ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ (ЗАДАЧИ 1-3)

АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИК ТРАНСФОРМАТОРОВ

И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

 

 

Задания и методические указания к выполнению

контрольной работы по курсу «Электромеханика»

для студентов специальности 140211 «Электроснабжение»

 

Курган 2007

 

 

Кафедра: «Энергетики и технология металлов»

 

 

Дисциплина: «Электромеханика» (специальность 140211)

 

 

Составил: доцент, канд. техн. наук Мошкин В. И.

 

Утверждены на заседании кафедры 30 августа 2007 г.

 

Рекомендованы методическим советом университета

«__»________2007 г.

 

ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ОФОРМЛЕНИЮ

КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

 

Учебным планом по дисциплине «Электромеханика» предусмотрена одна контрольная работа. Задачи контрольной работы имеют 100 вариантов, отличающихся друг от друга схемами и числовыми значениями данных величин. Вариант, подлежащий решению, определяется преподавателем, либо определяется двумя последними цифрами номера зачетной книжки.

1.1 Каждая работа должна выполняться в формате А4, на титульном листе которого должны быть указаны Ф.И.О. студента, его шифр и вариант задания. При оформлении следует пользоваться положениями ГОСТ 7.32-2001 "Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Отчет о научно-исследовательской работе. Общие требования к текстовым документам". Условие задачи должно быть сформулировано достаточно полно и четко.

1.2 Основные положения решения должны иметь объяснения. Решение должно иллюстрироваться схемами и графиками, векторными диаграммами.

На схемах должны быть показаны положительные направления токов.

1.3 Графическая часть работы (электрические схемы) должна быть выполнена аккуратно с помощью чертежного инструмента или с помощью графических редакторов на компьютере с соблюдением ГОСТ 2.722-68 -2.755-74 на условные графические обозначения элементов схем. Графики и диаграммы должны выполняться с обязательным соблюдением масштаба. Его следует выбирать так, чтобы на 1 см длины приходилось 1 ^. 10ⁿ, 2 ^. 10ⁿ или 5 ^. 10ⁿ единиц измерения физической величины, где n = 0,1,2,... Градуировка осей должна выполняться, начиная с нуля, равномерно. Числовые значения координат точек, по которым строятся кривые, приводить не следует.

1.4 Должен выдерживаться следующий порядок записей при вычислениях: сначала записывается формула, затем подставляются числовые значения величин, входящих в формулу, без каких-либо преобразований, затем - результат с указанием единиц измерения. Вычисления следует вести с точностью до 3-4-х значащих цифр.

1.5 Контрольная работа должна содержать список литературы, использованной при работе над заданием, дату и подпись студента.

1.6 Контрольная работа, выполненная не по варианту, а также

оформленная неаккуратно и написанная неразборчиво, не рецензируется.

 

ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ (ЗАДАЧИ 1-3)

 

Задача 1. (варианты 01-100). Для трехфазного трансформатора, параметры которого приведены в табл.1, определить коэффициенты трансформации; номинальные токи в обмотках трансформатора; параметры Т - образной схемы замещения, угол магнитных потерь d. Построить внешние характеристики U₂ = f(b) для cos j₂ = 1 и cos j₂ = 0,8 (для нечетных вариантов j₂ > 0, для четных - j₂ < 0), задаваясь следующими значениями коэффициента нагрузки b = 0; 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,25. Определить характер нагрузки (величину и знак фазового угла j₂), при котором напряжение U₂ на зажимах вторичной обмотки не будет зависеть от коэффициента нагрузки b и для этого случая построить график зависимости КПД от нагрузки h = f(b) при изменении b от 0 до 1,25 через 0,25. Начертить электрическую схему соединения обмоток трансформатора /1-4; 7-9; 11/.

 

Таблица 1

Исходные данные трехфазных трансформаторов

 

N вар.	Номинальн. мощность Sном., кВ × А	Напряжения ВН/НН, кВ	Схема соединения обмоток	Ток холостого хода i0, %	Напряжен к.з. uк, %	Мощность холостого хода Ро, Вт	Мощность к.з. Рк, Вт
		10 / 0,4		3,2	4,5
02		10 / 0,4		3,0	4,5
		10 / 0,4		2,8	4,5
04		10 / 0,4		2,6	4,5
		10 / 0,4		2,3	4,5
		10 / 0,4		2,2	5,5
07		10 /0,4		2,1	4,5
08		10 / 0,4		2,0	5,5
09		6 / 0,4		2,0	5,5
10		10 / 0,4		2,0	5,5
11		3 / 0,4		2,0	5,5
12		10 / 0,69		2,0	5,5
13		10 / 0,4		2,0	5,5
14		10,5 / 0,4		2,0	5,5
15		10 / 3,15		2,0	5,5
16		13,8 / 4,33		2,0	5,5
17		6 / 0,4		1,4	5,5
18		6 / 0,69		1,4	5,5
19		6 / 0,525		1,4	5,5
20		6 / 3,15		1,4	5,5
21		10 / 0,4		1,4	5,5
22		10 / 0,69		1,4	5,5

 

Продолжение таблицы 1

N вар.	Номинальн. мощность Sном., кВ × А	Напряжения ВН/НН, кВ	Схема соединения обмоток	Ток холостого хода i0, %	Напряжен. к.з. uк, %	Мощность холостого хода Ро, Вт	Мощность к.з. Рк, Вт
23		10 / 0,525		1,4	5,5
24		10 / 3,15		1,4	5,5
25		10 / 6,3		1,4	5,5
26		6 / 0,4		1,3	5,5
27		6 / 0,69		1,3	5,5
28		6 / 3,15		1,3	5,5
29		10 / 0,69		1,3	5,5
30		10 / 0,4		1,3	5,5
31		35 / 0,4		2,4	6,5
32		35 / 0,4		2,6	6,5
33		35 / 0,4		4,0	6,5
34		35 / 0,69		4,0	6,5
35		35 / 0,4		3,5	6,5
36		35 / 0,69		3,5	6,5
37		35 / 0,4		3,0	6,5
38		35 / 0,69		3,0	6,5
39		35 / 6		1,4	6,5
40		35 / 0,48		1,4	6,5
41		35 / 11		1,4	6,5
42		35 / 3,15		1,3	6,5
43		35 / 11		1,3	6,5
44		35 / 13,8		1,3	6,5
45		35 / 4,33		1,0	6,5
46		35 / 7,98		1,0	6,5
47		35 / 13,9		1,0	6,5
48		35 / 6,3		0,8	7,5
49		35 / 10,5		0,8	7,5
		35 / 11		1,5	6,5
51		35 / 0,69		4,0	6,5
52		35 / 0,4		3,5	6,5
53		35 / 0,69		3,5	6,5
		35 / 0,4		3,0	6,5

 

Продолжение таблицы 1

N вар.	Номинальн. мощность Sном., кВ × А	Напряжения ВН/НН, кВ	Схема соединения обмоток	Ток холостого хода i0, %	Напряжен. к.з. uк, %	Мощность холостого хода Ро, Вт	Мощность к.з. Рк, Вт
55		35 / 0,69		3,0	6,5
56		35 / 6		1,4	6,5
57		35 / 0,48		1,4	6,5
58		35 / 11		1,4	6,5
59		35 / 3,15		1,3	6,5
60		35 / 11		1,3	6,5
61		35 / 13,8		1,3	6,5
62		35 / 4,33		1,0	6,5
63		35 / 7,98		1,0	6,5
64		35 / 13,9		1,0	6,5
65		35 / 6,3		0,8	7,5
66		35 / 10,5		0,8	7,5
67		35 / 13,8		0,8	7,5
		35 / 0,69		4,0	6,5
69		35 / 0,4		3,5	6,5
70		35 / 0,69		3,5	6,5
71		35 / 0,4		3,0	6,5
72		35 / 0,69		3,0	6,5
73		35 / 6		1,4	6,5
74		35 / 0,48		1,4	6,5
75		35 / 11		1,4	6,5
76		35 / 3,15		1,3	6,5
		35 / 11		1,3	6,5
78		35 / 13,8		1,3	6,5
		35 / 4,33		1,0	6,5
80		35 / 7,98		1,0	6,5
		35 / 13,9		1,0	6,5
82		35 / 6,3		0,8	7,5
83		35 / 10,5		0,8	7,5
84		35 / 13,8		0,8	7,5
		6 / 0,4		2,1	4,5
86		6 / 0,4		2,1	4,5

 

Окончание таблицы 1

N вар.	Номинальн. мощность Sном., кВ × А	Напряжения ВН/НН, кВ	Схема соединения обмоток	Ток холостого хода i0, %	Напряжен. к.з. uк, %	Мощность холостого хода Ро, Вт	Мощность к.з. Рк, Вт
87		6 / 0,4		3,3	4,5
88		6 / 0,69		3,0	4,5
89		6 / 0,23		4,5	4,7
90		10 / 0,4		2,1	4,5
91		10 /0,69/		2,1	4,5
92		6 / 0,4		2,6	4,5
93		6 / 0,4		2,3	4,5
94		6 / 0,4		6,0	5,5
95		3 / 0,4		2,1	4,5
96		10 / 0,23		2,0	5,5
97		10 / 0,4		2,0	5,5
98		10,5 / 0,4		2,0	5,5
99		10 / 3,15		2,0	5,5
100		13,8 / 4,33		2,0	5,5

 

 

Задача 2. (варианты 01-20). Трехфазный асинхронный короткозамкнутый двигатель АД, параметры которого заданы в таблице 2.1, имеет номинальные напряжения 660/380 В при схемах соединения обмоток Y/ D и подключен к сети с линейным напряжением 380 В (нечетные варианты) и 660 В (четные варианты). Кратность пускового тока К_п = I_п/I_н = 7.

Для заданного напряжения сети начертить схему соединения фаз обмоток двигателя. Определить частоту вращения магнитного поля статора, номинальную частоту вращения ротора, номинальный момент на валу, номинальные линейный и фазный токи и пусковой ток двигателя. Найти критическое скольжение и критическую частоту вращения, максимальный и пусковой моменты двигателя и построить его естественную механическую характеристику. Оценить возможность пуска АД при статическом моменте на валу, равном номинальному (М_с = М_ном) и снижении питающего напряжения на 15 % /1- 4; 6-9; 11/.

 

Таблица 2.1

Исходные данные к задаче 2 (варианты 01-20)

 

Вар.	Номин. мощность Рн, кВт	Номинальные	Число пар полюсов р	Перегрузочная способность l = Ммакс/Мн, о.е.	Кратность пускового момента lп = Мп/Мн, о.е.
скольжение sн, %	КПД hн, о.е.	cos jн, о.е.
		4,0	0,88	0,89		2,2	1.5
		3,5	0,88	0,89		2,2	1,5
		3,5	0,88	0,90		2,3	1,2
		3,5	0,87	0,90		2,3	1,1
		3,0	0,89	0,90		2,2	1,1
		3,0	0,89	0,91		2,0	1,0
		3,0	0,90	0,92		2,0	1,0
		3,0	0,90	0,92		2,2	1,0
		2,5	0,91	0,92		2,2	1,4
		2,5	0,89	0,87		2,0	1,4
		3,1	0,88	0,90		2,2	1.6
		2,3	0,88	0,91		2,2	1,4
	18,5	2,3	0,88	0,90		2,3	1,4
		2,0	0,89	0,91		2,2	1,4
		1,9	0,91	0,90		2,2	1,4
		1,9	0,90	0,90		2,2	1,4
		1,8	0,91	0,90		2,2	1,4
		2,1	0,91	0,90		2,2	1,2
		1,4	0,91	0,89		2,2	1,2
		1,4	0,92	0,90		2,2	1,2

 

Задача 2. (варианты 21-40). Трехфазный асинхронный короткозамкнутый двигатель с номинальной мощностью Р_н и номинальной частотой вращения n_2н подключен к сети с линейным напряжением 380 В и частотой 50 Гц. В режиме холостого хода двигатель потребляет ток I₁₀ при коэффициенте мощности cos j ₁₀. КПД двигателя в номинальном режиме равен h_н, перегрузочная способность l = M_макс /M_н. При пуске ток двигателя равен I_п = K_п ^. I_н, пусковой момент М_п = l_п ^. M_н. Исходные данные приведены в табл. 2.2. Двигатель имеет номинальное напряжение 380/220 В при схеме соединения статора Y/D соответственно.

 

 

Таблица 2.2

Исходные данные к задаче 2 (варианты 21-40)

 

Вар.	Рн, кВт	n2н, об/мин	hн, %	I10, A	cos j10 о.е.	Кп о.е.	l о.е.	lп о.е.
			88,5	18,3	0,341	7,5	2,5	1,4
			91,0	42,3	0,392	7,5	2,5	1,4
			88,5	15,6	0,474	7,0	2,3	1,4
			90,5	27,0	0,436	6,5	2,4	1,3
			91,0	32,1	0,368	7,0	2,5	1,4
			91,0	51,5	0,363	6,0	2,0	1,2
			92,0	95,5	0,243	6,0	1,8	1,0
			91,0	85,0	0,312	6,0	1,8	1,0
			86,0	12,0	0,403	6,0	2,0	1,2
			92,0	81,6	0,475	7,5	2,5	1,2
			91,0	42,3	0,392	7,5	2,2	1,2
			88,5	15,6	0,474	7,0	2,2	1,4
			90,5	27,0	0,436	6,8	2,4	1,3
			91,0	32,1	0,368	6,5	2,2	1,2
			91,0	52,5	0,363	6,0	2,0	1,2
			92,0	95,5	0,243	6,5	2,1	1,2
			91,0	85,0	0,312	6,2	1,9	1,0
			86,0	12,0	0,420	6,2	2,2	1,2
			91,0	88,0	0,312	6,0	1,8	1,2
			86,0	12,0	0,403	6,0	2,0	1,2

 

Определить активную Р₀ и реактивную Q₀ мощности, потребляемые двигателем в режиме холостого хода, и активную мощность Р_1н, потребляемую им при номинальной нагрузке на валу. Считая реактивную мощность не зависящей от нагрузки, рассчитать полную мощность S_н, ток I_н и коэффициент мощности cos j_н двигателя в номинальном режиме. Определить номинальный М_н, максимальный М_макс и пусковой М_п моменты двигателя и его пусковой ток I_п. Рассчитать частоту вращения магнитного поля двигателя n₁, его номинальное s_н и критическое s_к скольжения и критическую частоту вращения n_к. По результатам расчетов по четырем точкам (холостой ход, номинальный, критический и пусковой режимы) построить естественную механическую характеристику /1- 4; 6-9; 11; 16/.

Задача 2. (варианты 41-80). Для трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором, параметры которого заданы в табл. 2.3, определить номинальные момент М_н и скольжение s_н, критический момент М_к (варианты 41-50, 61-70), перегрузочную способность l (варианты 51-60, 71-80) и критическое скольжение s_к. Пользуясь формулой Клосса для скольжений s = 1; 0,8; 0,6; 0,4; 0,2; s_к; s_н; 0, построить естественную и две искусственные механические характеристики с разными величинами сопротивлений добавочных резисторов в цепи ротора (R_доб = R₂ и R_доб = 5 R₂, где R₂ – активное сопротивление фазы обмотки ротора). Пренебрегая величиной X₂, определить величину R₂, а затем рассчитать и построить зависимость скольжения от тока ротора s(I₂). Определить диапазон изменения частоты вращения при реостатном регулировании для статического момента, равного номинальному (М_с = М_н). /1- 4; 6-9; 11; 16/. Двигатель подключен к сети с линейным напряжением 380В при схеме соединения фаз статора звездой.

 

Таблица 2.3

Исходные данные к задаче 2 (варианты 41-80)

 

Вар.	Номинальные	cos jн	hн, %	Номин. ток ротора I2н, А	Мк, Н . м	Номин. ЭДС ротора Е2,В	l	Число пар полюсов р
мощ- ность Рн, кВт	частота вращения n2н, об/мин	ток статора I1н, А
			6,7	0,82			-
			37,6	0,82			-
			48,4	0,82			-
	2,2		5,7	0,73			-		1,8
	7,5		16,5	0,82			-		1,8
				0,84			-		1,8
	5,5		14,1	0,72			-		1,7
			48,4	0,79	87,5		-		1,7
			65,6	0,79	87,5		-		1,7
				0,81			-		1,7
	1,4		5,3	0,65	61,5	9,1			-
	2,2		7,6	0,68		11,5			-
	3,5		10,4	0,73					-
			14,4	0,7		15,7			-
	7,5			0,7		19,8			-
			30,5	0,69					-
				0,73					-
				0,73	83,5				-
	7,5		22,8	0,68					-
				0,67		48,8			-
			37,6	0,77		49,5	-		2,8
	1,4		5,3	0,65		9,3	-		2,3
	2,2		7,5	0,67	66,5	11,0	-		2,3
	3,5		10,5	0,7	72,5	13,7	-		2,3
	5,0		14,8	0,69	74,5	16,6	-		2,5
	7,5		20,8	0,71	78,5	19,6	-		2,5
			28,6	0,73		42,5	-		2,8
	7,5		21,0	0,71	76,5	20,5	-		2,5
			33,0	0,66	76,5	41,0	-		2,8
			45,7	0,65	82,0	49,5	-		2,8
			55,4	0,71		61,0			-
			70,5	0,73	88,5	72,0			-
			58,0	0,69	83,5	59,0			-
			77,0	0,68	87,5	67,5			-
				0,69	87,5	76,5			-
				0,70	85,0				-
				0,72	87,5				-
				0,72	89,0				-
				0,67	89,0				-
				0,66	90,0				-

Задача 2. (варианты 81-100). Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором питается от сети с линейным напряжением U.

Заданы (табл.2.4): частота вращения n_н, ток I_н и коэффициент мощности cos j_н при номинальной нагрузке; максимальный момент М_макс; критическое скольжение s_к; кратность пускового момента l_п = М_п /М_н.

Таблица 2.4

Исходные данные к задаче 2 (варианты 81-00)

 

Вар.	U, B	n2н, об/мин	Iн, А	cos jн о.е.	Ммакс., Н . м	sк, %	lп , о.е.
			7,9	0,89	33,15	19,0	2,0
			10,47	0.70	137,9	20,0	1,9
			64,0	0.81	922,6	10,9	1,2
			134,0	0.92	974,0	17,5	1,1
			98,0	0.93	960,0	16,5	1,1

Окончание таблицы 2.4.

 

Вар.	U, B	n2н, об/мин	Iн, А	cos jн о.е.	Ммакс., Н . м	sк, %	ln о.е.
			8,0	0.787	19,16	25,0	2,1
			165,0	0.78	1311,0	15,5	1,0
				0.90	968,0	14,9	1,1
				0.89	877,2	13.9	1,1
			21,4	0.80	136,1	16,5	2,0
			7,7	0,90	33,1	19,2	2,1
			10,0	0.74	140,4	20,0	1,9
			65,0	0.80	920,8	16,8	1,2
			126,0	0.93	968,0	18,3	1,2
			100,0	0.92	964,8	16,6	1,1
			7,9	0.77	19,2	23,0	2,0
			169,0	0.75	1305,0	16,2	1,0
				0.92	948,0	15,2	1,3
				0.82	847,2	14.1	1,2
			22,3	0.84	134,6	16,5	2,0

 

Номинальное фазное напряжение обмотки статора U_1ф = 220 В. Необходимо:

1) определить способ соединения обмотки статора;

2) начертить схему соединения фаз обмотки статора;

3) определить число пар полюсов обмотки статора;

4) найти мощность на валу и КПД при номинальной нагрузке;

5) определить, можно ли запустить АД под нагрузкой при напряжении сети, пониженном на 15% относительно номинального, если статический момент сопротивления нагрузки М_с = 0,8 М_н /1-4; 6-9; 11; 15; 16/.

Задача 3. (варианты 01-100). Двигатель постоянного тока (ДПТ) параллельного возбуждения имеет номинальные данные: мощность P_н, напряжение U_н, частоту вращения n_н, коэффициент полезного действия h_н, сопротивление обмотки якоря R_я при температуре 20⁰ С. Исходные данные определить по таблице 3. Мощность обмотки возбуждения принять равной 2,5% от Р_н.

Определить ток двигателя, ток якоря, ток возбуждения, вращающий момент на валу при номинальной нагрузке, пусковой ток при отсутствии пускового реостата в цепи якоря и оценить допустимость такого пуска. Определить сопротивление пускового реостата для ограничения пускового тока до двойного номинального, частоту вращения якоря в режиме холостого хода n_о. Построить механическую характеристику ДПТ для случая, когда U = 0,5 U_ном и R_доб = 0 (для нечетных вариантов) и когда U = U_ном и R_доб = 2R_я (для четных вариантов), начертить электрическую схему двигателя для режима пуска с пусковым реостатом. При этом учесть:

1. Сопротивление обмотки привести к рабочей температуре двигателя по формуле:

R₂ = R₁[1+ a (Θ₂ - Θ ₁)],

где R₁, R₂, - сопротивления (Ом) при температуре Θ₁ = 20^о С и при температуре Θ₂ (для класса изоляции В – 75^о С, класса F – 115^о С); a - температурный коэффициент сопротивления (для технической меди a = 0,004 град^-1).

2. Переходным сопротивлением в щеточном контакте пренебречь.

3. При построении механической характеристики влиянием реакции якоря пренебречь и принять магнитный поток возбуждения F = соnst. /1-9; 11; 16/

 

 

Таблица 3

Исходные данные к задаче 3

 

N вар.	Тип двигателя	РН, кВт	UН, В	nH, об/мин	Класс изоля- ции	КПД hН, %	RЯ, Ом	RВ, Ом
	4П080А1	0,18			F		28,2
	2П0132М	1,3			В	66,5	1,88	46,5
	2П0132L	1,6			F		1,57	37,4
	2П0132L	2,2			F	75,5	0,88	37,4
	2ПФ132М				F		0,906	35,0
	2ПФ132L	5,5			В	80,5	0,27	20,6
	2ПФ132М	7,5			F		0,140	25,6
	2ПФ132L				В	85,5	0,080	20,6
	2ПН160М				F

Поделиться: