МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ по выполнению практических работ по дисциплине «Электротехника и электроника» для студентов очной формы обучения

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Прокопьевский горнотехнический техникум им. В.П. Романова

МЕТОДИЧЕСКИЕуказания

по выполнению практических работ по дисциплине «Электротехника и электроника»

для студентов очнойформы обучения

Часть 1

по специальности:

СОГЛАСОВАНО

Председатель цикловой комиссии

_______________ Трубина С.А.

«_____» _____________ 2018г.

Рассмотрено

на заседании методического совета

ГКПОУ Прокопьевского горнотехнического

техникума им. В.П. Романова

Методист

____________

«____»______________ 2018 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Общие методические указания

2 Указания к выполнению практических работ

3 Типовые примеры к решению задач по темам

3.1«Электрическое поле»

3.1«Расчет цепей постоянного тока»

3.2 «Расчет однофазных электрических цепей»

3.3 «Расчет трехфазных цепей»

3.4 «Трансформаторы»

3.5 «Электрические машины постоянного тока»

3.6«Электрические машины переменного тока»

Список используемой литературы

Приложения

Введение

Электротехника – это наука о процессах, связанных с практическим применением электрических и магнитных явлений.

Большое значение электротехники во всех областях деятельности человека объясняется преимуществами электрической энергии перед другими видами энергии, а именно:

Электрическую энергию легко преобразовать в другие виды энергии (механическую, тепловую, химическую и другие виды), и, наоборот, в электрическую энергию легко преобразуются другие виды энергии;

Электрическую энергию можно передавать практически на любые расстояния. Это даёт возможность строить электростанции в местах, где имеются природные энергетические ресурсы, и передавать электрическую энергию в места, где расположены источники промышленного сырья, но нет местной энергетической базы;

Электрическую энергию удобно дробить на любые части в электрических цепях (мощность приёмников электроэнергии может быть от долей ватта до тысяч киловатт);

Процессы получения, передачи и потребления электроэнергии легко поддаются автоматизации;

Процессы, в которых используется электрическая энергия, допускают простое управление (нажатие кнопки, выключателя и т.д.).

Использование электрической энергии позволило повысить производительность труда во всех областях деятельности человека, автоматизировать почти все технологические процессы в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве и быту, а также создать комфорт в производственных и жилых помещениях. Кроме того, электрическую энергию широко используют в технологических установках для нагрева изделий, выплавки металлов и сплавов, сварки, электролиза, очистки материалов и газов и т.д.

Электроника – это область науки, техники и производства, в которой разрабатываются принципы производства и совершенствования электронных приборов, методы их инженерного расчёта и технологического обеспечения, способы создания электронных систем для нужд народного хозяйства.

Широкое использование электронной аппаратуры обусловлено её быстродействием, точностью, высокой чувствительностью, малым потреблением энергии, постоянно возрастающей экономичностью.

На основе электроники реален переход к полностью автоматизированному производству. В настоящее время широко используются станки с числовым программным управлением и промышленные роботы.

Перевод цифровой вычислительной техники на электронную, а затем и микроэлектронную базу открыл перспективы дальнейшей автоматизации процессов управления вплоть до создания автоматов, наделенных элементами интеллекта.

Методические указания являются руководством для выполнения практических работ по дисциплине «Электротехника и электроника».

1 Общие методические указания

Алгоритм решения задач:

Внимательно прочитать текст задачи;

Записать условие задачи, при необходимости начертить электрическую схему или чертёж;

После разбора условия и содержания задачи наметить план её решения;

Выбрать рациональный способ решения;

Произвести необходимые расчёты, на каждом этапе решения задачи написать формулу, используемую для решения задачи на данном этапе, после чего в неё подставить значения величин обязательно в порядке следования их в формуле, промежуточные решения на каждом этапе выписывать на поля и подчёркивать.

Указать размерности вычисляемых величин;

Записать ответ в задаче;

Оценить правдоподобность полученного результата каждой арифметической операции.

Цели и задачи дисциплины – требования к результатам освоения дисциплины:

Учебная дисциплина “Электротехника и электроника” входит в общепрофессиональныйцикл.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен уметь:

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

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

- рассчитывать параметры электрических и магнитных цепей;

- снимать показания и пользоваться электроизмерительными приборами и приспособлениями;

- собирать электрические схемы;

- читать принципиальные, электрические и монтажные схемы;

–уметь проводить анализ неисправности электрооборудования.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен знать:

- классификацию электронных приборов, их устройство и область применения;

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

- основные законы электротехники;

- основные правила эксплуатации электрооборудования и методы измерения электрических величин;

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

- основы физических процессов в проводниках, полупроводниках и диэлектриках;

- параметры электрических схем и единицы их измерения;

- принципы выбора электрических и электронных устройств и приборов;

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

- свойства проводников, полупроводников, электроизоляционных, магнитных материалов; - способы получения, передачи и использования электрической энергии;

11.- способы получения, передачи и использования электрической энергии;

12.- устройство, принцип действия и основные характеристики электротехнических приборов;

13.- характеристики и параметры электрических и магнитных полей;

14-типовые схемы электрооборудования стационарных электроустановок.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен обладать следующими общими компетенциями, включающими в себя способность:

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 команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.

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

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

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

В результате освоения дисциплины обучающийся должен обладать следующими профессиональными компетенциями, соответствующими основным видам профессиональной деятельности:

ПК 1.1. Осуществлять контроль технологического процесса в соответствии с технологическими документами.

ПК 1.2. контролировать работу основных машин, механизмов и оборудования в соответствии с паспортными характеристиками и заданным технологическим режимом.

ПК 1.3. Обеспечивать работу транспортного оборудования.

ПК 1.4. Обеспечивать контроль ведения процессов производственного обслуживания.

ПК 1.5. Вести техническую и технологическую документацию.

ПК 1.6.Контролировать и анализировать качество исходного сырья и продуктов обогащения.

ПК 2.1. Контролировать выполнение требований отраслевых норм, инструкций и правил безопасности при ведении технологического процесса.

ПК 2.2. Контролировать выполнение требований пожарной безопасности и пылегазового режима.

ПК 2.3. Контролировать состояние рабочих мест и оборудования на участке в соответствии с требованиями охраны труда.

ПК 2.4. Организовывать и осуществлять производственный контроль соблюдения требований промышленной безопасности и охраны труда на участке.

ПК 3.1. Проводить инструктажи по охране труда и промышленной безопасности.

ПК 3.2. Обеспечивать материальное и моральное стимулирование трудовой деятельности.

ПК 3.3. Анализировать процесс и результаты деятельности производственного подразделения.

2 Указания к выполнению практических работ

При изучении курса «Электротехника и электроника» студенты очного отделения выполняют практические работы.

практические работы выполняется в 12 листовой тетради в клетку. Условие задач необходимо полностью переписать, если для решения задачи необходимо выполнить электрическую схему или чертёж ( график, диаграмму), то выполняются они карандашом с использованием чертёжных инструментов. На схемах при необходимости проставляются размеры, на векторных диаграммах указывать масштаб. Условные обозначения должны соответствовать ГОСТам.

Практическое занятие №1

Тема: «Электрическое поле».

Цель работы – закрепить знания, полученные при изучении темы « Электрическое поле».

Наименование объектов контроля и оценки: ОК1-ОК9

Знать – З3

Уметь – У3

Электрическое поле – это одна из двух сторон электромагнитного поля, характеризующаяся воздействием на электрически заряженную частицу с силой, пропорциональной заряду частицы и не зависящей от её скорости.

Векторную величину, характеризующую электрическое поле и определяющую силу, действующую на заряженную частицу со стороны электрического поля, называют напряженностью электрического поля в данной точке: Е =; где F – сила, действующая на заряженную частицу[H],

Q - величина заряда [Кл ].

Единица измерения напряженности В/м.

Электрический конденсатор – это система из двух проводников (обкладок, пластин), разделенных диэлектриком.

Конденсаторы обладают свойством накапливать на своих обкладках электрические заряды, равные по величине и противоположные по знаку.

Электрический заряд Q каждой из обкладок пропорционален напряжению U между ними: Q=CU, где С- электрическая ёмкость конденсатора.

Электрическую ёмкость выражают в фарадах (Ф).

Ёмкость плоского конденсатора определяется по формуле:

С = ᵋ ᵋ_0,

гдеS -площадь каждой обкладки, пластины, м²;

d –расстояние между обкладками, м;

ᵋ₀- абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума равна 8,85*10^-12 Ф/ м;

ᵋ- относительная диэлектрическая проницаемость вещества.

Напряженность электрического поля плоского конденсатора

Е=U/d.

При последовательном соединении конденсаторов на обкладках всех конденсаторов будут одинаковые по величине заряды, а общая ёмкость

двух конденсаторов будет равна: С =С₁С₂/С₁+С_2.

При параллельном соединении напряжение на всех конденсаторах одинаково, а общая ёмкость определяется как: С= С₁+С₂+С₃ +С_n

Типовые примеры к решению задач по теме «Электрическое поле»

Задача №1

К выводам плоского воздушного конденсатора приложено напряжение 800 В. Определить напряженность электрического поля конденсатора при расстоянии между пластинами 5 мм и силу, действующую в этом поле на единичный заряд Q =1,5*10^-7Кл. определить ёмкость конденсатора, если площадь каждой пластины 24 см².

Решение. Напряженность электрического поля плоского конденсатора Е=U/d =800/5*10^-3 =16*10⁴В/м,

F=E*Q =16*10⁴*1,5*10^-7 =0,024 Н.

Ёмкость плоского конденсатора С =ᵋ ᵋ₀ =8,85*10⁴*24*10^-7/0,5*10^-2 =4,25*10^-12Ф =4,25 пФ.

Задачи для решения.

Определить напряженность электрического поля, действующего с силой F =5,4*10^-4Н на заряд Q= 1,8*10^-3Кл.

На расстоянии 1,5 см от заряда Q, находящегося в воздухе, напряженностьэлектрического поля Е =650 кВ/м. Определить заряд Q.

Конденсаторы ёмкостями С₁ =10мкФ и С₂ =15 мкФ соединены последовательно. Определить их эквивалентную ёмкость.

Четыре конденсатора ёмкостями С₁ =0,18 мкФ, С₂ =0,7 мкФ, С₃ = 0,12 мкФ, С₄ =0,5мкФ соединены параллельно. Определить их эквивалентную ёмкость.

Практическое занятие №2, №3

Тема: «Расчет цепей постоянного тока».

Цель работы – закрепить знания, полученные при изучении темы «Цепи постоянного тока».

Наименование объектов контроля и оценки: ОК1-ОК9

Знать – основные законы электротехники.

Уметь –рассчитывать параметры электрических и магнитных цепей.

Электрические цепи постоянного тока Основные формулы и уравнения.

Закон Ома для участка цепи: ток, проходящий по участку цепи, прямо пропорционален напряжению U, приложенному к этому участку, и обратно пропорционален его сопротивлению R, т. е.,

I=U/R. (1.1)

где:

U – напряжение, В

R – сопротивление, Ом

Закон Ома для всей цепи I=E/(R+r), (1.2)

где:

E – электродвижущая сила источника электрической энергии, В

R – сопротивление внешней цепи, Ом;

r – внутреннее сопротивление источника, Ом.

Электрическое сопротивление проводника

R=U/I (1.3)

Величину, обратную сопротивлению, называют проводимостью G и выражают в сименсах (См), 1 См = 1/Ом:

. G=1/R (1.4)

Сопротивление провода

R=ƿ

где: ƿ – удельное сопротивление, Ом · мм² /м;

l – длина проводника, м;

S – площадь его поперечного сечения, мм²

Величину, обратную удельному сопротивлению, называют удельной проводимостью ɣ [м / (Ом · мм²)].

Последовательное соединение резисторов:

Эквивалентное сопротивление ряда последовательно соединённых резисторов равно сумме их сопротивлений:

R_экв= R₁ + R₂ +R₃ + R₄ + + R _n

Эквивалентное сопротивление параллельно соединенных двух резисторов равно:

Первый закон Кирхгофа. Сумма токов, направленных к узлу электрической цепи , равна сумме токов, направленных от узла, или алгебраическая сумма токов в узле равна 0:

I₁+I₂ =I₃ +I₄+I₅ или

∑I =0

Типовые примеры к решению задач по теме «Расчет цепей постоянного тока»

Задача №1

Рис 1 Электрическая схема соединения резисторов

Определить в данной схеме (рис 1) токи в ветвях и напряжения на элементах цепи, и на зажимах цепи, если они известны.

Дано: R₁=2 Ом, R₂=15 Ом, R₃=4 Ом, R₄=6 Ом, R₅=15 Ом, R₆=4 Ом, U₂=15 В

Решение:

Приведем данную схему к эквивалентной: с одним резистором, осуществляя замену соединенных последовательно или параллельно резисторов на один эквивалентный.

1.Эквивалентный резистор для R₄и R₃,соединенных последовательно определяется по формуле:

2.Эквивалентный резистор для параллельно соединенных резисторов R₅ и R₃₄ определяется по формуле:

3.Эквивалентный резистор для R₆ и R₃₄₅, соединенных последовательно определяется по формуле:

4.Эквивалентный резистор для параллельно соединенных резисторов R₂ и R₃₄₅₆ определяется по формуле:

5.Эквивалентное сопротивление данной электрической цепи определяется по формуле:

6.Зная U₂ и сопротивление R₂, используя закон Ома находим ток на этом резисторе:

7.Пользуясь первым законом Кирхгофа, определяем значение тока I₁:

8.Определяем потери напряжения на резисторе

9. Определяем напряжение цепи

Задача №2

Цепь постоянного тока содержит резисторы, соединенные смешанно (рис 2).

В цепь постоянного тока подключены 6 резисторов. Зная эти величины R₁= 40м, R₂ =2 Ом, R₃ = 6 Ом, R₄ = 4 Ом, R₅ =10 Ом, R₆ = 2Ом, I₄ = З А, t=8ч

Определить:U_АВ, мощность, потребляемую цепью и расход электрической энергии за 8 часов работы. Пояснить с помощью логических рассуждений характер изменения напряжения U₁ если резистор R₁ замкнут накоротко. При этом считать U_АВ неизменным.

Рис 2 Электрическая схема соединений резисторов

Решение:

Приведем схему к эквивалентной с одним резистором, осуществляя замену соединенных последовательно или параллельно резисторов на один эквивалентный:

1.Эквивалентный резистор для последовательно соединенныхR₅ и R₆

2.Эквивалентный резистор для R₄ и R₅₆ соединенных параллельно

3.Эквивалентный резистор для параллельно соединенныхR₄₅₆ и R₃

4.Эквивалентный резистор для параллельно соединенныхR₄₅₆ и R₂₃

5.Эквивалентное сопротивление цепи относительно зажимов источника

6.Определим напряжение на резисторе R₄

7.Так как резисторы R₂R­₃R₄R₅₆ соединены параллельно то:

8.Используя закон Ома определяем токи:

или

9.Мощность цепи

10.Определим расход электроэнергии:

11.РезисторR₁ замкнут накоротко, при неизменном U_AB = 60 В Схема будет выглядеть следующим образом

Рис 3 Электрическая схема соединений резисторов

12.Эквивалентное сопротивление цепи относительно зажимов источника

13.Так как резисторы R2 R¬3 R4 R56 соединены параллельно то:

14.Используя закон Ома определяем значения тока:

15.Проверим правильность вычисления токов, используя первый закон Кирхгофа

Таким образом задача решена верно.

Задачи для решения:

1

1. Rэ = 2R.

2. Rэ = R.

3. Rэ = 4R.

4. Rэ = R/2.

5

Рис. 4

2. На рис. 5 все резисторы имеют одинаковое сопротивление R. Как изменится показание амперметра, если замкнуть ключ К?

Рис. 5

3. Как изменится напряжение U12 на резисторах R1 и R2 в схеме на рис. 6, если движок реостата R3 переместить вниз?

Рис. 6

4. Для электрической цепи (рис. 7), по данным из таблицы, для электрической цепи, определить токи в ветвях цепи и падения напряжения на приемниках. Проставить направления токов в цепи.

Рис. 7

R₁

R₂

R₅

R₄

R₆

R₃

Практическое занятие №4.

Тема: «Расчет магнитных цепей»

Цель работы – закрепить знания, полученные при изучении темы «Электромагнетизм».

Наименование объектов контроля и оценки: ОК1-ОК9,

Уметь - У2,У3

Знать - З2, З3, З7

Характеристики магнитного поля:

Магнитная индукция В – векторная величина, характеризующая магнитное поле и определяющая силу, действующую на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля.

Единицей магнитной индукции является вебер (Вб), деленный на квадратный метр, или тесла (Тл):

[B] =1Вб/1м² =1Тл

2.Амсолютная магнитная проницаемость среды µ_а - величина, являющаяся коэффициентом, отражающим магнитные свойства среды:

µ_а =µ₀ µ_r,где µ_{0 =}4π10^-7Ом*c/м – магнитная постоянная, характеризующая магнитные свойства вакуума.

Единицу Ом*называют генри (Гн), следовательно [ µ₀] =Гн /м/

Величину µ_rназывают относительной магнитной проницаемостью среды. Она показывает, во сколько раз индукция поля, созданного током в данной среде, больше или меньше, чем в вакууме, и является безразмерной величиной.

Напряженность магнитного поля Н –векторная величина, которая не зависит от свойств среды и определяется только токами в проводниках, создающими магнитное поле.

Единица напряженности магнитного поля –ампер на метр:

[H]=1A /1м,

Напряженность связана с магнитной индукцией соотношением:

В = µ_аН.

3.Магнитный поток Ф – это произведение магнитной индукции В на площадь S перпендикулярную вектору магнитной индукции

Ф=В*S =B*Scosα, где α –угол между вектором В и перпендикуляром к

4. Электромагнитная сила. На проводник с током длиной l,

находящийся в магнитном поле, перпендикулярно направлению поля действует сила F выражаемая в ньютонах Н.

F =IBl =IBlsinα, где α это угол между проводником с током и в

вектором магнитной индукции.

5. Первый закон Кирхгофа: алгебраическая сумма магнитных потоков для любого узла магнитной цепи равно нулю.

Ф= Ф₁+Ф₂ или Ф - Ф₁– Ф₂=0

Закон полного тока: намагничивающая сила вдоль контура равна полному току, проходящему сквозь поверхность, ограниченную этим контуром.

∑I =F_м, F_м =H₁ l₁ +H₂ l₂ +H ₃l₃ + +Hnln

Типовой пример к решению задач по теме «Электромагнетизм»

Определить число витков в обмотке электромагнита, а также абсолютную и относительную магнитную проницаемости сердечника, изготовленного из электротехнической стали, если при включении его в сеть постоянного тока в сердечнике возникает магнитный поток Ф=310^-3Вб и по его обмотке проходит ток намагничивания I=6А, а сечение стального сердечника электромагнита S =20 см², а длина средней силовой линии 60 см.

Решение: используя систему СИ:

S=2 10^-3м^2,l = 0,6 м

Определяем магнитную индукцию в стальном сердечнике:

В =Ф/S =3 10^-3/2 10^-3 =1,5 Тл

Напряженность магнитного поля находим по кривым намагничивания рис. 3.14, стр.88 [1], Н =1200А/м

Абсолютная магнитная проницаемость электротехнической стали:

µ_а =В/H =1,5/ 1200= 0, 00125 =125 10^-5Гн/м

Относительная магнитная проницаемость

µ_r, = µ_а/µ₀ =125 10^-5/ 4π 10^-7= 995,22 =995

Определяем число витков из уравнения :Hl =Iω

ω =Hl/I =1200 0,6/6 =120 витков

Задачи для решения:

Вычислить магнитную индукцию в сердечнике подковообразного магнита, если подъёмная сила его равна 90 Кг, а поперечное сечение 10 см².

На проводник с током 50А, расположенный в магнитном поле перпендикулярно силовым линиям , действует сила 3Кг. Определить магнитную индукцию поля, если длина проводника равна 50 см.

Определить напряженность магнитного поля внутри длинной цилиндрической катушки при величине тока 0,3 А, если число витков катушки равно 300, длина катушки 0,5 м.

В однородное магнитное поле с индукцией В =1,4 Тл внесена рамка площадью 150 см² перпендикулярно линиям магнитного поля. Определить магнитный поток, пронизывающий эту рамку, и магнитный поток при её повороте на углы 25⁰ и55⁰ от вертикали.

Практическое занятие №5, №6

Тема: «Расчет однофазных электрических цепей»

Цель работы – закрепить знания, полученные при изучении темы: «Электрические цепи переменного тока» .

Наименование объектов контроля и оценки: ОК1-ОК9,

Уметь -У3,

Знать З2, З3, З7

Типовой пример к решению задач по теме «Расчет однофазных электрических цепей»

Активное сопротивление катушки R₁=8 Ом, индуктивное X_L=22 Ом. Последовательно с катушкой включены активное сопротивление R₂=4 Ом и конденсатор с сопротивлением X_C=6 Ом (рис.4). К цепи приложено напряжениеU=200 В (действительное значение). Определить силу тока в цепи; коэффициент мощности; активную и полную мощности; напряжение на каждом сопротивлении. Начертить в масштабе векторную диаграмму цепи. Как следует изменить сопротивление конденсатора, чтобы в цепи наступил резонанс напряжений и чему равен ток при резонансе?

Типовой пример к решению задач по теме «Расчет однофазных электрических цепей»

Активное сопротивление катушки R₁=8 Ом, индуктивное X_L=22 Ом. Последовательно с катушкой включены активное сопротивление R₂=4 Ом и конденсатор с сопротивлением X_C=6 Ом (рис.4). К цепи приложено напряжениеU=200 В (действительное значение). Определить силу тока в цепи; коэффициент мощности; активную и полную мощности; напряжение на каждом сопротивлении. Начертить в масштабе векторную диаграмму цепи. Как следует изменить сопротивление конденсатора, чтобы в цепи наступил резонанс напряжений и чему равен ток при резонансе?

Решение

Полное сопротивление цепи:

Сила тока в цепи:

Коэффициент мощности цепи:

(по таблицам Брадиса находим φ=53°).

Активная мощность:

или

Реактивная мощность:

или

Здесь.

Знак у положительный, так как в цепи преобладает индуктивное сопротивление (X_L > X_C);

ПриX_C > X_L

Полная мощность:

или

Напряжения на сопротивлениях цепи:

Построение векторной диаграммы начинаем с выбора масштабов для тока и напряжения. Исходя из размеров тетрадного листа задаемся масштабом по напряжению M_U= 20 В/см.

Откладываем по горизонтали вектор тока I=10 А, его длинна составит 10 см (рис.5). Вдоль вектора тока откладываем в принятом масштабе вектор падения напряжения в активном сопротивлении катушки U_R1, его длинна составит 4 см.

К концу вектора U_R1 к концу вектора вдоль опережения вектора тока на 90° откладываем вектор падения напряжения в индуктивном сопротивлении катушки U_L(его длинна 1 см), к его концу прибавляем вектор падения напряжения в активном сопротивлении U_R2 (его длинна равна 2 см); этот вектор направляем вдоль вектора тока. К концу вектора U_R2 прибавляем вектор U_C (его длинна равна 3 см), который откладываем перпендикулярно вектору тока в сторону его отставания. Геометрическая сумма этих четырех векторов равна вектору напряжения U.

Из диаграммы следует что вектор напряжения опережает вектор тока на угол φ. этот угол > 0 и откладывается в положительном направлении от вектора тока к вектору напряжения (см. стрелку на рис.5).

Для наступления резонанса напряжений необходимо соблюдение условия X_L=X_C; в данной задаче для этого следует увеличить X_C до 22 Ом, тогда

И сила тока увеличится до

Задачи для решения:

В цепь переменного тока последовательно активному сопротивлению R и индуктивному Х_L,включен конденсатор, емкостное сопротивление которого Х_С,частотаf=50Гц.

По данным значениям в таблице, определить неизвестные параметры. Построить векторную диаграмму напряжений и тока.

Практическое занятие №7, №8

Тема: «Расчет трехфазных цепей».

Цель работы – закрепить знания, полученные при изучении темы « Трехфазный ток».

Наименование объектов контроля и оценки: ОК1-ОК9,

Уметь - У3

Знать –З2, З3,З 7, З12, З13

Основные формулы, используемые при решении задач:

При соединении обмоток генератора «звездой» концы всех обмоток соединяются в одну точку, которую называют нулевой.

U_л =U_ф

I_л =I_ф,

Ток в нулевом проводе: I_{0 =}I _А +I_В+I_С

U_л =U_ф

I_л =I_ф

Мощность трехфазного тока определяется по формулам:

Активная мощность Р =3I _фU_фcosφ = cosφ, Вт

Реактивная мощность Q =3I _фU_фcosφ = cosφ, Вт

При соединении обмоток генератора в «треугольник» конец первой обмотки соединяется с началом второй обмотки, конец второй обмотки с началом третий обмотки, а конец третий обмотки с началом первой обмотки.

U_л =U_ф

I_л =I_ф

Мощность трехфазного тока определяется по формулам:

Активная мощность Р =3I _фU_фcosφ = cosφ, Вт

Реактивная мощность Q =3I _фU_фcosφ = cosφ, Вт

Типовые примеры к решению задач по теме «Расчет трехфазных цепей»

В цепь трехфазного тока включены потребители звездой. Параметры элементов фаз известны. Зная линейное напряжение цепи необходимо определить: ток в нулевом проводе, активную, реактивную и полную мощности цепи. Частота тока 50 Гц.

Дано: R_A=30 Ом, C_A=80 мкФ, L_B=159 мГн, C_С=63,7 мкФ, U_Л=660 В

Решение:

Рис 7 Соединение обмоток генератора звездой

Найдем величины емкостных сопротивлений

Определим полное сопротивление фаз:

Определим фазное напряжение:

Определим фазные токи:

Определим мощность цепи:

Активная мощность:

Реактивнаямощность:

Полнаямощность:

Масштаб:

Рис 8 Диаграмма напряжений и токов

Пример №2

В цепь трехфазного тока включены потребители треугольником под линейное напряжениеU_ном=220 В. Зная параметры элементов схемы определить линейные токи и мощность цепи:

Рис. 9 Соединение потребителей треугольником

Ом.

2.Определим фазные токи. (т.к. соединение потребителей треугольником, то U_ф=U_ном):

А;

А;

А.

3.Определим мощность цепи:

а) активная мощность:

Вт.

б) реактивная мощность:

ВАр.

в) полная мощность:

В∙А.

4.Линейные токи находим из векторной диаграммы. Предварительно определим угол сдвига фаз между током и напряжением в каждой фазе:

, ;

, ;

, ;

Масштаб; .

Векторную диаграмму начинаем строить с трехлучевой звез­ды, на лучах которой откладываем в масштабе линейные напря­жения. Потом строим вектора фазных токов под углом к линей­ному напряжению равному сдвигу фаз между током и напряже­нием в каждой фазе. Если угол положителен, то ток отстает от напряжения (по часовой стрелке). Если отрицателен, то (против часовой стрелки) ток опережает направление.Если угол равен 0, то он совпадает по фазе с напряжением. На базе векто­ров токов строим треугольник, стороны которого будут линейны­ми токами. Направление вектора линейного тока от отрицательного вектора фазного тока идет к положительному вектору фазного тока.

Рис.10 диаграмма напряжений и токов

;

;

;

А;

А;

А

Задачи для решения :

В цепь трехфазного тока включены потребители звездой. Параметры элементов фаз известны. Зная линейное напряжение цепи необходимо определить: ток в нулевом проводе, активную, реактивную и полную мощности цепи. Частота тока 50 Гц.

Рис. 11 Соединение потребителей звездой

Варианты заданий для решения задач на соединение звездой

Практическое занятие №9

Тема: «Расчет погрешностей электроизмерительных приборов »

Цель работы: Закрепить теоретические знания , полученные при изучении темы « Электрические измерения».

Наименование объектов контроля и оценки; ОК1–ОК9.

Знать: З1, З8, З12

Уметь- У1, У4

Измерение – это нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.

Измерительный прибор – это средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.

Погрешности измерений:

Абсолютная погрешность – это разность между измеренным и действительным значениями измеренной величины:

А = А_изм – А,

Где = А_изм и А – измеряемое и действительное значения, А – абсолютная погрешность.

Относительная погрешность β равна отношению абсолютной погрешности Ак действительному значению измеряемой величины и выражается в процентах:

β = 100 ,

3.Приведенная погрешность измерительного прибора – это отношение абсолютной погрешности к номинальному значению

Β_прр = 100 .

Задача №1 Вольтметр класса точности 1,0 с пределом измерения 300В, имеющий максимальное число делений 150, поверен на отметках 30, 60,100,120 и 150 делений, при этом абсолютная погрешность в этих точках составляла 1,8; 0,7; 2,5; 1,2; 0,85В. Определить соответствует ли прибор указанному классу точности, и относительные погрешности на каждой отметке.

Решение:

1. Вольтметр класса точности 1,0 с пределом измерений 300В имеет наибольшую абсолютную погрешность 3В. Так как значение абсолютной погрешности на всех поверяемых отметках менее 3В, то прибор соответствует классу точности 1,0.

2. Определяем цену деления вольтметра:=2В

3.Определяем относительные погрешности: β = 100

β₁= 100

β₂ = 100

β₃ = 100

β₄ = 100

β₅ = 100

Примеры для решения:

1.Определить для вольтметра с пределом измерения 30В класса точности 0,5 относительную погрешность для точек 5, 10, 15, 20, 25 и 30 В наибольшую абсолютную погрешность прибора.

2. Вольтметр с пределом измерения 7,5 В и максимальным числом делений 150 имеет наибольшую абсолютную погрешность 36мВ. Определить класс точности прибора и относительную погрешность в точках 40, 80, 90, 100 и 120 делений.

3. Амперметр класса точности 1,5 имеет 100 делений. Цена каждого деления 0,5А. определить предел измерения прибора, наибольшую абсолютную погрешность в точках 10, 30, 50, 70 и 90 делений.

4. Определить класс точности микроамперметра с двухсторонней шкалой и пределом измерения 100мкА, если наибольшее значение абсолютной погрешности на отметке 40мкА и равно 1,7мкА. Определить относительную погрешность пробора для этого значения.

Практическое занятие №10, №11

Тема: « Расчет трансформаторов»

Цель работы: Закрепить теоретические знания, полученные при изучении темы «Трансформаторы».

Наименование объектов контроля и оценки; ОК1 –ОК9,

Знать: - З8, З10-З12

Уметь-У1, У2

Для решения этих задач необходимо знать устройство, принцип действия и зависимости между элек­трическими величинами однофазных и трехфазных трансформато­ров, уметь определить по их паспортным данным технические характеристики.

Основными параметрами трансформатора являются:

1.Номинальная мощность S_ном. Этополная мощность в кВ∙А, которую трансформатор, установленный на открытом воз­духе, может непрерывно отдавать в течение своего срока службы (20-25 лет) при нормальном напряжении и нормальных температурных условиях охлаждающей среды, т. е. при максимальной и среднегодовой температурах охлаждающего воздуха, равных соответственно 40° и 5°С. Если температурные условия охлаждающей среды отличаются от нормальных, то и нормальная мощ­ность будет отличаться от указанной в паспорте.

2. Номинальное первичное напряжениеU_1ном. Это то напряжение, на которое рассчитана первичная обмотка.

3.Номинальное вторичное напряжение U_2ном. Это напряжение на зажимах вторичной обмотки при холостом ходе трансформатора и номинальном первичном напряжении. При нагрузке вторичное напряжение U₂ снижается из-за потерь в трансформаторе, т. е. U₂<U_2ном. Например, если U_2ном=400 В, то при полной нагрузке трансформатора вторичное напряжение U₂=380 В, т. к. 20 В теряются в трансформаторе.

4.Номинальные первичный и вторичный токи I_1ном и I_2ном. Это токи, вычисленные по нормальной мощности и нормальным напряжениям обмоток. Для однофазного трансформатора:

;

.

Для трехфазного трансформатора:

;

.

Здесь — к.п.д. трансформатора. Эта величина близка к еди­нице из-за малых потерь в трансформаторе. Поэтому на практи­ке при определении токов принимают =1,0.

Трансформаторы чаще всего работают с нагрузкой меньше номинальной. Поэтому вводят понятия о коэффициенте нагрузки
kн номинальный. Если трансформатор с =1000 кВ∙А отдает
потребителю мощность =850 кВ∙А, то k_н = 850:1000 =0, 85 или 85%.

Отдаваемая трансформатором мощность является полной. Это объясняется тем, что величина, отдаваемая активной и реак­тивной мощностей зависит от коэффициента мощности потребите­ля. Например, прикВ∙А и отдаваемая актив­ная мощность Р₂ при составиткВт, а реактивная − кВАр. Если потребитель увеличит коэффициент мощности до то кВт; , т. е. вся отдавае­мая трансформатором мощность будет активной. В обоих случаях по обмоткам проходят одни и те же номинальные токи. В табл. 1 приведены технические данные наиболее распространенных трансформаторов.

Отношение линейных напряжений в трехфазных трансформа­торах называют линейным коэффициентом трансформации. Последний определяется так же, как отношение чисел витков обмоток, если они имеют одинаковые схемы соединения (Y/Y и ∆/∆). При других схемах коэффициент трансформации определяется по формулам:

(Y/∆);

(∆/Y).

Для уменьшения установленной мощности трансформаторов и снижения потерь энергии в них и сетях целесообразна компен­сация части реактивной мощности, потребляемой предприятием. Такая компенсация 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 несколько отличается от заданной, то предприятие получает скидку с тарифа на электроэнергию; при значительной разнице между и предприятие платит опреде­ленную надбавку к тарифу, исчисляемую по специальной шкале.

Пусть реактивная мощность предприятия кВАр, а заданная системой мощность кВАр; тогда предприятие дол­жно скомпенсировать с помощью конденсаторов реактивную мощность кВАр. Выбираем по табл. 2 две комплектные конденсаторные установки УК -0,38-32ОН

Пример № 1

Трехфазный трансформатор имеет следующие номинальные характеристики: кВ∙А,кВ, В. По­тери в стали кВт потери в обмотках кВт. Первичные обмотки соединены в треугольник, вторичные в звезду. Сечение сердечника см², амплитуда магнитной индукции в нем Тл. Частота тока в сети Гц. От трансформа­тора потребляется активная мощность кВт при коэффициенте мощности .

Определить:

1.номинальные 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:

А;

А.

2.Коэффициент нагрузки трансформатора:

.

3.Токи в обмотках при фактической нагрузке:

А;

А.

4.Фазные э. д. с. наводимые в обмотках. Первичные обмотки соединены в треугольник, а вторичные – в звезду, поэтому:

В;

В.

5.Числа витков обеих обмоток находим из формулы:

;

,

откуда:

витков

здесьQ=350 см²=0,035 м²;

витков

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

;

7.К.п.д. трансформатора при фактической нагрузке:

%.

Пример №2

Предприятие потребляет от энергосистемы активную мощность кВт и реактивную мощность кВАр. Для питания такой нагрузки на подстанции установили трансформатор мощностьюкВ∙А (табл. 1).

Можно ли уменьшить установленную мощность трансформатора?

Решение:

При компенсации части реактивной мощности, например 640 кВАр, путем установки батарей конденсаторов УК-0,3832ОН мощностью 320 кВАр каждая в количестве двух штук (табл. 2) трансформаторная мощность уменьшается до величины:

кВ∙А

и можно установить два трансформатора по 630 кВ∙А каждый.

Пример №3

Активная мощность, расходуемая цехом, Р₂ = 1350 кBт, при коэффициенте мощности = 0,75. Напряжение U_ном2= 660В. Определить необходимую мощность трансформатора на подстанции и выбрать его тип.

Определить:

1. Номинальные токи в обмотках

2. Токи в обмотках при фактической нагрузке

3. Коэффициент полезного действия трансформатора при фактической нагрузке.

Решение:

Полная мощность для питания цеха

Выбираем трансформатор ТМ-2500/6

Номинальные токи в обмотках

Коэффициент нагрузки трансформатора

Токи в обмотках при фактической нагрузке

КПД трансформатора при номинальной нагрузке

Пример № 4

Предприятие потребляет от энергосистемы активную мощность P = 110 кВт и реактивную мощность Q = 1000квар. Для питания такой нагрузки на подстанции установили трансформатор мощностью S_ном = 1600кВ∙А (табл. 3).

Можно ли уменьшить установленную мощность трансформатора?

Решение:

При компенсации части реактивной мощности, например 640квар, путем установки батарей конденсаторов УК-0,3832ОН мощностью 320квар каждая в количестве двух штук (табл. 4) трансформаторная мощность уменьшается до величины

И можно установить два трансформатора по 630кВ∙А каждый.

Примечание: 1. TM-630/6-трехфазный трансформатор с масляным естественным охлаждением, номинальная мощность 630кВ∙А; номинальное первичное напряжение 6кВ; номинальное вторичное напряжение 0,4; 0,23 и 0,69кВ.

2.Для потерь холостого хода в числителе значения для трансформаторов, выпускаемых до 1980г., в знаменателе – после 1980г. Для потерь Po. н и напряжения U_K в числителе – для соединения обмоток звезда-звезда, в знаменателе – треугольник-звезда.

Практическое занятие №12

Тема: « Расчет машин переменного тока»

Цель работы: Закрепить теоретические знания, полученные при изучении темы «Машины переменного тока».

Наименование объектов контроля и оценки; ОК1 –ОК9.

Знать: - З5, З8

Уметь- У1, У2

Ряд возможных синхронных частот вращения магнитного по­тока при частоте 50 Гц: 3000, 1500, 1000, 750, 600 об/мин, и т. д. При частоте вращения ротора, например, об/мин, из ряда синхронных частот выбираем ближайшую к ней частоту об/мин. Тогда можно определить скольжение ротора, даже незная числа пар плюсов двигателя:

.

В настоящее время промышленность выпускает асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором новой серии 4А (взамен двигателей серии А02) мощностью от 0,06 до 400 кВт, в исполне­нии 1Р44 (замкнутым обдуваемом) и 1Р23 (защищенном) (табл. 4).

Маркировка машин переменного тока производится при помощи букв и цифр:

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, исполнение 1Р23; Р – двигатель с по­вышенным пусковым моментом; С – сельскохозяйственного наз­начения; цифра после буквенного обозначения показывает высоту оси вращения в мм (100, 122 и т. д.); буквы S,M,L после цифр – установочные размеры по длине корпуса (S – станина самая короткая; М − промежуточная;L − самая длинная); А − дли­на сердечника, приводится в том случае, если для одного устано­вочного размера предусмотрены две мощности; цифра после уста­новочного размера − число плюсов; буква − У− климатическое исполнение (для умеренного климата); последняя цифра катего­рия размещения; I − для работы на открытом воздухе; 3 − для закрытых не отапливаемых помещений.

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

Пример №1

Асинхронный двигатель с фазным ротором трехфазный работает со скольжением S = 0,04. Определить э.д.с. индуцируемую в обмотках статора и ротора, если магнитный поток двигателя Ф = 0,011Вб, число витков одной фазы статора W₁ = 99, ротора W₂= 81, обмоточный коэффициент статора К_об1 = 0,954, ротора К_об2 = 0,96. Частота тока в сети f₁= 50Гц.

Решение:

Э.д.с. индуцируемая в обмотках статора и ротора при неподвижном роторе

При вращающемся роторе

При вращении ротора асинхронного двигателя в процессе работы в нем будет индуцироваться переменная э.д.с. Е_2S с частотой f₂.

Где

или

Почему асинхронный двигатель называют асинхронным

Асинхронный двигатель - это двигатель переменного тока, который вращается за счет взаимодействия переменного магнитного поля статора и ротора. Название свое он получил из- за того, что никогда не достигает синхронной скорости (3000об/мин - для 2-х полюсного, 1500об/мин - для 4-х полюсного 50герцовой сети) вращающегося магнитного поля, а как бы догоняет его.

Пример №2

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором типа 4А132М4СУ1 имеет номинальные характеристики:мощностькВт; напряжение В; частота вращения ро­тораоб/мин.: к.п.д.;; крат­ность пускового тока К_I= ; перегрузочная способность ; кратность пускового момента .

Определить:

1.потребляемую мощность;

2.номинальный, пусковой и максимальный моменты;

3.пусковой ток и номинальное скольжение».

Решение:

1.Потребляемая двигателем мощность:

кВт.

2.Номинальный момент, развиваемый двигателем:

Н.м.

3.Максимальный и пусковой моменты:

Н.м.

Н.м.

4.Номинальный и пусковой токи:

А,

А.

5.Номинальное скольжение:

%.

6.Условное обозначение двигателя расшифровывается так:
двигатель четвертой серии, асинхронный, корпус полностью чу­гунный, высота оси вращения 132 мм; размеры корпуса по длине М (промежуточная); сельскохозяйственного назначения; четырехполюсный, для умеренного климата и работы на открытом воздухе.

Задачи для решения:

1.Асинхронный двигатель с числом полюсов р=6 включен в сеть с напряжением 380 В и работает с током нагрузки 30А, при этом мощность, потребляемая из сети, составляет 15кВт при скольжении 0,04 и частоте тока 50 Гц. Определить мощность на валу двигателя, скорость вращения ротора n₂, к.п.д. и cosφ, если вращающийся момент двигателя при работе составляет 12,1Нм.

2. Асинхронный трехфазный двигатель при работе вращается со скоростью 730 об/мин и потребляет из сети ток 50А при напряжении сети 380 В, cosφ =0,82 и к.п.д. =0,85. Определить вращающий момент на валу двигателя.

3.Опрределить скольжение, вращающийся момент и мощность, подводимую к трехфазному асинхронному двигателю с фазным ротором МТ -63-10, а также ток в цепи статора при соединении его обмоток в « звезду» и «треугольник», если двигатель имеет следующие паспортные данные: мощность Р₂ =60 кВт, напряжение220/380 В, частота вращения ротора n₂ =577 об/мин, коэффициент мощности cosφ =0,77 и к.п.д. =0,885.

4. Трехфазный шестиполюсный асинхронный двигатель потребляет мощность Р₁ =4,82 кВт, частота вращения ротора n₂ =900 об/мин, потери в статоре равны 654 Вт, в роторе -166 Вт. Определить скольжение, мощность на валу и к.п.д.

Практическое занятие №13, 14

Тема « Расчет машин постоянного тока»

Цель работы: Закрепить теоретические знания, полученные при изучении темы «Машины постоянного тока».

Наименование объектов контроля и оценки; ОК1 –ОК9.

Знать: - З5, З8

Уметь - У1, У2.

Для решения этих задач необходимо изучить теоретический материал, решить рекомендуемые задачи. Сведения о некоторых типах машин постоянного тока приведены в табл. 3.

Необходимо иметь представление о связи между напряжением на зажимах U, э.д.с. Е и падением напряжения I_я∙R_я в обмотке якоря генератора и двигателя:

Напряжение на зажимах генератора

U=E-I_яR_я;

Напряжение на зажимах двигателя

U=E +I_яR_я;

где Е – ЭДС обмоток якоря, В;

I_я –ток якоря, А;

R_я –сопротивление цепи якоря, Ом.

Для определения электромагнитного или полного момента, развиваемого двигателем, можно пользоваться формулой

где Ф -магнитный ток следует выражать в веберах (Вб), ток якоря в амперах (А), тогда момент получается в ньютон-метрах (Н∙м). Если магнитный поток машины неизвестен, то его значение можно найти из формулы электродвижущей силы обмоток якоря машины постоянного тока:

где с_Е -электрическая постоянная, зависящая от конструктивных данных машины;

Ф – магнитный поток,

n - частота вращения якоря.

где р – число пар полюсов машины,

N – число активных проводников обмотки якоря,

а – число пар параллельных ветвей обмотки якоря.

Из механики известно, что мощность, вращающий момент и угловая частота вращения якоря связаны соотношением:

Р_э = Мω, следовательно, Мω =ЕI_я, откуда М = ЕI_я/ω, где

Р_{э =} ЕI_я -электромагнитная мощность, Вт; − угловая частота вращения, рад/с; получаем в ;

=2πn/60

Формулу для определения полезного номинального момента (на валу):

М_ном =9550Р_ном/n_ном,

где -номинальная мощность на валу двигателя

В этой формуле следует выражать во Вт; получаем в Н∙м.

Пример №1

Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения работает от сети с напряжениемU_н= 110В и потребляет ток I_н = 50,5А. Сопротивление обмотки якоря и добавочных полюсов R_я = 0,21 Oм, сопротивление обмотки возбуждения R_в = 62 Ом, вращается с частотой n_н= 1000об/мин, КПД η_ном = 81%,

Определить: сумму потерь мощности при номинальной нагрузке, электрические потери в цепи якоря ∆P_я в обмотке возбуждения ∆P_в, добавочные потери, сумму потерь мощности в стали и на механические потери.

Решение:

Потребляемая из сети мощность:

Полезная мощность

Суммарные потери в двигателе

Ток возбуждения:

Ток якоря

Электрические потери в обмотках якоря и возбуждения

Добавочные потери мощности:

Из формулы

Находим сумму потерь мощности в стали и на механические потери.

Вопрос:

Почему двигатель постоянного тока большой мощности нельзя непосредственно подключать к сети?

Ответ: Так как одна и та же машина может работать в режиме генератора или двигателя, то естественно, что падение напряжения, в обмотке якоря при номинальном токе у нее будет одно и то же. Это падение напряжения I_нR_я =(4-10)%U_н. Следовательно, если к зажимам неподвижного якоря приложить напряжение U=U_н, то его ток будет в 25-10 раз больше I_н. На такой ток не рассчитаны ни обмотка, якоря, ни его щетки и коллектор. Поэтому напряжение на зажимах якоря при пуске с номинальным током должно быть понижена на (96-90%) 11н включением реостата R_p последовательно с якорем. Реостат, предназначенный для ограничения и регулирования пускового тока, называется пусковым реостатом.

Пример №2

Генератор с параллельным возбуждением (рис. 11), рассчитан на напряжение В и имеет сопротивление обмотки якоря Ом, сопротивление обмотки возбуждает Ом. Генератор нагружен на сопротивлениеОм. К.п.д. генератора .

Определить:

1.токи в обмотке возбуждения , в обмотке якоря , в нагрузке I_н ;

2.э.д.с. генератора ;

3.полезную мощность ;

4.мощность двигателя для вращения генератора ;

5.электрические потери в обмотках якоря и возбуждения ;

6.суммарные потери в генераторе .

Рис. 15Рис. 16

Решение:

1.Токи в обмотке возбуждения, нагрузке и якоре:

А;

А;

А.

2.Э.д.с. генератора:

В.

3.Полезная мощность:

Вт кВт.

4.Мощность двигателя, необходимая для вращения генератора:

к Вт.

5.Электрические потери в обмотках якоря и возбуждения:

Вт кВт;

Вт кВт.

6.Суммарные потери мощности в генераторе:

кВт.

Пример №3

Генератор с независимым возбуждением (рис. 12) потребляет в номинальном режиме при напряжении на зажимах В. Сопротивление обмотки якоря Ом, обмотки возбуждения Ом. Напряжение для питания цепи возбуждения В. Генератор имеет шесть полюсов . На якоре находятся проводников, образующих шесть параллельных ветвей . Магнитный поток полюса Вб. Номинальная частота вращения якоряоб/мин.

Определить:

1.э.д.с. генератора;

2.силу тока, отдаваемого потребителю;

3.силу тока в обмотке возбуждения;

4.мощность, отдаваемую генератором;

5.сопротивление нагрузки.

Решение:

1.э.д.с. генератора:

В.

2.Силу тока, отдаваемую потребителю определим из формулы . Так как в генераторе с независимым возбуждением ток нагрузки равен току якоря, то:

А.

3.Сила тока в обмотке возбуждения:

А.

4.Отдаваемая генератором мощность:

Вт кВт.

5.Сопротивление нагрузки (потребителя):

Ом.

Задачи для решения:

Шестиполюсный двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением имеет на якоре проводников, образующих пар параллельных ветвей. Сопротивление обмотки якоря Ом, ток якоря А. Частота вращения якоря об/мин. Напряжение сети В.

Определить:

1.магнитный поток Ф;

2.электромагнитный момент двигателя.

2. Двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением (рис. 11) рассчитан на номинальную мощность, кВт и но­минальное напряжение В. Частота вращения якоря об/мин. Двигатель потребляет из сети ток А. Со­противление обмотки возбужденияОм;сопротивление об­мотки якоря Ом.

Определить:

1.потребляемую из сети мощность ;

2.к.п.д. двигателя ;

3.полезный вращающий момент ;

4.ток якоря ;

5.противо-э.д.с. в обмотке якоря ;

6.суммарные потери в двигателе .

3.Четырехполюсный двигатель с параллельным возбуждением подсоединен к сети с В и вращается с часто­той об/мин. Двигатель потребляет из сети А. На якоре находится обмотка с сопротивлениемОм и чис­лом проводников , образующих четыре параллельных вет­ви. Сопротивление обмотки возбуждения Ом.По­тери холостого хода В.

Определить:

1.токи в обмотках возбуждения и якоря ;

2.магнитный поток полюса ;

3.электромагнитный момент ;

4.электрические потери в обмотках якоря и возбуждения, и суммарные потери в двигателе ;

5.полезную мощность двигателя ;

6.к.п.д. двигателя ;

7.полезный момент (на валу) . Добавочные потери в дви­гателе принять равными 1 % от потребляемой мощности.

4.Электродвигатель постоянного тока с последовательным возбуждением (рис. 20) присоединен к сети с напряжением В и вращается с частотой об/мин. Двигатель раз­вивает полезный момент (на валу) Н.м. К.п.д. двигателя . Суммарное сопротивление обмоток якоря и воз­бужденияОм.

Определить:

1.полезную мощность ;

2.потребляемую мощность ;

3.потребляемый из сети ток ;

4.сопротивление пускового реостата, при котором пусковой ток ограничивается до величины 2,5 .

5.Генератор постоянного тока с независимым возбуждением используется для питания цепей автоматики станка с программным обеспечением, которые требуют постоянного напряжения. Генератор в номинальном режиме и отдает полезную мощность Р_н2 — 32 кВт при U_н = 230 В. Ток нагрузки равен току якоря I_ном =I_я. Сопротивление обмотки якоря R_я — 0,026 Ом, обмотки возбуждения R_в = 46 Ом, напряжение на обмотке U_в = 115 В, кпд генератора η_г = 0,87

Определить:

1.мощность первичного двигателя

2.ток номинальный

3.эдс

4.сопротивление нагрузки

5.электрические потери в обмотке якоря

6.в обмотке возбуждения

7.суммарные потери в генераторе

Информационное обеспечение обучения

Основные источники:

Славинский, А.К. Электротехника с основами электроники [Электронный ресурс]. - М.: ИД ФОРУМ: НИЦ Инфра-М, 2017.

Гальперин, М.В. Электротехника и электроника [Электронный ресурс]. - М.:Форум, НИЦ ИНФРА-М, 2017

Ситников, А.В. Основы электротехники [Электронный ресурс]. - М.:КУРС, НИЦ ИНФРА-М, 2017

Водовозов, А.М. Основы электроники [Электронный ресурс].- М.: ИНФРА-Инженерия, 2017

Иванов, И.И. Электротехника и основы электроники [Электронный ресурс].- Санкт-Петербург: Лань, 2017

Лоторейчук, Е.А. Теоретические основы электротехники [Электронный ресурс]. - М.: ИД ФОРУМ: НИЦ ИНФРА-М, 2015.

Немцов. М.В Электротехника и электроника [Текс]: Учебник для студ. Общеобразоват. Учреждений сред. Проф. Образования/М.В. Немцов, М.Л. Немцова. 6-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2013.-480с.

8.Велижанская, Н.И. Методические указания по выполнению практических работ по дисциплине ОП.02 Электроника и электротехника Часть 1[Текс]: Методические указания/Н.И.Велижанская. - Прокопьевск,2018 –55с.

9.Велижанская, Н.И. Методические указания по выполнению практических работ по дисциплине ОП.02 Электроника и электротехника Часть 2[Текс]: Методические указания/Н.И.Велижанская. - Прокопьевск,2018 –20с.

Дополнительные источники:

10.Данилов, И. А. Общая электротехника с основами электроники [Текс]: Учебное пособие для неэлектротехнических специальностей средних специальных учебных заведений / И. А. Данилов, П. М. Иванов . – 6-е изд., стер . – М. : Высшая школа, 2012 . – 752 с.

11.Берёзкина, Т.Ф.Задачник по общей электротехники с основами электроники [Текс]: Учебное пособие для студ. неэлектротехнических специальностей средних специальных учебных заведений / Т.Ф. Берёзкина, Н.Г. Гусев, В.В. Масленников. – М.: Высшая школа, 1998. -380 с.: ил.

12.Синдеев, Ю.Г. Электротехника с основами электроники [Текст]: Учебное пособие/ Ю.Г. Синдеев. – Ростов н/Д: Феникс, 2011. – 407 с.

13. Егоров, Н.М. Электротехника. Конспект лекций [Текст]: Учебник для вузов/ Н.М. Егоров.-Красноярск.: ИПК, 2008. – 330 с.

14. Касаткина, А.С. Электротехника [Текст]: Учебник для вузов/ А.С. Касаткина, М.В. Немцов. – М.: Высшая школа, 2000.-544с.

15. Паначевный, Б.И. Курс электротехники [Текст]: Учебник для вузов/ Б.И. Паначевный. – Торсинг, Феникс, 2002. – 288 с.

16. Интернет-ресурсы WWW.studmed.ru

Приложение

Таблица 1

Примечание:

1.ТМ-630/6 – трехфазный трансформатор с масленым естественным охлаждением, номинальная мощность 630 кВ∙А; номинальное первичное напряжение 6 кВ; номинальное вторичное напряжение 0,4, 0,23 и 0,69 кВ.

2.Для потерь холостого хода в числителе значения для трансформаторов, выпускаемых до 1980 года, в знаменателе – после 1980 года. Для потерь и напряжения U_к в числителе – для соединения обмоток звезда-звезда, в знаменателе – треугольник-звезда.

Технические данные трехфазных конденсаторов для компенсации реактивной мощности

Таблица 2

Технические данные некоторых типов машин постоянного тока

Таблица 3

Продолжение таблицы

Технические данные некоторых асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором серии 4А

Таблица 4

Допускаемые токовые нагрузки (А) на алюминиевые провода и кабели

Таблица 5

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/341120-metodicheskie-ukazanija-po-vypolneniju-prakti