0,81

0,85

0,85

0,8

0,89

0,8

0,85

-

0,8

-

М_ном, Н·м

-

-

29,5

-

-

-

-

45,2

226,8

-

n_ном2, об/ мин

2950

-

1440

950

-

730

-

-

-

950

S_ном, %

-

-

4,0

-

2,0

2,67

-

-

-

-

n₁, об/мин

-

3000

-

1000

1500

-

1500

-

750

-

f_2s, Гц

-

1 ,3

-

-

-

-

2,0

-

-

2,5

Задача 9. Трехфазный асинхронный электродвигатель с коротко-замкнутым ротором, работая в номинальном режиме приводит во вра­щение центробежный вентилятор. Двигатель потребляет из сети мощ­ность Р₁, при номинальном напряжении U_ном и номинальном токе I_ном. Полезная поминальная мощность на валу Р_ном2. Суммарные потери в двигателе равны ∑Р; его к.п.д. η_ном. Коэффициент мощности двигателя равен cosφ_ном Двигатель развивает на валу вращающий момент М_ном при частоте вращения ротора η_ном2 Максимальный и пусковой моменты двигателя соответственно равны М_max и М_ном; способность дви­гателя к перегрузке М_max /М_ном , кратность пускового момента М_п/М_ном. Синхронная частота вращения магнитного ноля статора рав­на n₁, скольжение ротора при номинальной нагрузке s_ном. Частота тока в сети f =50 Гц. Используя данные, приведенные в табл. 19, определить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов.

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

Указание. См. решение типового примера 15.

Таблица 19

Варианты

Величины

Варианты

02

12

22

32

42

52

62

72

82

92

Р₁, кВт

-

-

59

4,70

-

-

33

-

-

12.5

U_ном, В

380

660

380

220

660

-

-

380

220

-

I _ном, А

-

-

-

-

32

7,44

32,1

99,7

-

21 .1

Р_ном2, кВт

11

5,5

-

4

30

-

-

55

-

-

∑Р, кВт

-

-

-

-

-

1,3

3

4

0,76

1 ,5

η_ном

0,88

0,81

0,93

-

0,91

0,81

-

-

0,84

-

cosφ_ном

0,9

0,8

0,9

0,84

-

0,8

0,9

-

0,84

0,9

М_ном, Н·м

-

-

357,3

26,8

-

54,7

-

-

-

-

η_ном2, об/мин

-

960

-

-

980

-

-

1470

1425

2900

М_max, Н·м

-

120,3

-

-

-

-

584,0

786

59

79,6

М_п, Н·м

-

-

428,8

-

350,8

109,4

-

-

59

57,9

М_maх/M_ном

2,2

-

2,2

2,2

2

2,2

2

-

-

-

М_п/М_ном

1,6

2

-

2,2

-

-

1,2

1 ,2

-

-

n₁, об/мин

3000

-

1500

-

-

1000

1000

-

1500

3000

S _ном, %

3,3

4

-

5

2

-

-

2

-

-

Задача 10. Трехфазный асинхронный электродвигатель с фазным ротором характеризуется следующими величинами: числа витков об­моток статора и ротора соответственно равны ω₁ и ω₂; обмоточные коэффициенты обмоток статора и ротора κ₀₁ и κ₀₂; амплитуда вращаю­щегося магнитного потока Ф_м. В каждой фазе обмоток статора и не­подвижного ротора наводятся э.д.с. Е₁ и Е₂. Число пар полюсов обмот­ки статора равно р. При вращении ротора со скольжением s в фазе об­мотки ротора наводится э.д.с. Е_2s. Синхронная частота вращения поля равна n₁; частота вращения ротора n₂- Частота тока в роторе f_2s , в сети f₁=50 Гц. Используя данные, приведенные в таблице 20, определить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов. Пояснить влияние активного сопротивления цепи ротора на значение пускового тока и пускового момента. Начертить зависимость M=f (s) для двух значений сопротивления цепи ротора: R_{1 и}R₂, причем R₁>R₂. Указание. См. решение типового примера 16.

Таблица 20

Величины

Варианты

03

13

23

33

43

53

63

73

83

93

ω₁

48

100

-

-

50

180

-

146

60

-

ω₂

-

70

45

13

-

60

36

-

30

60

κ₀₁

0,96

0,96

0,94

0,96

0,97

0,96

0,93

0,95

0,97

0,96

κ₀₂

0,97

0,98

0,95

0,97

0,98

0,96

0,95

0,97

0,95

0,96

Ф_м, Вб

0,035

-

0,05

-

0,02

0,0055

-

0,006

-

-

Е₁, В

-

200

1000

360

-

-

110

-

130

211

Е₂, В

-

-

-

100

-

-

50

200

-

-

р

-

-

1

3

-

-

-

-

6

-

s, %

-

8

-

4

-

-

3

-

-

3

Е_2s, В

4

-

-

-

5

-

-

8

-

2,1

n₁, об/мин

1000

-

-

-

1000

1500

-

-

-

-

n₂, об/мин

960

920

-

-

950

-

970

1440

-

1445

f_2s, Гц

-

-

2,5

-

-

1,5

-

-

5

-

Задача 11. В табл. 21 задан тип трехфазного асинхронного элект­родвигателя с фазным ротором серии 4А. Номинальное напряжение двигателя 380 В. Используя данные о двигателях этой серии из табл. 20, определить: I) номинальную мощность Р_ном2; 2) синхронную частоту вращения n₁, и частоту вращения ротора n_ном2; 3) поминальное скольжение s_ном; 4) номинальный ток I_ном; 5) пусковой ток I_п; 6) мощность Р₁, потребляемую из сети; 7) суммарные потери в двигателе ∑Р. Рас­шифровать условное обозначение двигателя.

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

Указание. См. решение типовых примеров 14, 15.

Таблица 21

Номер вари­анта

Тип двигателя

Номер вари-анта

Тип

двигателя

Номер вари-анта

Тип двигателя

01

4А100S4УЗ

44

4А132М2СУ2

84

4А250М8УЗ

14

4А250М4УЗ

54

4A90LУЗ

94

4АН250М8УЗ

24

4А100L2УЗ

64

4А100L6УЗ

-

-

34

4АР180М6УЗ

74

4AР100М4УЗ

-

-

Задача 12. Трехфазный асинхронный электродвигатель с коротко-замкнутым ротором имеет следующие номинальные характеристики: мощность Р_ном2; напряжение U_ном; ток статора I_ном; коэффициент полезного действия η_ном; коэффициент мощности cos φ_ном. Частота вращения ротора равна n_ном2 при скольжении s_ном. Синхронная частота вращения n₁. Обмотка статора выполнена на p пар полюсов. Частота тока в сети f₁, частота тока в роторе f_2s. Двигатель развивает номиналь­ный момент М_ном

Используя данные, приведенные в табл. 22, определить все величи­ны, отмеченные прочерками в таблице вариантов. Начертить зависи­мость вращающего момента асинхронного двигателя от скольжения и рассмотреть его работу в устойчивой и неустойчивой областях при увеличении нагрузки на валу.

Указание. См. решение типового примера 15.

Таблица 22

Величины

Варианты

05

15

25

35

45

55

65

7 5

85

95

P_ном, кВт

-

4,5

-

100

-

18

-

20

-

5

U_ном, В

380

220

-

-

380

660

380

220

220

380

U_ном, А

-

-

10

114

30

21

-

70

8

-

η_ном

0,83

0,86

0,85

0,91

0,88

-

0,89

0,9

0,89

0,86

cos φ_ном

0,83

0,82

0,83

0,85

0,85

0,84

0,85

-

0,85

0,8

n_{ном 2}, об/мин

-

-

-

980

1450

950

-

2850

-

-

S_ном, %

-

5

2

-

-

-

2.5

5

-

-

n₁, об/мин

-

-

-

1000

-

1000

3000

-

750

1500

р

3

1

4

-

2

-

-

1

-

-

f₁, Гц

50

100

50

-

50

50

-

-

100

50

f_2s, Гц

2,5

-

-

1

-

-

2,5

-

4

2

М_ном, Н·м

120

-

60

-

-

250

-

-

-

Задача 13. В трехфазном асинхронном электродвигателе с фазным ротором в каждой фазе ротора наводится в момент пуска э.д.с. Е₂ и э.д.с Е._2s при вращении ротора со скольжением s. Активное сопротив­ление фазы ротора R₂ не зависит от частоты. Индуктивное сопротивле­ние фазы неподвижного ротора равно х2, а вращающегося со скольже­нием s равно x2s. Частота тока во вращающемся ротора f_2s, в сети - f₁=50 Гц. Число пар полюсов двигателя равно р. Синхронная частота вращения магнитного поля равна n₁, ротора - n₂. В фазе обмотки ро­тора при пуске возникает пусковой ток I_2п; ток в роторе при нормаль­ной работе равен I₂. Используя данные, приведенные в табл. 23, опре­делить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов. На­чертить энергетическую диаграмму асинхронного двигателя и пояснить се особенности. Какую мощность называют электромагнитной?

Указание. См. решение типового примера 16.

Таблица 23

Величины

Варианты

06

16

26

36

46

56

66

76

86

96

Е₂, В

120

-

-

250

-

750

125

150

-

-

E_2s, В

-

6

-

-

5

-

-

-

10

3,6

s, %

3

-

2

4

-

-

4

4

-

-

R₂, Ом

0,15

-

0,3

-

0,6

-

-

0,5

0,25

-

х₁, Ом

0,5

1,5

-

0,5

-

2

2,5

-

-

-

x_2S , 0м

-

-

0,04

-

0,1

-

-

0,06

0,02

0,015

f_2s, Гц

-

-

-

-

2

1

-

-

-

1,5

р

-

-

4

2

-

-

1

4

-

3

n₁, об/мин

1000

750

-

-

-

-

-

-

1500

-

n₂, об/мин

-

720

-

-

2880

735

-

-

1440

-

I_2п,A

-

95

-

449

-

371

-

-

-

231

I₂, А

-

-

50

-

-

-

8,22

-

-

-

Задача 14. На рис. 115 приведены рабочие характеристики трех­фазного асинхронного электродвигателя, т. е. графики зависимостей от коэффициента нагрузки k_н=Р₂/Р_ном2 частоты вращения ротора n₂, полезного момента М, коэффициента полезного действия η и коэффици­ента мощности cos φ. Пользуясь характеристиками, определить для заданного в табл. 36 значения коэффициента нагрузки k_н следующие величины: 1) полезный момент М, развиваемый двигателем на валу: 2) частоту вращения ротора n₂; 3) коэффициент полезного действия η; 4) коэффициент мощности cosφ. Вычислить при заданной нагрузке: 1) полезную мощность (на валу) P₂; 2) потребляемые из сети мощность Р₁ и ток I₁, 3) суммарные потери в двигателе ∑Р; 4) скольжение s.

Определить номинальную мощность Рном2, т.е полезную мощность при κ=1,0, номинальное скольжение s_ном

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

Указания: 1. Полезную мощность при заданной нагрузке можно

Рис. 115 определить из формулы вращающего момента, зная значение момента М и частоту вращения ротора n₂. Таким же образом вычисляют номиналь­ную мощность, но значения М и n₂ берут при κ_н = 1,0. 2. Потребляемую мощность Р₁, вычисляют из формулы для к.п.д. двигателя. 3. Для опре­деления номинального скольжения из рабочих характеристик находят частоту вращения ротора n₂. при κ_н=l,0.

Таблица 24

Номер варианта

κ_н

Номер варианта

κ_н

Номер варианта

κ_н

07

0,5

47

0,85

87

0,65

17

0,8

57

0,75

97

0,7

27

0,9

67

0,55

-

-

37

0,6

77

0,4

-

-

Задача 15. Для трехфазного асинхронного электродвигателя в табл. 25 даны следующие величины при номинальной нагрузке: суммар­ные потери мощности в двигателе ∑Р; коэффициент полезного действия η _ном; синхронная частота вращения поля n₁ и частота тока в роторе f_2s. Частота тока в сети равна f₁ = 50 Гц. Определить: 1) потребляемую Р₁ и номинальную полезную Р_ном2 мощности; 2) скольжение s_ном; 3) частоту вращения ротора n _ном2; 4) число пар полюсов двигателя р; 5) по­лезный вращающий момент M_ном. Пользуясь табл. 21, указать тип дви­гателя и расшифровать его условное обозначение.

Как изменяются в роторе асинхронного двигателя частота тока f_2s, индуктивное сопротивление x_2s, э.д.с. E_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/ (Р_ном2+∑Р) 2. Потребляемая мощность Р₁=Р_ном2+∑ Р. 3. См. решение типового примера 15

Таблица 25

Номер вари-анта

∑Р, кВт

η_ном

n₁,

об/мин

f_2s, Гц

Номер вари­анта

∑Р, кВт

η_ном

n₁,

об/мин

f_2s, Гц

08

0,65

0,86

3000

2

58

0,76

0,84

1500

2,5

18

1,5

0,88

3000

1,67

68

2,14

0,875

1000

1,25

28

1,64

0,87

1500

1,07

78

1,22

0,86

750

1 ,33

38

3,33

0,9

1500

1,3

88

4,78

0,92

1000

0,75

48

4,11

0,9

750

0,67

98

2,4

0,885

1500

1 ,17

Задача 16. В табл. 26 задан тип трехфазного асинхронного элект­родвигателя с короткозамкнутым ротором серии 4А. Номинальное на­пряжение двигателя 380 В. Используя данные о двигателях этой серии, приведенные в табл. 21, определить: 1) номинальную мощность Р_ном2;

2) синхронную частоту вращения поля n₁ и частоту вращения ротора n_{ном 2} ; 3) номинальное скольжение s_ном; 4) поминальный ток I_ном; 5, пусковой ток I_п; 6) мощность Р₁, потребляемую из сети; 7) номиналь­ный М_ном, пусковой М_п, и максимальный М _maх моменты. Расшифровать условное обозначение двигателя.

Таблица 26

Номер вари-

анта

Тип двигателя

Номер вари-

анта

Тип двигателя

Номер вари-анта

Тип

двигателя

09

4А160S8/4УЗ

49

4A90L4V3

89

4АН250М8УЗ

19

4 A112М2СУЗ

59

4АН250М6УЗ

99

4A16ОМ8/4УЗ

29

4 AP180S4УЗ

69

4A180S4/2УЗ

-

-

39

4Al60S4/2y3

79

4А250М4УЗ

-

-

Для двухскоростных двигателей эти величины определить для каждой частоты вращении ротора, пояс­нить принцип действия асинхронного двигателя. Почему такой двига­тель называют асинхронным?

Указание. См. решение типовых примеров 14, 15.

Таблица 27

Величины

Варианты

10

20

30

40

50

60

70

80

90

00

P_ном, кВт

11

30

37

15

5.5

15

7.5

18.5

45

2.2

U_ном, В

380

660

380

380

660

380

660

380

660

380

n_ном2, об/мин

2900

1460

740

975

2880

1465

730

970

740

1400

η_ном

0.88

0.9

0.9

0.875

0.87

0.865

0.86

0.87

0.91

0.8

cos φ_ном

0.9

0.87

0.83

0.83

0.91

0.83

0.75

0.8

0.84

0.83

I_п/I_ном

7.5

7.5

6

7

7.5

7.5

6.5

6.5

6

6

М_maх/М_ном

2.2

2.2

1.7

2.2

2.2

2.2

2.2

2.2

1.7

2.2

М_п/М_ном

1.6

2

1.2

2

2

2

1.8

2

1.2

2

Тип проводника

провод

кабель

провод

кабель

провод

кабель

провод

кабель

провод

кабель

Способ прокладки проводника

В трубе

открыто

В трубе

В земле

открыто

открыто

В трубе

В земле

открыто

открыто

Задача 17. Трехфазный асинхронный электродвигатель с (разным ротором имеет технические данные, приведенные в табл. 27. Пользуясь ими, определить следующие величины: I) номинальный I_ном и пусковой I_п токи; 2) номинальный М_ном, максимальный M_mах и пусковой М_п, моменты при номинальном напряжении; 3) кратность пускового тока I_п/I_ном, кратность пускового момента М_п/М_ном и способность к перегрузке М_max/М_ном при 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. 27.

В таблице вариантов заданы: номинальная мощность Р_ном2; номи­нальное напряжение U_ном; частота вращения ротора n_ном2; к. п. д. двигателя η_ном, коэффициент мощности cos φ_ном; кратность пускового тока I_п/I_ном, способность к перегрузке М_maх/М_ном; кратность пуско­вого момента М_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 P_ном2, при напряжении па 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_а; ток в обмотке возбуждения I_в. Сопротивление нагрузки равно R_н, сопротивление обмотки якоря 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 ∑Р. Схема генератора приведена на рис. 109. Используя данные, приведенные в табл. 28, определить величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов.

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

Указание. См. решение типового примера 17.

Задача 19. Электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением потребляет из сети мощность P₁ и развивает на валу номинальную мощность Р_ном2 при напряжении U_ном, и токе I_ном. Ток в обмотке якоря I_а в обмотке возбуждения I_в. Номинальный вращаю­щий момент двигателя М_ном 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 ∑P. К. п. д. двигателя равен η_ном. Используя данные двигателя, приведенные в табл. 29, определить все величины, отмеченные прочерками и таблице вариантов. Схема двигателя приведена на рис. 111. 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.

Таблица 28

Величины

Варианты

01

11

21

31

41

51

61

71

81

91

P_ном2, кВт

32

-

230

-

-

-

-

110

19

99

U_ном, В

230

460

-

230

230

230

230

-

115

-

Е, В

-

-

243

-

233,6

-

-

-

-

-

Р₁, кВт

-

110

-

40

-

-

-

-

23

-

I_ном, А

-

-

-

-

139

820

1000

478

-

-

R_н, Ом

-

-

0,23

-

-

-

-

-

-

2,14

R_а, Ом

0,026

0,054

-

0,07

-

0,006

0,013

-

0,13

-

R_в, ОМ

46

-

-

100

-

18,5

11,5

44,5

110

46

U_в, В

115

230

115

-

115

230

115

230

-

230

η_ном

0,87

0,9

-

-

-

-

0,9

0,9

-

-

Р_а, Вт

-

-

-

-

-

-

-

1140

-

2500

Р_в, Вт

-

1150

1150

132

287

-

-

-

110

-

∑Р, кВт

-

-

24

5

4.8

15

-

-

-

11

I_в, А

-

1,15

1

2,3

1,15

-

-

-

1

-

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 ∑Р при коэф­фициенте полезного действия η_г. Потери мощности в обмотках якоря и возбуждения соответственно равны Р_а и Р_в. Схема генератора дана на

Таблица 29

Величины

Варианты

02

12

22

32

42

52

62

72

82

92

Р₁, кВт

22

-

3,8

-

-

-

3,9

39,8

-

-

Р_ном2, кВт

-

-

3,2

20

-

18

-

35

20

-

U_ном, В

-

-

110

-

1 10

440

-

-

220

-

I_ном, А

50

-

-

100

36,4

-

-

90,5

-

34.5

I_а, А

-

86,5

-

-

35,4

-

35,4

-

-

-

I_в, А

-

4

-

10

-

5,5

1

-

-

1

М_ном, Н·М

-

231

-

-

19,1

180

-

-

I 19

30.6

n_ном, об/мин

955

-

1000

1600

-

-

1600

1150

-

-

Е, В

-

-

-

210

100

437,8

-

432

-

103,1

R_а, Ом

0,05

0,093

0,2

-

-

-

0,282

-

0,111

-

R_в, Ом

80

110

110

-

-

-

-

110

22

-

∑Р, кВт

4

-

-

2

-

-

0.7

-

-

0,6

Η_дв

-

0,88

-

0,82

0,82

-

-

0,91

0.843

Таблица 30

Величины

варианты

03

13

23

33

43

5З

63

73

83

93

Р₂, кВт

-

20,65

2

11,8

-

-

-

-

-

21,56

U_ном, В

220

-

-

-

220

115

430

-

-

220

I_н, А

98

48

-

102,6

-

-

-

17,4

-

-

I_а, А

-

-

2,9

-

-

-

-

-

2

-

I_в, А

-

-

-

-

100

-

50

20,3

-

-

R_а, Ом

0,15

0,2

-

-

-

0,07

-

0,25

-

-

R_в, Ом

110

-

-

-

110

18,9

215

-

-

-

Е, В

-

440

120

-

235

122,6

-

-

-

-

Р_эм, кВт

-

-

-

-

-

-

22

-

-

-

Р₁, кВт

-

-

2,55

14

25,36

-

-

-

23,45

-

∑Р, кВт

-

2,8

-

-

-

2,2

-

0,55

2,8

-

η_г

0,85

-

-

-

-

-

0,88

0,78

-

0,85

Р_а, Вт

-

-

-

825

-

-

-

-

500

1500

Р_в, Вт

-

-

-

690

-

-

-

-

860

440

Таблица 31

Величины

Варианты

04

14

24

34

44

54

64

7 4

84

94

Р_ном2, кВт

22

-

11

30

12

-

-

-

30

3,6

М_ном, Н·м

-

28,65

-

191

-

213

200

78,4

-

-

n_ном, об/мин

985

-

1340

-

750

-

1433

-

1433

1200

I_ном, А

113,6

-

-

79,5

-

-

159

56,8

-

18,8

U_ном, В

-

220

220

-

220

220

-

-

220

-

I_а, A

-

18

-

-

-

108

-

55,7

150

-

I_в, A

5,6

-

1,1

2,5

1 ,5

-

9

-

-

0,8

Р₁, кВт

25

4,14

12,5

35

-

-

34,9

-

-

-

∑Р, кВт

-

-

-

-

-

3

-

1,5

4,9

0,54

Η дв

-

0,8;

_

-

0,8

0,88

0,88

рис. 110. Используя данные о генераторе, приведенные в табл. 30, опре­делить вес величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов.

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

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 поминальный момент М_ном при частоте вращения п_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 P₁. Суммарные по­тери мощности в двигателе составляют ∑Р, его коэффициент полезного

Таблица 32

Номер вари­анта

Тип дви­гателя по табл.

U_ном,

В

Р_ном, кВт

Номер вари -анта

Тип дви­гателя по табл.

22.

U_ном, В

Р_ном, кВт

05

П-41

220

3,2

55

П-51

110

2,2

15

П-42

110

4,5

65

П-41

110

1,0

25

П-51

220

6,0

75

П-51

220

11,0

35

П-41

110

1,5

85

П-81

220

14,0

45

П-71

220

32,0

95

П-42

220

3,8

в табл. 31, определить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов. Схема двигателя приведена на рис. 111. Начертить схему присоединения двигателя к сети и пояснить назначение всех ее элементов. Пояснить вы­год 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. 116). Сведения о них приведены в табл. 10. Пользуясь этой таблицей, определить сле­дующие величины: потребляемую из сети мощность P₁, коэффициент полезного дейст­вия двигатели 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 ∑Р. Данные для своего варианта взять из табл. 29.

Какие виды потерь имеют место в машине постоянного тока⁵ Приве­дите формулы для определения к. п. д. генератора и двигателя.

Таблица 33

Варианты

Величины

06

16

26

36

46

56

66

76

86

96

P_{ном 2}, КВт

10

-

-

2,2

-

8,7

4

-

-

-

U _ном, В

-

220

110

-

-

-

220

-

220

110

I_ном, А

-

18.2

-

-

11

39,5

-

43,4

-

20

I_а, A

48

-

12

22

-

41,5

-

-

-

-

I_в, A

4,6

-

1

2

-

-

5

-

2

-

E, В

-

230.4

-

-

118,4

226,2

-

230

-

115

R_н Ом

-

-

-

10

-

-

5,07

-

-

R_а, Ом

0,21

-

0,7

0,23

-

0,45

-

0,15

-

R_в, Ом

-

44

-

-

110

-

-

47,8

-

55

η_г

-

0,8

0,85

-

-

0,87

-

0,83

0,87

0,85

Р_дв, кВт

12

-

-

2,6

1 ,42

-

5

-

10

-

Указания: I. См. решение типового примера 10.2. В сопротивление цепи якоря входят сопротивления обмотки якоря R_a, обмотки добавоч­ных полюсов R_доб, и последовательной обмотки возбуждения R_пос, т. е. R_a'=R_a+R_доб+R_пoc . Например, для варианта 05: R_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 P_ном2 при напряжении U_ном и токе нагрузке I_ном . Параллельная обмотка включена на полное напря­жение генератора (рис. 117). 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 обмотка пренебречь. Со­противление параллельной обмотки возбуждения R_в. Коэффициент полезного действия генератора равен η_г. Генератор приводится во вращение первичным двигателем мощно­стью Р_дв. Используя номинальные данные генератора, приведенные в табл. 33. опреде­лить все неизвестные величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов. Начертить схему присоединения генератора к нагрузке и пояснить назначение ее элементов.

Почему генератор со сметанным 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 P₂ и потребляет из сети мощность Р₁ при напряжении U_ном. Двигатель развивает полезный момент М при 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_a-+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. 40, 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 нагрузка к. Схема двигате­ля дана на рис. 91.

Указание. См. решение типового примера 21.

Таблица 34

Варианты

Величины

07

1 7

11

3 7

47

57

67

77

87

97

Р₂, кВт

44

-

-

21

-

-

-

15

10

P₁, кВт

51 ,3

-

4,5

-

10

-

11

-

6,7

-

U_ном, В

-

110

-

250

-

220

110

440

440

-

М, Н-м

290

35

20

310

48

-

79,5

880

-

-

n, об/мин

-

-

1800

-

1600

1200

-

510

1030

1200

I, A

205

39

-

-

45.5

33

-

-

-

100

E, В

-

-

-

-

208

-

-

-

417

-

Р_а, Вт

2270

300

-

-

-

-

800

_

-

-

Ra+R_пс, Ом

-

-

0,55

0,13

-

0,74

-

0,054

-

0,03

Iп, А

-

-

400

-

-

-

-

-

-

-

η

-

0,85

-

0,84

-

0,70

0,91

0,78

-

0,905

Задача 25. Генератор постоянного тока с независимым возбуж­дением предназначен для питания приводного электродвигателя посто­янного тока металлорежущего станка с программным управлением (см. рис. 109). Генератор приводится во вращение двигателем переменного тока мощностью Р₁. Номинальная мощность генератора Р_ном. Суммарные потери мощности в генераторе ∑Р при коэффициенте полезно действия генератора η_г. Генератор развивает электромагнитную мощ­ность Р_эм и отдает и нагрузку ток I_ном при напряжении U_ном Сопротивление обмотки якоря равно R_a. 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 п_ном. Используя данные генератора, приведенные в табл. 35, 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_a, обмотки возбуждения R_в. Магнитный поток полюса равен Ф. На якоре уложены N проводников, образующих а пар парал­лельных ветвей. Число пар полюсов двигателя равно р.

Таблица 35

Величины

Варианты

08

18

28

38

48

58

68

78

88

98

P₁, кВт

-

-

-

-

19

_

55

-

6

-

P_ном , КВт

16

-

-

-

-

-

50

9

-

2,7

∑P, кВт

-

1

-

5

3

-

-

3

-

0,7

η_г

0,84

-

0,79

0,91

-

0,75

-

-

0,83

-

P_эм, КВт

-

5,41

-

52,4

-

-

-

9,74

-

3,07

I_ном, А

-

-

23,4

-

69,5

78,3

-

-

21 ,7

-

U _ном, В

230

-

115

-

-

115

230

-

230

-

R_а, Ом

0,3

0,9

0,7

-

-

-

-

-

-

-

E, В

-

-

-

241 ,1

251

-

-

124,4

-

131 ,4

Р_а, Вт

-

424

-

-

-

-

2496

-

-

-

Мэм, Н·м

-

43

-

385

115

95

-

-

-

20,2

n_ном, об/мин

1450

-

1450

-

-

980

1300

980

1200

-

Используя данные, приведенные в табл. 36 вариантов, определить следующие величины: 1) токи в обмотке якоря I_а, и возбуждения I_в; 2) э.д.с в обмотке якоря Е; 3) частоту вращения n; 4) электромагнитный вращающийся момент М_эм . Схема электродвигателя приведена на рис.111. Начертить схему присоединения такого двигателя

Таблица 36

Номер варианта

U_ном, В

I, А

R_а, Ом

R_в, Ом

Ф,

Вб

N

р

а

09

220

53,15

0,182

191

0,0095

496

2

2

19

220

24,1

0,643

298

0,006

812

3

3

29

220

35,6

0,303

298

0,006

522

2

2

39

220

14,6

1,48

372

0,0048

1218

4

2

49

220

35,7

0,376

250

0,0071

744

2

2

59

220

40

0,25

110

0,008

620

3

3

69

990

48,8

0,24

228

0,078

496

2

2

79

220

21 ,7

0,94

250

0,0071

1116

2

2

89

220

60

0,15

75

0,008

856

4

4

99

220

30,8

0,52

228

0,0078

744

2

2

к сети и пояснить назначение каждого элемента схемы. Описать особен­ности рабочих характеристик такого двигателя.

Указание. См. решение типового примера 20.

Задача 27. Электродвигатель постоянного тока с последовательным возбуждением (см. рис. 112) 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. 37 вариан­тов, определить: 1) мощность Р₁ потребляемую из сети; 2) коэффициент полезного действия η_ном; 3) пусковой ток I_п; 4) сопротивление пусково­го реостата R_p для ограничения пускового тока до двойного номиналь­ного; 5) номинальный вращающий момент М_ном. Начертить схему при­соединения к сети такого двигателя и пояснить назначение каждого эле­мента схемы. Описать область применения таких электродвигателе».

Указание. См. решение типового примера 21.

Т а б л и ц а 37

Номер варианта

P_ном,

кВт

U _ном,

В

I_ном,

А

n_ном. об/мин

R_а +R_пс

Ом

10

8

220

46

1200

0,51

20

17

220

92

1000

0,19

30

23

220

124

970

0,13

40

5,5

220

33

1200

0,82

50

12

220

67

1160

0,3

60

140

220

710

575

0,012

70

42

220

218

850

0,052

80

32

220

170

900

0,077

90

20

220

ПО

1400

0,16

00

10

220

60

650

0,45

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ № 3

Контрольная работа 3 содержит материал раздела «Электроника», состоит из одного теоретического вопроса и задачи на расчет выпрямителей. Прежде чем приступить к решению задач контрольной работы, следует изучить методические указания к решению задач данной темы.

Указания к ответу на теоретический вопрос.

Для правильного и качественного ответа следует изучить соответствующий материал из рекомендованной литературы. Ответ на вопрос должен быть конкретным с пояснением физической сущности работы того или иного устройства. При описании прибора или устройства следует обязательно пояснить свой ответ электрическими схемами, графиками и рисунками.

Во многих вопросах требуется сравнить различные электронные приборы с точки зрения особенностей их работы, отметить преимущества и недостатки, рассказать о применении. Так, при сравнении электровакуумных ламп и полупроводников следует отметить такие преимущества полупроводниковых приборов, как малые габаритные размеры, массу, механическую прочность, мгновенность действия (т. е. отсутствие накаливаемого катода), малую потребляемую мощность, большой срок службы и т.п. Наряду с этим надо указать их недостатки: зависимость параметров полупроводников от температуры окружающей среды и нестабильность характеристик (разброс параметров).

Указания к решению задачи 1

Задача 1 относится к расчету выпрямителей переменного тока, собранных на полупроводниковых диодах. Подобные схемы широко применяются в различных электронных устройствах и приборах. При решении задач следует помнить, что основными параметрами полупроводниковых диодов являются допустимый ток Iдоп, на который рассчитан данный диод, и обратное напряжение Uобр, выдерживаемое диодом без пробоя в непроводящий период.

Обычно при составлении реальной схемы выпрямителя задаются значением мощности потребителя Ро, Вт, получающего питание от данного выпрямителя, и выпрямленным напряжением Uо, В, при котором работает потребитель постоянного тока. Отсюда нетрудно определить ток потребителя Iо = Pо/Uо. Сравнивая ток потребителя с допустимым током диода Iдоп, выбирают диоды для схем выпрямителя. Следует учесть, что для однополупериодного выпрямителя ток через диод равен току потребителя, т.е. надо соблюдать условие Iдоп ≥ Iо. Для двухполупериодной и мостовой схем выпрямления тока через диод равен половине тока потребителя, т.е. следует соблюдать условие Iдоп ≥ 0.5Iо. Для трехфазного выпрямителя ток через диод составляет треть

тока потребителя, следовательно, необходимо, чтобы Iдоп ≥ I₀

Напряжением, действующее на диод в непроводящий период Ub, также зависит от той схемы выпрямления, которая применяется в конкретном случае. Так, для однополупериодного и двухполупериодного выпрямителя Ub = πUо = = 3.14 Uо, для мостового выпрямителя Ub = 2π Uо /2 = 1.57 Uо, а для трехфазного выпрямителя Ub = 2.1 Uо. При выборе диода, следовательно, должно соблюдаться условие Uобр ≥ Ub.

Рассмотрим примеры на составление схем выпрямителей.

Пример 1. Составить схему мостового выпрямителя, использовав один из четырех диодов: Д218, Д222, КД202Н, Д215Б. Мощность потребителя Ро = 300В, напряжение потребителя Uо = 200В.

Р е ш е н и е. 1. Выписываем из табл.38 параметры указанных диодов и записываем их в таблицу.

Типы диодов

Iдоп,. А

Uобр, В

Типы диодов

Iдоп, А

Uобр, В

Д218

0.1

1000

КД202Н

1

500

Д222

0.4

600

Д215Б

2

200

2. Определяем ток потребителя Iо = Pо/ Uо = 300/200 = 1.5 A.

3. Находим напряжение, действующее на диод в непроводящий период для мостовой схемы выпрямителя, Ub = 1.57 Uo = 1.57 * 200 = 314В.

4. Выбираем диод из условия Iдоп > 0.5Iо > 0.5 * 1.5 > 0.75 А, Uобр > UВ ≥ 314 В. Эти условиям удовлетворяет диод КД202Н: Iдоп = 1.0 > 0.75А; Uобр = 500 > 314В.

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 215Б, наоборот, подходит по допустимому току ( 2 > 0.75А), но не подходит по обратному напряжению (200 < 314В).

5. Составляем схему мостового выпрямителя (рис 118). В этой схеме каждый из диодов имеет параметры диода КД202Н; Iдоп = 1А; Uобр = 500В.

рис.118 рис. 119

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 3

Ответь на вопрос своего варианта из табл. 39 Таблица 39

Номера вариантов

Вопросы

1.

Приведите классификацию фотоэлектронных приборов. Поясните смысл внешнего и внутреннего фотоэффекта.

2.

Опишите устройство фотоэлементов с внешним фотоэффектом, принцип действия. Приведите их характеристики. Укажите область применения.

3.

Объясните устройство фотоприемников с внутренним фотоэффектом (фоторезисторов) и принцип их работы. Приведите их характеристики и укажите применение.

4.

Объясните электрофизические свойства полупроводников. Электропроводность полупроводников и влияние примесей на их проводимость.

5.

Объясните образование и принцип действия электронно-дырочного (р-n) перехода полупроводников.

6.

Объясните устройство полупроводниковых диодов и принцип выпрямления ими переменного тока.

7.

Начертите вольт-амперную характеристику полупроводникового диода и поясните его основные параметры, показав их на характеристике.

8.

Объясните устройство биполярных транзисторов. Назначение электродов, принцип работы, применение.

9.

Начертите схему и объясните усилительные свойства транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером.

10.

Начертите и поясните входные и выходные характеристики транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером. Какие параметры транзистора можно определить по этим характеристикам?

11.

Объясните устройство полевых транзисторов, назначение электродов, принцип работы.

12.

Объясните устройство и принцип действия полупроводникового прибора с 4-слойной структурой - тиристора. Начертите и поясните его вольт-амперную характеристику.

13.

Начертите структурную схему выпрямителя переменного тока и поясните назначение ее составных частей. Приведите основные параметры выпрямителя.

14.

Начертите схему управляемого выпрямителя на тиристоре и поясните принцип ее работы.

15.

Начертите структурную схему электронного усилителя. Поясните назначение элементов схемы. Приведите классификацию усилителей.

16.

Основные технические показатели и характеристики электронных

усилителей. Определение коэффициента усиления.

Номера вариантов

Вопросы

17.

Объясните понятие усилительного каскада. Какие варианты связей могут быть между каскадами?

18.

Объясните понятие обратной связи и ее влияния на режимы работы усилителя. Приведите примеры.

19.

Начертите схему усилителя низкой частоты на транзисторе с RC-связями. Поясните назначение элементов схемы и принцип ее работы.

20.

Объясните назначение и применение усилителей постоянного тока (УТП). Начертите схему УПТ на транзисторах и поясните ее работу.

21.

Начертите схему электронного генератора типа RC на транзисторе, объясните принцип работы, укажите назначение элементов.

22.

Начертите схему LC-генератора синусоидальных колебаний с трансформаторной связью на транзисторе. Объясните принцип работы и назначение элементов схемы.

23.

Начертите схему транзисторного генератора пилообразного напряжения (ГПН). Объясните назначение элементов схемы, принцип работы и применение.

24.

Начертите структурную схему электронного осциллографа, объясните его назначение, принцип работы.

25.

Начертите схему электронно-лучевой трубки с электростатическим отклонением луча. Объясните принцип работы трубки и ее характеристики.

26.

Объясните устройство и технологию изготовления полупроводниковых и гибридных интегральных микросхем. Укажите их преимущества и применение в современных электронных приборах.

27.

Объясните принцип действия и поясните основные параметры электронных реле. Чем отличаются электронные реле от электромеханических?

28.

Объясните устройство точечных и плоскостных полупроводниковых диодов. Укажите в их применении.

29.

Начертите схему фотореле с фотоэлементом и электронной лампой - триодом. Объясните назначение элементов схемы и принцип работы.

30.

Начертите структурную схему биполярного транзистора типа p-n-p с источниками питания и поясните принцип его работы.

Задача 1а (варианты 1-10). Мостовой выпрямитель должен питать потребитель постоянным током. Мощность потребителя Ро, Вт, при напряжении питания Uо, В. Следует выбрать один из трех типов полупроводниковых диодов, параметры которых приведены в табл. 39., для схемы выпрямителя, и пояснить, на основании чего сделан выбор. Начертите схему выпрямителя. Данные для своего варианта взять из табл. 40

Таблица 40

Номера вариантов

Типы диодов

Ро, В

Uо, Вт

Номера вариантов

Типы диодов

Ро, Вт

Uо, В

1.

Д214

Д215Б

Д224А

300

40

6.

Д218

Д222

Д232Б

150

300

2.

Д205

Д217

Д302

100

150

7.

Д221

Д214Б

Д244

100

40

3.

Д243А

Д211

Д226А

40

250

8.

Д7Г

Д209

Д304

50

100

4.

Д214А

Д243

КД202Н

500

100

9.

Д242Б

Д224

Д226

120

20

5.

Д303

Д243Б

Д224

150

20

10.

Д215

Д242А

Д210

700

50

Задача 1б(варианты 1-10). Составить схему однополупериодного выпрямителя,. Использовав стандартные диоды,.. параметры которых приведены в табл. 38 Мощность потребителя Ро, Вт, с напряжением питания Uо, В. Пояснить порядок составления схемы для диодов с приведенными параметрами. Данные для своего варианта взять из табл. 41.

Таблица 41.

Номера вариантов

Типы диодов

Ро, Вт

Uо, В

Номера вариантов

Типы диодов

Ро, Вт

Uо, В

1.

Д217

40

250

6.

Д233

300

200

2.

Д215Б

150

50

7.

Д209

20

100

3.

Д304

100

50

8.

Д244А

200

30

4.

Д232Б

200

200

9.

Д226

30

150

5.

Д205

60

100

10.

КД202А

40

10

Задача 1а (варианты 11-20).Составить схему двухполупериодного выпрямителя, использовав стандартные диоды,. Параметры которых приведены в табл.38. Определить допустимую мощность потребителя, если значение выпрямленного напряжения Uо, В. Данные для своего варианта взять из табл. 42.

Таблица 42.

Номера

вариантов

Типы

диодов

Uо, В

Номера

вариантов

Типы

диодов

Uо, В

11.

Д218

300

16.

Д233Б

150

12.

Д7Г

80

17.

Д214Б

50

13.

Д244

20

18.

Д244А

30

14.

Д226

200

19.

Д205

100

15.

Д222

160

20.

Д215

120

Задача 1б(варианты 11-20). Трехфазный выпрямитель, собранный на трех диодах, должен питать потребитель постоянным током. Мощность потребителя Ро, Вт при напряжении Uо, В. Следует выбрать один из трех типов полупроводниковых диодов, параметры которых приведены в табл. 38. для схемы выпрямителя, и пояснить, на основании чего сделан выбор. Начертить схему выпрямителя. Данные для своего варианта взять из табл. 43.

Таблица 43.

Номера вариантов

Типы диодов

Ро, Вт

Uо, В

Номера вариантов

Типы диодов

Ро, Вт

Uо, В

11.

Д224

Д207

Д214Б

90

30

16.

Д305

Д302

Д222

100

40

12.

Д215А

Д234Б

Д218

100

400

17.

Д243А

Д233Б

Д217

600

200

13.

Д244А

Д7Г

Д210

60

80

18.

КД202А

Д215Б

Д205

150

150

14.

Д232

КД202Н

Д222

900

150

19.

Д231Б

Д242А

Д221

400

80

15.

Д304

Д244

Д226

200