|
Читайте также: |
Задача 1. Вычертить схему и рассчитать основные электрические параметры однополупериодного выпрямителя с активным сопротивлением нагрузки Rн при питании oт источника синусоидального напряжения U:
1. Среднее значение выпрямленного напряжения и тока Uн ср и Iн ср.
2. Среднюю мощность нагрузочного устройства Рн ср.
3. Амплитуду основной гармоники выпрямленного напряжения Uосн m.
4. Коэффициент пульсаций р выпрямленного напряжения.
5. Действующее значение тока нагрузки I.
6. Полную мощность S источника питания.
7. Активную мощность Р в сопротивлении нагрузки.
8. Коэффициент мощности cosj выпрямителя.
Необходимые для расчета данные выбирают по шифру зачетной книжки студента. По последней цифре шифра определяется сопротивление нагрузки Rн. Пo двум последним цифрам шифра определяется значение напряжения U. Если последняя или предпоследняя цифра равна нулю, то вместо нуля подставляется цифра пять.
Пример решения задачи 1
| Дано: U= 10 В; Rн= 1 Ом. | 
|
| Определить: Uн ср; Iн ср; Uосн m; p; I; S; P; cosj |
Решение
Однополупериодный выпрямитель состоит из трансформатора ТV, к вторичной обмотке которого последовательно присоединены диод VD и нагрузочное сопротивление Rн.
Расчет выполняем при следующих допущениях у диода прямое сопротивление равно нулю, а обратное сопротивление равно бесконечности.
1. Среднее значение выпрямленного напряжения определяем по выражению
В.
Среднее значение выпрямленного тока
; 
А.
2. Средняя мощность нагрузочного устройства
; 
Вт.
3. Амплитуду основной гармоники выпрямленного напряжения определяем из разложения в ряд Фурье выходного напряжения однополупериодного выпрямителя:
,
откуда следует, что амплитуда основной (первой) гармоники выпрямленного напряжения
, т. е. 
В.
4. Коэффициент пульсации, который дает количественную оценку формы выпрямленного напряжения (т.e. оценку качества выпрямления), определяем как отношение амплитуды основной (первой) гармоники выпрямленного напряжения к среднему значению выпрямленного напряжения:
.
5. Действующее значение тока нагрузки
; 
А.
6. Полная мощность источника питания
; 
ВА,
что превышает почти в 3,5 раза среднюю мощность нагрузочного устройства: 
. Таким образом, в данной схеме трансформатор используется не полностью, т. к. ток во вторичной обмотке протекает только в течение полупериода.
7. Активная мощность в сопротивлении нагрузки
; 
Вт
8. Коэффициентмощности выпрямителя
; 
.
Задача 2. Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором включен в сеть на номинальное напряжение 380 В. Технические данные электродвигателя приведены в табл. 3.1. В Примечании 1 к этой таблице указано, как выбирать номер варианта по шифру зачетной книжки.
Определить:
1. Номинальный ток Iн.
2. Номинальный момент Мн.
3. Пусковой ток Iпуск, пусковой Мпуск и максимальный Мmax моменты.
4. Мощность Р1, потребляемую двигателем из сети при номинальной нагрузке.
5. Полные потери Δ Рн в двигателе при номинальной нагрузке.
6. Построить механическую характеристику двигателя n=f (M).
7. С учетом каталожных данных нанести на график механической характеристики двигателя пусковой, максимальный и номинальный моменты и уточнить характеристику.
Пример решения задачи 2
| Дано: | Uн=380 В Двигатель 4А80В4, технические данные при nc= 1500 об/мин | |
| Номинальная мощность | Pн= 1,5 кВт; | |
| Коэффициент полезного действия | hн= 77%; | |
| Коэффициент мощности | cos jн= 0,83; | |
| Номинальное скольжение | sн= 5,8%; | |
| Критическое скольжение | Sкр= 34,5%; | |
| Кратность пускового тока | Iпуск/Iн= 5; | |
| Кратность пускового момента | Мпуск/Мн= 2. | |
| Определить: | Iн; Мн; Iпуск; Мпуск, Мmax, Р1; Δ Рн | |
| Построить: | n=f (M) |
Решение:
1. Номинальный ток двигателяопределяем по формуле
,
в которой значение номинальной мощности– в ваттах, а КПД - в относительных единицах.
Вычисляем: 
А.
2. Номинальный момент двигателя
,
| где | Рн – номинальная мощность двигателя, кВт; nн – номинальная скорость вращения ротора, об/мин. |
Номинальную скорость nн вычисляем по формуле:
,
| где | nс – скорость вращения магнитного поля статора, об/мин; sн – номинальное скольжение в долях единицы. |
Вычисляем: 
об/мин;
Нм.
3. Пусковой ток, пусковой и максимальный (критический) моменты определяем по соответствующим отношениям к номинальным значениям согласно каталожным данным:
А;
Нм;
Нм.
4. Мощность, потребляемая двигателем из сети, больше его номинальной мощности на величину потерь в двигателе, которые определяют его КПД 
, откуда
, 
кВт.
5. Полные потери в двигателе при номинальной нагрузке
; 
кВт.
6. Механическую характеристику двигателя n=f (M)строим, пользуясь формулой:
,
где sкр – критическое скольжение, при котором двигатель развивает максимальный (критический) момент;
s – текущие скольжения, за которые принимаем несколько значений от 0 до 1 (в том числе значения sн и sкр).
Скорость п вращения ротора (вала) определяем по скольжению:
.
Таблица 2.1.
Варианты к задаче 2
| Номер варианта | Типоразмер электродвигателя | Основные технические данные электродвигателей | |||||||
| мощ-ность Рн, кВт. | КПД h, % | коэффициент мощности cos jн | номинальное скольжение sн, % | критичес-кое скольжение sк, % | кратность пускового тока Iпуск / Iн | кратность пускового момента Мпуск / Мн | перегру-зочная способ-ность Мmax / Мн | ||
| При n 0=3000 об/мин | |||||||||
| 4А63А2 | 0,37 | 70,0 | 0,86 | 8,3 | 50,5 | 4,5 | 2,0 | 2,2 | |
| 4А63В2 | 0,55 | 73,0 | 0,86 | 8,5 | 54,5 | 4,5 | 2,0 | 2,2 | |
| 4А71А2 | 0,75 | 77,0 | 0,87 | 5,9 | 38,0 | 5,5 | 2,0 | 2,2 | |
| 4А71В2 | 1,1 | 77,5 | 0,87 | 6,3 | 39,0 | 5,5 | 2,0 | 2,2 | |
| 4А80А2 | 1,5 | 81,0 | 0,85 | 4,2 | 35,5 | 6,5 | 2,1 | 2,6 | |
| 4А80В2 | 2,2 | 83,0 | 0,87 | 4,3 | 38,0 | 6,5 | 2,1 | 2,6 | |
| 4А90L2 | 3,0 | 84,5 | 0,88 | 4,3 | 32,5 | 6,5 | 2,1 | 2,5 | |
| 4A100S2 | 4,0 | 86,5 | 0,89 | 3,3 | 28,0 | 7,5 | 2,0 | 2,5 | |
| 4A100L2 | 5,5 | 87,5 | 0,91 | 3,4 | 29,0 | 7,5 | 2,0 | 2,5 | |
| 4A112M2 | 7,5 | 87,5 | 0,88 | 2,5 | 17,0 | 7,5 | 2,0 | 2,8 |
Продолжение таблицы 2.1.
| Номер варианта | Типоразмер электродвигателя | Основные технические данные электродвигателей | |||||||
| мощ-ность Рн, кВт. | КПД h, % | коэффициент мощности cos jн | номинальное скольжение sн, % | критичес-кое скольжение sк, % | кратность пускового тока Iпуск / Iн | кратность пускового момента Мпуск / Мн | перегру-зочная способ-ность Мmax / Мн | ||
| При n 0=1500 об/мин | |||||||||
| 4A71A4 | 0,55 | 70,5 | 0,70 | 7,3 | 39.0 | 4.5 | 2.0 | 2.2 | |
| 4A71B4 | 0,75 | 72,5 | 0,73 | 7,5 | 40.0 | 4.5 | 2.0 | 2.2 | |
| 4A80A4 | 1,1 | 75,0 | 0,81 | 5,4 | 34.0 | 5.0 | 2.0 | 2.2 | |
| 4A80B4 | 1,5 | 77,2 | 0,83 | 5,8 | 34.5 | 5.0 | 2.0 | 2.2 | |
| 4A90L4 | 2,2 | 88,0 | 0,83 | 5,1 | 33.0 | 6.0 | 2.1 | 2.4 | |
| 4A100S4 | 3,0 | 82,0 | 0,83 | 4,4 | 31.0 | 6.0 | 2.0 | 2.4 | |
| 4A100L4 | 4,0 | 84,0 | 0,84 | 4,6 | 31.5 | 6.0 | 2.0 | 2.4 | |
| 4A11M4 | 5,5 | 85,5 | 0,85 | 3,6 | 25.0 | 7.07 | 2.0 | 2.2 | |
| 4A132S4 | 7,5 | 87,5 | 0,86 | 2,9 | 19.5 | 7.5 | 2.2 | 3.0 | |
| 4A132M4 | 11,0 | 87,5 | 0,87 | 2,9 | 19.5 | 7.5 | 2.2 | 3.0 |
Примечания:
1. Номер варианта выбирается по последним двум цифрам шифра. Если эта цифра больше 20, то чтобы получить номер варианта надо вычесть 20, 40, 60, или 80.
2. В обозначении типоразмера электродвигателя цифры и буквы обозначают:
4 – порядковый номер серии электродвигателей;
А – род двигателя – асинхронный,
Двухзначная или трехзначная цифра – высота оси вращения;
S, M, L – условная длина станины;
А или В – длина сердечника статора (отсутствие данных букв означает, что двигатель изготовляется с одной длиной сердечника в установочном размере);
2 или 4 – число полюсов.
Вычисленные для построения механической характеристики величины заносим в табл. 2.2.
Таблица 2.2
Расчетные данные для построения механической характеристики
| s | 0,01 | 0,058 | 0,1 | 0,2 | 0,345 | 0,5 | 0,6 | 0,8 | |
| n | |||||||||
| М | 1,3 | 7,3 | 11,9 | 19,3 | 22,3 | 20,9 | 19,3 | 16,2 | 13,8 |
Строим расчетную механическую характеристику (см. рис. 2.1), выбрав масштабы по скорости (mн= 200 
) и моменту (тM = 2Нм/см).
Рис. 2.1. Механическая характеристика двигателя
Задача 3. Однофазный трансформатор имеет следующие номинальные данные:
мощность Sн;
высшее напряжение U 1 н ;
низшее напряжение U 2 н .
Кроме того, заданы величины: мощность потерь холостого хода Р 0; процентное значение напряжения короткого замыкания ик =5%; коэффициент мощности при коротком замыкании cos j 1 к ; коэффициент мощности вторичной обмотки cos j 2.
Определить:
1. Номинальные токи I 1 н и I 2 н .
2. Коэффициент трансформации k.
3. Коэффициент полезного действия трансформатора h при значениях коэффициента нагрузки b= 0,1; 0,5; 0,75; 1,0; 1,25.
4. Построить график зависимости h=f (b).
Исходные данные выбираются из таблицы 2.3 по последней цифре шифра зачетной книжки студента.
Таблица 2.3
Исходные данные кзадаче 3
| Величина | Последняя цифра шифра | |||||||||
| Sн, кВА | ||||||||||
| U1н, кВ | ||||||||||
| U 2 н , В | ||||||||||
| P 0, Вт | ||||||||||
| uк,% | 4,5 | 4,5 | 4,5 | 4,5 | 4,5 | 4,5 | 5,5 | 5,5 | 5,5 | 5,5 |
| cos j 1 к | 0,55 | 0,52 | 0,48 | 0,435 | 0,415 | 0,345 | 0,291 | 0,28 | 0,272 | 0,241 |
| cos j 2 | 0,8 | 0,9 | 0,7 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 0,7 | 0,6 | 0,8 |
Пример решения задачи 3.
Дано: Sн= 5000 кВА; U 1 н = 35 кВ; U 2 н =400 В; Р 0 = 1400 Вт; uк =5%; cosj 1 к =0,018; cos j 2 = 0,8. Определить: I 1 н , I 2 н , k, h при b =0,1; 0,5; 0,75; 1,0; 1,25; построить график зависимости h=f (b).
Решение
1. Номинальные токи в обмотках:
; 
А;
; 
А.
2. Коэффициент трансформации 
,
где Е 1 и Е 2 – действующие значения ЭДС первичной и вторичной обмоток, В.
В режиме холостого хода 
и 
. Поэтому можно принять, что 
, т.е. 
.
З. КПД трансформатора при любой нагрузке определяют по формуле:
,
где 
– коэффициент нагрузки, определяемый как отношение тока во вторичной обмотке к номинальному току вторичной обмотки;
Р 0 и Рк - потери мощности при холостом ходе и коротком замыкании, Вт.
Мощность потерь при коротком замыкании определяем по формуле:
,
где 
А;
В - напряжение короткого замыкания.
Вычисляем мощность потерь при коротком замыкании:
Вт.
Вычисляем КПД трансформатора при 
и заданных значениях коэффициента нагрузки b.
При b 1 = 0,1:
.
При b 2 = 0,5:
.
При b 3 = 0,75:
.
При b 4 = 1:
.
При b 5 = 1,25:
.
4. По результатам расчетов строим график зависимости h=f (b).
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основной
1. Герасимов В.Г. Электротехника и электроника. Электромагнитные устройства и электрические машины (2-ая книга из 3-х) (2-е изд.). Учебник для ВУЗов. - М.: ООО «Торгово-Издательский Дом «Арис» ISBN: 978-5-904673-09-3, 2010. - 272 с.
2. Немцов М. В. Электротехника и электроника [Текст]: учебник для вузов. – М.: Высш. шк., 2007. - 560 с.
3. Бородин И.Ф. Основы электроники. – М.: КолосС, 2009. - 207 с.
4. Иванов И.И., Соловьев Г.И. Электротехника: Учебное пособие. 6-е изд., стер. — СПб.: Издательство «Лань», 2009. — 496 с.: ил.
Дополнительный
5. Копылов И.П. Электрические машины. - М.: Логос, 2000. - 607 с. ISBN: 5-06-003841-6.8.
6. Борисов Ю.М., Липатов Д.И., Зорин ЮН. Электротехника. - М.: Энергоатомиздат, 1985.
7. Справочное пособие по электротехнике и основам электроники / под ред. В.Г. Герасимова. - М.: Высш. шк., 1987.
8. Волынский В.А., Зейн Е.Н., Шатерников В.Е. Электротехника. - М.: Энергоатомиздат, 1987.
9. Забродин Ю.С. Промышленная электроника. - М.: Высш. шк., 1982.
10. Основы промышленной электроники / под ред. В.Г. Герасимова. - М.: Высш. шк., 1986.
Дата добавления: 2015-08-18; просмотров: 68 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА | | | Выполнение работы |