МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УДМУРТСКОЙ РЕСПУБЛИКИ


Автономное профессиональное образовательное учреждение Удмуртской Республики «Техникум радиоэлектроники и информационных технологий

имени А.В. Воскресенского















Практические работы

по дисциплине ОПД.02 «Основы электротехники»

Профессия 11.01.01 Монтажник радиоэлектронной аппаратуры и приборов

Разработал Т.Н. Корнева

преподаватель:
























Ижевск, 2022


ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

«Расчет параметров батареи конденсаторов»

Цель работы: Научиться производить расчет параметров батареи конденсаторов


Задание:

Вычертить схему (см. рисунок) с учетом данных для своего варианта (см. таблицу). Определить эквивалентные емкость C, заряд Q батареи конденсаторов и энергию W, накопленную батареей конденсаторов.

Вычислить напряжение и заряд на каждом конденсаторе.

Рисунок 1 – Схема батареи конденсаторов

Таблица 1 – Данные к схеме по вариантам

вариант

U,

В

C1,

мкФ

C2,

мкФ

C3,

мкФ

C4,

мкФ

C5,

мкФ

1

150

10

20

30

60

-

2

60

20

-

90

15

30

3

150

15

15

30

20

40

4

60

-

20

90

40

5

5

150

20

10

30

-

60

6

60

10

10

90

45

-

7

150

30

-

30

10

50

8

60

-

20

90

25

20

9

150

-

30

30

30

30

10

60

15

5

90

-

45


Методические указания: Эквивалентную емкость, заряд и энергию рассчитать методом последовательных преобразований в соответствии с таблицей

Таблица 2 – Особенности соединения конденсаторов

Вид соединения

последовательное

параллельное

Схема соединения

Эквивалентная емкость

Напряжение

Заряд

Энергия


ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №3

Тема: Расчет сопротивления проводников и выбор сечений проводов.


Цель работы: Научиться производить расчет сопротивления проводника по его параметрам; производить выбор сечений проводов по току.


Задание 1.

1. Проведите анализ формулы для расчета сопротивления из лекций

2. Выполните расчет параметра по формуле сопротивления в соответствии варианту (таблица 1). Номер варианта соответствует последней цифре номера в списке группы по журналу. Удельное сопротивление определить по таблице 2


Таблица 1 – Задания по вариантам

Таблица 2 – Удельное сопротивление материалов

Задание 2

1. Определить сечение провода по таблицам, исходя из данных варианта, приведенных в таблице3. Выбор сечения провода провести после расчета силы тока в проводнике согласно таблиц 4 (для переменного тока) и таблицы 5(для постоянного тока).

Таблица 3 Данные расчетов по вариантам


Таблица 4 - Сечение провода для передачи переменного тока в сетях 220/380 Вольт_


Таблица 5 – Сечение провода для передачи постоянного тока при напряжении 12 Вольт


Практическая работа №3

Тема: Расчет простых цепей


Задача 1. Цепь постоянного тока содержит несколько резисторов, соединенных смешанно. Схема цепи с указанием сопротивлений резисторов приведена на соответствующем рисунке. Номер рисунка, заданные значения одного из напряжений или токов приведены в табл. 1. Определить токи и падение напряжения на каждом участке цепи, составить баланс мощностей.






Таблица 1

Номер варианта

Номер рисунка

Задаваемая

величина

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

1

1

1

1

1

2

2

2

2

2

3

3

3

3

3

4

4

4

4

4

5

5

5

5

5

1

UAB = 100 B

I1 = 20 A

U2 = 30 B

I5 = 10 A

U1 = 20 B

UAB = 50 B

I2 = 2 A

I1 = 5 A

U5 = 18 B

U4 = 10 B

UAB = 120 B

U3 = 24 B

I6 = 4 A

I1= 24 A

I4 = 3 A

I2 = 15 A

U2 = 120 B

UAB = 250 B

I6 = 8 A

I3 = 2,4 A

U4 = 12 B

I3 = 6 A

UAB = 60 B

I1 = 24 A

I2 = 4 A

I3 = 1 A


ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №4

«Расчет электрических цепей с применением законов Ома и Кирхгофа»


Задание: Для схемы согласно варианта рассчитать токи в ветвях с применением законов Кирхгофа. Составить баланс мощностей и для любого замкнутого контура построить потенциальную диаграмму.

№

варианта

схема

дано

1; 14

E2 = 2 В, E3 = 6 В;

R1 = 2 Ом, R2 = 7 Ом,

R3 = 4 Ом.

2; 15

E1 = 24 В, E3 = 6 В;

R1 = 12 Ом, R2 = 4 Ом,

R3 = 1 Ом

3; 16

E1 = 60 В, E2 = 65 В;

R1 = 5 Ом, R2 = 5 Ом,

R3 = 10 Ом.

4; 17

E1 = 29 В, E3 = 3 В;

R1 = 3 Ом, R2 = 4 Ом,

R3 = 1 Ом.

5; 18

E2 = 2 В, E3 = 35 В;

R1 = 1 Ом, R2 = 3 Ом,

R3 = 5 Ом.

6; 19

E1 = 11 В, E2 = 10 В;

R1 = 6 Ом, R2 = 3 Ом,

R3 = 1 Ом.

7; 20

E1 = 19 В, E3 = 32 В;

R1 = 4 Ом, R2 = 9 Ом,

R3 = 1 Ом.

8; 21

E1 = 24 В, E2 = 28 В;

R1 = 8 Ом, R2 = 4 Ом,

R3 = 2 Ом

9; 22

E2 = 12 В, E3 = 26 В;

R1 = 6 Ом, R2 = 4 Ом,

R3 = 2 Ом.

10; 23

E1 = 50 В, E2 = 69 В;

R1 = 2 Ом, R2 = 7 Ом,

R3 = 12 Ом.

11; 24

E1 = 14 В, E3 = 24 В;

R1 = 1 Ом, R2 = 2 Ом,

R3 = 3 Ом.

12; 25

E1 = 12 В, E2 = 6 В;

R1 = 4 Ом, R2 = 2 Ом,

R3 = 3 Ом.

13; 26

E1 = 11 В, E3 = 2 В;

R1 = 2 Ом, R2 = 5 Ом,

R3 = 1 Ом.









Практическая работа №5

«Графический расчет нелинейной цепи»


Задача 1. Определить ток и напряжение на участках цепи, состоящей из резистора с сопротивлением r и нелинейного элемента при напряжении цепи 0,6U0. Нелинейный элемент имеет вольт-амперную характеристику, уравнение которой

I= 0,04⋅U02  

Определить статическое и динамическое сопротивление в точке 0,6 U0

№ варианта

r, Ом

U0 цепи, В

1;6

17

10

2; 7

13

15

3; 8

12

15

4; 9

10

12

5;10

5

20


Последовательность решения:

1) построить ВАХ линейного элемента по уравнению

Это прямая, которая строится по двум точкам (0;0) (U0;I2);

2) в этом же диапазоне тока строим ВАХ нелинейного элемента. Задать несколько (3-4) значений I в пределах от 0 до заданного значения I1max. Рассчитать значение U по формуле  . Полученные значения занести в таблицу;

U, B







I1, A








3) строим на одной координатной плоскости два графика I1=f(U) и I2=f(U). Строим сумму графиков I. Для значения U = 0,6U0, определяем значение тока в цепи I и падение напряжения на каждом элементе U1 U2.


Практическая работа 6

Расчет характеристик магнитного поля


Варианты 1-5 Задача 1, 6

Варианты 6-10 Задача 2, 6

Варианты 11-15 Задача 3, 6

Варианты 16-20 Задача 4, 6

Варианты 21-25 Задача 5, 6


  1. Вычислите индукцию магнитного поля, обеспечивающую в контуре с числом витков w= 100 и активной длиной проводника l = 60 мм ЭДС, равную 4,8 В. Контур движется с линейной скоро­стью v = 1 000 мм/с. По правилу какой руки определяется направ­ление ЭДС ?


  1. Вычислите индукцию магнитного поля, действующего на про­водник длиной l = 60 см, по которому течет ток I= 15 А, если электро­магнитная сила F = 6,3 Н. По правилу какой руки определяется на­правление электромагнитной силы ?


  1. На проводник длиной l = 10 см с током I = 2 А действует магнит­ное поле с индукцией В = 1,3 Тл (рис. 4.4, а). Определите значение и направление силы, действующей на проводник.


  1. П

    Рис. 4.4. Проводник с током в магнитном поле: а — к задаче 3; б — к задаче 4


    роводник длиной l = 10 см перемещается в магнитном поле с индукцией В=1,3 Тл (рис. 4.4, б). Скорость перемещения проводника v = 1 00 см/с. Определите значение и направление ЭДС в проводнике.


  1. Чему равна индуктивность катушки L, если при скорости из­менения тока ΔI/Δt = 2 А/с в ней индуцируется ЭДС самоиндукции Е =3В?


  1. Покажите прямыми линиями на рисунке соответствие между параметром магнитного поля, его буквенным обозначением и еди­ницей измерения.


ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №7

Расчет цепи переменного тока с последовательным соединением элементов.


Задание 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. 1.

Начертить схему цепи и определить следующие величины, относящиеся к данной цепи, если они не заданы в табл. 4: 1) полное сопротив­ление Z; 2) напряжение U, приложенное к цепи; 3) ток I; 4) угол сдвига фаз φ (по величине и знаку); 5) активную Р, реактивную Q и полную S мощности цепи. Начертить в масштабе векторную диаграмму цепи и пояснить ее построение. С помощью логических рассуждений пояснить характер изменения (увеличится, уменьшится, останется без изменения) тока, активной, реактивной мощности в цепи при увеличении частоты тока в два раза, Напряжение, приложенное к цепи, считать неиз­менным.


Таблица 1

Номер варианта

Номер рисунка

R1,

Ом

R2,

Ом

XL1,

Ом

XL2,

Ом

XС1,

Ом

XС2,

Ом

Дополнительный параметр

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

4

6

10

6

4

3

8

16

10

2

3

4

4

8

6

6

12

6

8

8

6

4

5

3

4

8

6

4

2

4

8

3

2

4

2

16

4

12

4

1

12

8

2

10

6

12

3

6

1

10

-

2

6

2

4

-

-

-

6

2

-

4

2

4

10

-

-

-

4

8

-

2

3

1

8

-

-

-

6

2

-

3

2

4

4

-

-

-

2

2

-

4

1

6

2

-

-

-

3

6

6

3

-

6

3

-

12

10

-

5

2

4

-

16

8

-

4

8

-

12

10

12

-

3

10

-

12

8

-

4

4

2

-

6

2

-

10

14

-

6

18

20

-

12

4

-

8

5

-

18

-

-

-

-

3

-

-

8

-

-

-

-

-

-

4

-

-

4

-

-

-

-

-

-

6

-

-

4

-

-

-

-

-

-

6

-

-

10

-

-

-

-

-

-

2

-

-

3

-

-

3

9

12

-

-

2

4

6

8

6

6

10

8

-

-

5

12

4

6

4

2

4

6

-

-

4

2

9

4

8

10

10

3

-

-

4

4

8

4

8

2

4

4

-

-

10

2

8

2

4

-

-

-

-

-

2

2

-

4

2

-

-

-

-

-

3

8

-

10

2

-

-

-

-

-

2

2

-

2

4

-

-

-

-

-

8

3

-

4

2

-

-

-

-

-

6

10

-

1

2

QL1 = 150 вар

U = 40 B

I = 5 A

PR1 = 150 Вт

S = 360 B · A

I = 4 A

P = 200 Вт

U = 80 B

I = 2 A

Q = - 192 вар

U = 50 B

I = 4 A

UR1 = 20 В

S = 320 B · A

P = 400 Вт

S = 160 B · A

I = 4 A

P = 54 Вт

S = 180 B · A

P = 256 Вт

I = 5 A

P = 24 Вт

S = 250 B · A

QL1 = 80 вар

Q = 64 вар

U = 40 B

UL1 = 60 В

Q = 75 вар

PR2 = 24 Вт

QL1 = 16 вар

P = 800 Вт

QC1 = -160 вар

P = 100 Вт

I = 2 A

U = 60 B

Q = - 300 вар

UC2 = 15 В

UR1 = 60 В

QC2 = -256 вар

UC1 = 40 В

S = 500 B · A

QL1 = 500 вар

QC1 = -100 вар

U = 100 B

I = 4 A

P = 48 Вт

Q = - 400 вар

UC1 = 16 В

Q = - 48 вар

S = 80 B · A



Практическая работа №8

Тема: Расчет сложных цепей переменного тока.

Задание:

Цепь переменного тока содержит различные элементы (резисторы, индуктивности, емкости), образующие две параллельные ветви. Схема цепи приведена на соответствующем рисунке. Номер рисунка, значения всех сопротивлений, а также один дополнительный параметр заданы в табл. 1. Индекс «1» у дополнитель­ного параметра означает, что он относится к первой ветви; индекс «2» — ко второй.

Начертить схему цепи и определить следующие величины, если они не заданы в табл. 1: 1) токи I1 и I2 в обеих ветвях; 2) ток I в неразветвленной части цепи; 3) напряжение U приложенное к цепи; 4) активную Р реактивную Q и полную S мощности для всей цепи. Начертить в масштабе векторную диаграмму цепи.




Таблица 1

№ вар

№ рис

R1

Ом

R2

Ом

XL1

Ом

XL2

Ом

XC1

Ом

XC2

Ом

Дополнительный параметр

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

36

37

38

39

40

41

42

43

5

10

4

4

16

24

5

15

8

4

10

2

12

6

32

12

2

5

3

8

4

5

2

8

48

3

6

10

3

8

-

6

-

16

4

12

16

8

6

3

-

3

-

8

2

8

6

4

4

4

-

12

-

8

3

6

-

-

-

3

12

-

-

-

-

-

-

-

-

8

24

-

-

-

-

-

-

-

-

6

64

-

-

-

4

-

-

8

-

12

6

20

-

12

8

-

-

4

-

10

3

4

-

5

3

-

-

16

-

6

8

12

-

-

-

-

-

32

-

-

6

3

-

-

-

-

-

16

-

-

4

6

-

-

-

-

-

4

-

-

-

6

5

-

10

-

-

4

12

6

-

4

8

-

40

-

-

10

8

8

-

3

4

-

60

-

-

4

Q = 64 вар

U = 20 B

I1 = 5 A

I2 = 4 A

P = 256 Вт

U = 80 B

I2 = 6 A

P1 = 240 Вт

U = 100 B

P2 = 288 Вт

U = 50 B

I1 = 5 A

I2 = 6 A

P2 = 300 Вт

U = 120 B

QL2 = 250 вар

P2 = 16 Вт

U = 30 B

I2 = 4 A

U = 20 B

I2 = 8 A

I2 = 2 A

U = 8 B

Q2 = 144 вар

UR1 = 144 B

I1 = 5 A

Q = 72 вар

Q = 32 вар


Практическая работа №9

Расчет трехфазных электрических цепей


Задача № 1. Каждая фаза трехфазного симметричного потребителя (электродвигатель переменного тока) рассчитана на фазное напряжение Uф и имеет активное Rф и индуктивное xф сопротивления. Номинальное напряжение сети Uном 1. Выбрать схему соединения потребителя в зависимости от номинального напряжения сети Uном 1 (звездой или треугольником) и начертить ее. Определить активную Р, реактивную Q и полную S мощности, расходуемые потребителем. Вычислить потреб­ляемый линейный ток. Начертить векторную диаграмму.

Как нужно соединить фазы потребителя (звездой или треугольни­ком) для включения его в сеть с номинальным напряжением Uном 2? Начертить схему соединения потребителя, вычислить линейные токи в проводах при таком включении. Данные для своего варианта взять из табл.1.

Таблица 1.

Номер варианта

Uф, В

Rф, Ом

xф, Ом

Uном 1, B

Uном 2, B

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

220

380

127

220

380

127

380

220

127

220

8,5

17

34

4,25

5,4

13,5

7,2

18

22,5

10,2

5,25

10,5

21

2,6

2,6

6,55

3,5

8,7

10,9

6,3

380

380

220

220

660

127

660

380

220

220

220

660

127

380

380

220

380

220

127

380


З
адача № 2. В трехфазную четырехпроводную сеть включили трехфазную сушильную печь, представляющую собой симметричную активно-индуктивную нагрузку с сопротивлениями Rп и xп, и лампы накаливания мощностью Ря каждая. Обмотки печи соединены треугольником лампы накаливания - звездой. Количество ламп в каждой фазе пА, пВ и пС задано. Номинальное напряжение сети Uнoм. Схема сети приве­дена на рисунке. Определить показания амперметров А1, А2, АЗ, А4, А5 и вольтметра Vл, Начертить в масштабе векторную диаграмму цепи. Для соединения ламп накаливания, из которой найти числовое значение тока в нулевом проводе I0 (показание амперметра А0), Данные для своего варианта взять из табл. 2.

Таблица 2

Номер варианта

Rn

Ом

хn

Ом

Рл

Вт

nA

шт

nВ

шт

nС

шт

Uном

В

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

4

6

12

3

8

18

32

8

4

24

3

8

16

4

6

12

24

6

3

32

200

300

500

200

150

300

500

150

300

200

50

40

20

80

100

50

30

80

60

40

80

30

40

50

60

70

40

100

40

80

30

60

30

40

50

40

60

50

30

80

380

220

380

220

220

380

380

220

380

220


ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 10

Расчет параметров асинхронного электродвигателя


Цель:

1.    Научиться пользоваться справочными данными и расчетными формулами 2.    Научиться пользоваться вычислительной техникой

 


Общие сведения

 

Решаемая на практическом занятии задача направлена на определение основных параметров асинхронного электродвигателя. Для ее решения необходимо знать устройство и принцип действия асинхронного двигателя и зависимости между электрическим величинами, характеризующими его работу.

Перед решением задачи изучите соответствующий теоретический материал и рассмотрите типовой пример.

При частоте напряжения питающей сети 50 Гц возможные синхронные частоты вращения магнитного поля статора: 3000, 1500, 1000, 750, 600 об/мин и т.д. Тогда при частоте вращения ротора n2 = 950 об/мин из приведенного выше ряда выбираем ближайшую к ней частоту вращения поля n1 = 1000 об/мин. Тогда можно определить скольжение ротора, даже не зная числа пар 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. 1). 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 IР23, для закрытых двигателей исполнения IР44 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, M, 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 па открытом воздухе, 3 — для закрытых неотапливаемых помещений.

Например. Необходимо 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. Трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором типа 4АР160Б6УЗ имеет номинальные данные: мощность Рном= 11 кВт; напряжение Uном = 380 В; частота вращения ротора п2= 975 об/мин; к.п.д. ηном = 0,855; коэффициент мощности cosφном = 0,83; кратность пускового тока Iп/Iном = 7; кратность пускового момента Мп/Мном = 2,0; способность к перегрузке Mmax/Mном = 2,2. Частота тока в сети f1 = 50 Гц.

Определить: 1) потребляемую мощность; 2) номинальный, пусковой и максимальный вращающие моменты; 3) номинальный и пусковой токи; 4) номинальное скольжение; 5) частоту тока в роторе. Расшифровать его условное обозначение. Оценить возможность пуска двигателя при номинальной нагрузке, если напряжение в сети при пуске снизилось на 20%?

Решение.

1.    Мощность, потребляемая из сети

2.Номинальный момент, развиваемый двигателем:

3.Максимальный и пусковой моменты:

4.Номинальный и пусковой токи:

5.Номинальное скольжение

6.Частота тока в роторе

7.Условное обозначение двигателя расшифровываем так: двигатель четвертой серии, асинхронный, с повышенным скольжением (буква Р), высота оси вращения 160 мм, размеры корпуса по длине S (самый короткий), шестиполюсный, для умеренного климата, третья категория размещения.

8.При снижении напряжения в сети на 20% на выводах двигателя остается напряжение 0,8 Uном. Так как момент двигателя пропорционален квадрату напряжения, то

Отсюда

,

что больше  . Таким образом, пуск двигателя возможен.

 

Порядок выполнения работы:

 1. Отметьте в отчете наименование и цель занятия.

2. Отметьте в отчете исходные условия задачи и заданную схему.

Условия задачи и схемы цепей приведены в приложении.

3. Выполните предложенное задание. По необходимости, при выполнении задания практической работы, повторите теоретический материал и примеры, подобные заданию практической работы.

4. Оформите отчет по практической работе.

 




Приложение.

Для привода рабочей машины применяется  трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором. Используя данные для своего варианта, указанные в таблице 1, определить:

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

Расшифровать его условное обозначение. Оценить возможность пуска двигателя при номинальной нагрузке, если напряжение в сети при пуске снизилось на 20%?

 

Таблица 1.

Номер варианта

Тип двигателя

Pном2,

кВт

n2, об/мин

сosφном

ηном

1

4Al00S2У3

4

2880

0,89

7,5

2,0

2,2

0,86

2

4A100L2У3

5,5

2880

0,91

7,5

2,0

2,2

0,87

3

4А112М2СУЗ

7,5

2900

0,88

7,5

2,0

2,2

0,87

4

4Л132М2СУЗ

11

2900

0,9

7,5

1,6

2,2

0,88

5

4А90L4УЗ

2,2

1400

0,83

6,0

2,0

2,2

0,8

6

4A100S4УЗ

3

1425

0,83

6,5

2,0

2,2

0,82

7

4А100L4У3

4,0

1425

0,84

6,5

2,2

2,2

0,84

8

4A112М4СУ1

5,5

1450

0,85

7,0

2,0

2.2

0,85

9

4А132М4СУ1

11

1450

0,87

7,5

2,0

2,2

0,87

10

4AP160S4У3

15

I465

0,87

7,5

2,0

2,2

0,865

11

4АР160М4У3

18,5

1465

0,87

7,5

2,0

2,2

0,885

12

4AP180S4У3

22

1460

0,87

7,5

2,0

2,2

0,89

13

4АР180М4У3

30

1460

0,87

7,5

2,0

2,2

0,9

14

4А100L6У3

2,2

950

0,73

5,5

2,0

2,0

0,81

15

4АР160S6У3

11

975

0,83

7,0

2,0

2,2

0,855

16

4АР160М6УЗ

15

975

0,83

7,0

2,0

2,2

0,875

17

4АР180М6УЗ

18,5

970

0,8

6,5

2,0

2,2

0,87

18

4A250S6У3

45

985

0,89

6,5

1,2

2,0

0,92

19

4А250М6УЗ

55

985

0,89

7,0

1,2

2,0

0,92

20

4АН250М6УЗ

75

985

0,87

7,5

1,2

2,5

0,93

21

4А100L8УЗ

1,5

725

0,65

6,5

1,6

1,7

0,74

22

4AP160S8У3

7,5

730

0,75

6,5

1,8

2,2

0,86

23

4А250S8УЗ

37

740

0,83

6,0

1,2

1,7

0,9

24

4А250М8УЗ

45

740

0,84

6,0

1,2

1,7

0,91

25

4АН250М8УЗ

55

740

0,82

6,0

1,2

2,0

0,92

 



Практическая работа №11

Расчет параметров генераторов


ЦЕЛЬ: рассчитать ток генератора в номинальном режиме, ЭДС генератора, номинальное изменение напряжения, ток в обмотке возбуждения, ток в цепи якоря при номинальной нагрузке.


Генератор постоянного тока имеет: номинальную мощность P2; номинальное напряжение U; частоту вращения n ; номинальный ток генератора I ; ток в цепи возбуждения IВ; ток в цепи якоря IЯ; сопротивление обмоток цепи обмотки возбуждения RВ; сопротивление в цепи якоря RЯ , приведенное к рабочей температуре; ЭДС якоря E ; электромагнитный момент при номинальной нагрузке Mэм ; электромагнитная мощность Pэм ; мощность приводного двигателя P1; КПД в номинальном режиме η.

Определить: для выбранного варианта значения параметров генератора постоянного тока, не указанные в таблицах 1, 2.

Таблица 1

Параметры генератора


№

P2

кВт

U

В

n

об/мин

I

А

IВ

А

IЯ

А

RВ ,

Ом

RЯ

Ом

1

24

230

1450

–

–

–

150

0,3

2

–

110

3000

–

–

17

Нет

0,55

3

–

220

1000

15,6

Нет

–

Нет

1

4

–

230

–

87

–

–

100

0,15

5

–

110

2000

25

–

–

Нет

–

6

–

220

630

80

Нет

–

Нет

0,144

7

–

460

–

–

4

–

–

–

8

–

110

3000

95

–

–

Нет

–

9

–

220

630

–

Нет

80

Нет

0,144

10

18

230

1500

–

–

80

–

–

11

–

110

3000

–

–

21,5

Нет

–

12


220

460

–

Нет

405

5,5

0,008

13

45

–

1000

97,8

–

–

92

–

14

–

110

4000

260

–

–

Нет

–

15

–

220

1000

–

Нет

16

0,8

0,9

16

–

110

3600

–

1,8

34

–

–

17

–

110

4000

–

–

15

Нет

–

18

–

220

1000

15,6

Нет

–

Нет

1

19

–

230

–

90

–

–

90

0,2

20

–

110

3000

–

–

170

Нет

–

21

–

220

630

–

Нет

175

4,6

–

22

20

230

1450

–

–

92,5

–

–

23

–

110

3000

95

–

–

Нет

–

24

–

220

460

405

Нет

–

Нет

0,009

25

–

110

3000

–

1,5

12

–

–










Таблица 2

Параметры генератора

№

E В

Mэм Н·м

Pэм кВт

P1 кВт

η %

Способ возбуждения

1

–

171

–

–

90

параллельное

2

–

–

–

–

89

последовательное

3

–

–

–

–

87

независимое

4

–

280

–

23

–

параллельное

5

–

15

–

–

82

последовательное

6

–

–

18,52

–

87

независимое

7

480

525

55

–

88

параллельное

8

–

37,5

–

–

85

последовательное

9

–

–

–

–

86

независимое

10

240

–

–

21

–

параллельное

11

–

7,8

–

–

89

последовательное

12

–

–

–

–

85

независимое

13

477

–

–

–

88

параллельное

14

–

72

–

–

88

последовательное

15

–

–

–

–

85

независимое

16

–

10,5

–

–

85

параллельное

17

–

4,5

–

–

80

последовательное

18

–

–

–

–

88

независимое

19

–

280

–

25

–

параллельное

20

–

62

–

–

90

последовательное

21

–

–

42,52

–

82

независимое

22

235

–

–

23

–

параллельное

23

–

35

–

–

89

последовательное

24

–

–

–

–

80

независимое

25

–

–

1,4

–

75

параллельное


Примеры решения задач

Пример 1. Генератор постоянного тока параллельного возбуждении имеет номинальную мощность P2 =10 кВт; номинальное напряжение U = 230 В; частоту вращения n =1450 об/мин; сопротивление обмоток цепи обмотки возбуждения RВ =150 Ом; сопротивление обмоток

якоря RЯ = 0,3 Ом; КПД в номинальном режиме η = 86,5 %. Падением напряжения в щеточном контакте пренебречь.

Определить: ток генератора, ток в цепи возбуждения, ток в цепи якоря, ЭДС якоря, электро-

магнитный момент, электромагнитная мощность, мощность приводного двигателя. Генератор работает при номинальной нагрузке.

Решение:

Ток генератора:  

Ток в обмотке возбуждения: IВ = 

Ток в цепи якоря: IЯ = I + IВ = 43,5 +1,5 = 45А.

ЭДС якоря: E =U + IЯ ⋅ RЯ = 230 + 45 ⋅ 0,3 = 243,5 В.

Электромагнитная мощность: Pэм = E ⋅ IЯ = 243,5⋅ 45 =10957 Вт .

Электромагнитный момент: M эм= 9,55 

Мощность приводного двигателя: P1= 


Пример 2. В генераторе постоянного тока независимого возбуждения с номинальным напряжением U = 440 В установился ток I = 64 А при частоте якоря n = 2800 об/мин. В новом режиме работы нагрузка и магнитный поток не изменились, но частота якоря стала

n* = 740 об/мин.

Определить напряжение и ток в генераторе в новом режиме.

Решение:

В генераторе независимого возбуждения ток генератора равен току якоря, т.е. I = IЯ .

В номинальном режиме:

Напряжение на нагрузке U = I ⋅ RН .

ЭДС якоря E =U + I ⋅ RЯ = I ⋅ RН + I ⋅ RЯ , с другой стороны E = СЕ ⋅ п ⋅Ф.

Получили: I ⋅ RН + I ⋅ RЯ = СЕ ⋅ п ⋅Ф.

В новом режиме, соответственно:

E* =U* + I* ⋅ RЯ = I* ⋅ Rн + I* ⋅ RЯ = СЕ ⋅ п* ⋅ Ф.

Возьмем отношение, полученных уравнений и получим:

I*= A и

U* = B


Пример 3. В электродвигателе постоянного тока с параллельным возбуждением, имеющим номинальные данные: мощность на валу P2 =130 кВт ; напряжение U = 220 В; ток, потребляемый из сети I = 640 А; частоту вращения n = 600 об/мин; сопротивление цепи обмотки возбуждения RВ = 43 Ом; сопротивление обмотки якоря RЯ = 0,007 Ом.

Определить номинальные суммарные и электрические потери в обмотках.

Решение:

Ток в обмотке возбуждения: IВ = 

Ток в цепи якоря: IЯ = I − IВ = 640-5,116 = 634,884 A.

Электрические потери мощности

в цепи якоря: ΔPэл Я = IЯ2 ⋅ RЯ = 634,8842 ⋅ 0,007 = 2821,544 Вт;

в обмотке возбуждения:

ΔP эл B = I B2 ⋅ R B =U ⋅ I B = 220 ⋅5,116=1125,52 Вт .

Суммарные потери мощности:

ΣΔP = ΔPэл B + ΔPэл Я =1125,52 + 2821,544 = 3947,064 Вт .


Пример 4. Двигатель постоянного тока последовательного возбуждения включен в сеть с напряжением U = 220 В при номинальном вращающем моменте M =101,7 Н⋅м развивает частоту вращения якоря n = 750 об/мин. КПД двигателя η = 75 %; сопротивление цепи обмотки возбуждения RВ = 0,197 Ом; сопротивление обмотки якоря RЯ = 0,443 Ом. Пуск двигателя осуществляется при пусковом реостате R пуск =1,17 Ом. Пусковой ток приводит к увеличению магнитного потока в 1,2 раза.

Определить номинальные мощность на валу, электромагнитную и потребляемую мощности; суммарные потери в двигателе; пусковой ток и пусковой момент.

Решение:

Мощность на валу: P2= M  

Потребляемая мощность: P1= 10644,4 Вт

Суммарные потери: ΣΔP = P1 – P2 =10644,4 − 7983,45 = 2660,95 Вт.

Т.к. двигатель с последовательным возбуждением, тогда ток якоря находим:

IЯ = IВ =I = 

ЭДС якоря: E =U − I ⋅ (RЯ + RВ ) = 220 − (0,443 + 0,197) ⋅ 48,38 =189,04 В.

Электромагнитная мощность: Pэм = E ⋅ I =189,04 ⋅ 48,38 = 9145,6 Вт .

Пусковой ток:  пуск = 

Номинальный момент: М = CМ ⋅Ф⋅ I =101,7 ,

пусковой момент: М пуск = CМ ⋅Фпуск ⋅ Iпуск = CМ ⋅1,2⋅Ф⋅ Iпуск .

Возьмем отношение, полученных уравнений и получим:

М пуск = 

Кратность

пускового тока:  

пускового момента:   = 3