Лабораторная работа по ТОЭ Расчет переходных процессов Законы Ома и Кирхгофа в операторной форме Некорректная коммутация Частотный метод расчета переходных процессов Использование программы Mathcad

Задача 10. Трехфазный асинхронный электродвигатель с фазным ротором характеризуется следующими величинами: числа витков обмоток статора и ротора соответственно равны ω1 и ω2; обмоточные коэффициенты обмоток статора и ротора κ01 и κ02; амплитуда вращающегося магнитного потока Фм. В каждой фазе обмоток статора и неподвижного ротора наводятся э.д.с. Е1 и Е2. Число пар полюсов обмотки статора равно р. При вращении ротора со скольжением s в фазе обмотки ротора наводится э.д.с. Е2s. Синхронная частота вращения поля равна n1; частота вращения ротора n2- Частота тока в роторе f2s , в сети f1=50 Гц. Используя данные, приведенные в таблице 32, определить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов.  Пояснить влияние активного сопротивления цепи ротора на значение пускового тока и пускового момента. Начертить зависимость M=f (s) для двух значений сопротивления цепи ротора: R1 и R2, причем R1>R2. Указание. См. решение типового примера 16.

Задача 11. В табл. 33 задан тип трехфазного асинхронного электродвигателя с фазным ротором серии 4А. Номинальное напряжение двигателя 380 В. Используя данные о двигателях этой серии из табл. 20, определить: I) номинальную мощность Рном2; 2) синхронную частоту вращения n1, и частоту вращения ротора nном2; 3) поминальное скольжение sном; 4) номинальный ток Iном; 5) пусковой ток Iп; 6) мощность Р1, потребляемую из сети; 7) суммарные потери в двигателе ∑Р. Расшифровать условное обозначение двигателя.

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

Задача 12. Трехфазный асинхронный электродвигатель с коротко-замкнутым ротором имеет следующие номинальные характеристики: мощность Рном2; напряжение Uном; ток статора Iном; коэффициент полезного действия ηном; коэффициент мощности cos φном. Частота вращения ротора равна nном2 при скольжении sном. Синхронная частота вращения n1. Обмотка статора выполнена на p пар полюсов. Частота тока в сети f1, частота тока в роторе f2s. Двигатель развивает номинальный момент Мном

Используя данные, приведенные в табл. 34, определить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов. Начертить зависимость вращающего момента асинхронного двигателя от скольжения и рассмотреть его работу в устойчивой и неустойчивой областях при увеличении нагрузки на валу.

Задача 13. В трехфазном асинхронном электродвигателе с фазным ротором в каждой фазе ротора наводится в момент пуска э.д.с. Е2 и э.д.с Е.2s при вращении ротора со скольжением s. Активное сопротивление фазы ротора R2 не зависит от частоты. Индуктивное сопротивление фазы неподвижного ротора равно х2, а вращающегося со скольжением s равно x2s. Частота тока во вращающемся ротора f2s, в сети — f1=50 Гц. Число пар полюсов двигателя равно р. Синхронная частота вращения магнитного поля равна n1, ротора — n2. В фазе обмотки ротора при пуске возникает пусковой ток I2п; ток в роторе при нормальной работе равен I2. Используя данные, приведенные в табл. 35, определить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов. Начертить энергетическую диаграмму асинхронного двигателя и пояснить се особенности. Какую мощность называют электромагнитной?

Задача 14. На рис. 100 приведены рабочие характеристики трехфазного асинхронного электродвигателя, т. е. графики зависимостей от коэффициента нагрузки kн=Р2/Рном2  частоты вращения ротора n2, полезного момента М, коэффициента полезного действия η и коэффициента мощности cos φ. Пользуясь характеристиками, определить для заданного в табл. 36 значения коэффициента нагрузки kн следующие величины: 1) полезный момент М, развиваемый двигателем на валу: 2) частоту вращения ротора n2; 3) коэффициент полезного действия η; 4) коэффициент мощности cosφ. Вычислить при заданной нагрузке: 1) полезную мощность (на валу) P2; 2) потребляемые из сети мощность Р1 и ток I1, 3) суммарные потери в двигателе ∑Р; 4) скольжение s.

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

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

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

Задача 15. Для трехфазного асинхронного электродвигателя в табл. 37 даны следующие величины при номинальной нагрузке: суммарные потери мощности в двигателе ∑Р; коэффициент полезного действия η ном; синхронная частота вращения поля n1 и частота тока в роторе f2s. Частота тока в сети равна f1 = 50 Гц. Определить: 1) потребляемую Р1 и номинальную полезную Рном2 мощности; 2) скольжение sном; 3) частоту вращения ротора n ном2; 4) число пар полюсов двигателя р; 5) полезный вращающий момент Mном. Пользуясь табл. 20, указать тип двигателя и расшифровать его условное обозначение.

Как изменяются в роторе асинхронного двигателя частота тока f2s, индуктивное сопротивление x2s, э.д.с. E2s и ток I2 при увеличении нагрузки на валу? Приведите соответствующие формулы, пояснения и т. д.

Указания: 1. Номинальную полезную мощность находят из формулы для к.п.д.: ηном=Рном/ (Рном2+∑Р) 2. Потребляемая мощность Р1=Рном2+∑ Р. 3. См. решение типового примера 15

Задача 16. В табл. 38 задан тип трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором серии 4А. Номинальное напряжение двигателя 380 В. Используя данные о двигателях этой серии, приведенные в табл. 20, определить: 1) номинальную мощность Рном2;

2) синхронную частоту вращения поля n1 и частоту вращения ротора nном 2 ; 3) номинальное скольжение sном; 4) поминальный ток Iном; 5, пусковой ток Iп; 6) мощность Р1, потребляемую из сети; 7) номинальный Мном, пусковой Мп, и максимальный М maх моменты. Расшифровать условное обозначение двигателя.

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

Задача 17. Трехфазный асинхронный электродвигатель с (разным ротором имеет технические данные, приведенные в табл. 39. Пользуясь ими, определить следующие величины: I) номинальный Iном и пусковой Iп токи; 2) номинальный Мном, максимальный Mmах и пусковой Мп, моменты при номинальном напряжении; 3) кратность пускового тока Iп/Iном, кратность пускового момента Мп/Мном и способность к перегрузке Мmax/Мном при снижении напряжения в сети на 10%. Возможен ли в этом случае пуск двигателя при полной нагрузке? Пользуясь данными табл. 21, определить сечение алюминиевых проводников для питания электродвигателя. Тип проводника и способ его прокладки указаны в табл. 39.

В таблице вариантов заданы: номинальная мощность Рном2; номинальное напряжение Uном; частота вращения ротора nном2; к. п. д. двигателя ηном, коэффициент мощности cos φном; кратность пускового тока Iп/Iном, способность к перегрузке Мmaх/Мном; кратность пускового момента Мп/Мном.

Какой вид имеет векторная диаграмма асинхронного двигателя? Пояснить с помощью векторной диаграммы, почему мал пусковой момент асинхронного двигателя, несмотря на большой пусковой ток.

Указание. См. решение типового примера 15.

Задача 18. Генератор постоянного тока с независимым возбуждением используется для питания цепей автоматики станка с программным управлением, которые требуют постоянного напряжения. Генератор работает в номинальном режиме и отдает полезную мощность Pном2, при напряжении па зажимах Uном, развивая э. д. с. Е. Мощность первичного двигателя, вращающего генератор, равна Р1. Генератор отдает во внешнюю цепь ток нагрузки, равный току якоря Iном=Iа; ток в обмотке возбуждения Iв. Сопротивление нагрузки равно Rн, сопротивление обмотки якоря обмотки возбуждения Rв. Напряжение на обмотке возбуждения Uв. К. п. д. генератора равен ηном. Электрические потери в обмотке якоря Ра, в обмотке возбуждения Рв. Суммарные потери в генераторе равны ∑Р. Схема генератора приведена на рис. 88. Используя данные, приведенные в табл. 40, определить величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов.

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

Указание. См. решение типового примера 17.

Задача 19. Электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением потребляет из сети мощность P1 и развивает на валу номинальную мощность Рном2 при напряжении Uном, и токе Iном. Ток в обмотке якоря Iа в обмотке возбуждения Iв. Номинальный вращающий момент двигателя Мном при частоте вращения якоря nном. В якоре наводится противо-э. д. с. Е. Сопротивление обмотки якоря Rа, обмотки возбуждения Rв Суммарные потери мощности в двигателе ∑P. К. п. д. двигателя равен ηном. Используя данные двигателя, приведенные в табл. 41, определить все величины, отмеченные прочерками и таблице вариантов. Схема двигателя приведена на рис. 90. Начертить схему присоединения двигателя к сети и описать назначение всех ее элементов. Пояснить процесс наведения противо-э. д. с. в якоре и ее роль при пуске двигателя.

Задача 20. Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением отдает полезную мощность Р2 при номинальном напряжении Uном. Сила тока в нагрузке равна Iн, ток в цепи якоря Iа, в обмотке возбуждения Iв. Сопротивление цепи якоря равно Rа, обмотки возбуждения Rв. Генератор развивает э. д. с. Е. Электромагнитная мощность равна Рэм. Мощность, затрачиваемая на вращение генератора, равна P1. Суммарные потери мощности в генераторе составляют ∑Р при коэффициенте полезного действия ηг. Потери мощности в обмотках якоря и возбуждения соответственно равны Ра и Рв. Схема генератора дана на

Задача 21. Электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением, работая в номинальном режиме, отдает полезную мощность на валу Рном2 развивая при этом поминальный момент Мном при частоте вращения пном. Двигатель потребляет из сети номинальный ток Iном при напряжении Uном. Ток в обмотке якоря Iа, в обмотке возбуждения Iв Потребляемая из сети мощность равна P1. Суммарные потери мощности в двигателе составляют ∑Р, его коэффициент полезного

Указания: I. См. решение типового примера 10.2. В сопротивление цепи якоря входят сопротивления обмотки якоря Ra, обмотки добавочных полюсов Rдоб, и последовательной обмотки возбуждения Rпос, т. е. Ra'=Ra+Rдоб+Rпoc . Например, для варианта 05: Rа' = 1,032+ +0,0328= 1,0643 Ом.

Задача 23. Генератор постоянного тока со смешанным возбуждением используется для питания временного поселка геологов. Работая в номинальном режиме, отдает полезную мощность Pном2 при напряжении Uном и токе нагрузке Iном . Параллельная обмотка включена на полное напряжение генератора (рис. 102). Ток в цепи якоря Iа, в параллельной обмотке возбуждения Iв. Э. Д. С. генератора равна Е. Сопротивление нагрузки Rн. Сопротивление обмотки якоря равно Rа; сопротивлением последовательной обмотка пренебречь. Сопротивление параллельной обмотки возбуждения Rв. Коэффициент полезного действия генератора равен ηг. Генератор приводится во вращение первичным двигателем мощностью Рдв. Используя номинальные данные генератора, приведенные  в табл. 45. определить все неизвестные величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов. Начертить схему присоединения генератора к нагрузке и пояснить назначение ее элементов.

Почему генератор со сметанным возбуждением обеспечивает практически постоянное напряжение на зажимах при изменении нагрузки? Поясните его внешнюю характеристику.

Указание. См. решение типового примера 18.

Задача 24. Электродвигатель постоянного тока с последовательным возбуждением отдает полезную мощность P2 и потребляет из сети мощность Р1 при напряжении Uном. Двигатель развивает полезный момент М при частоте вращения якоря п. Сила тока в цепи якоря равна I, противо-Э.Д.С в обмотке якоря Е. Потери мощности в обмотках якоря и возбуждения равны Ра. Сопротивление обмоток якоря и возбуждения Ra-+Rпс В момент пуска двигатель потребляет из сети пусковой ток Iп. Коэффициент полезного действия двигателя равен ηдв. Используя данные, приведенные в табл. 40, определить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов.

Какой вид имеют графики изменения частоты вращения и момента двигателя с последовательным возбуждением? Пояснить, почему недопустима работа такого двигателя при малых нагрузка к. Схема двигателя дана  на рис. 91.

Задача 25. Генератор постоянного тока с независимым возбуждением предназначен для питания приводного электродвигателя постоянного тока металлорежущего станка с программным управлением (см. рис. 88). Генератор приводится во вращение двигателем переменного тока мощностью Р1. Номинальная мощность генератора Рном. Суммарные потери мощности в генераторе ∑Р при коэффициенте полезно действия генератора ηг. Генератор развивает электромагнитную мощность Рэм и отдает и нагрузку ток Iном при напряжении Uном Сопротивление обмотки якоря равно Ra.  Э.Д.С. генератора равна Е. Потери мощности в обмотке якоря Ра. Электромагнитный тормозной момент на валу генератора, преодолеваемый приводным двигателем, равен Мэм Частота вращения якоря равна пном. Используя данные генератора, приведенные в табл. 47, определить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов. Начертить схему такого генератора и пояснить назначение всех ее элементов. Вывести выражение для электромагнитного момента генератора.

Указание. См. решение типового примера 17.

Задача 26. Электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением потребляет ток I при напряжении Uном. Сопротивление обмотки якоря Ra, обмотки возбуждения Rв. Магнитный поток полюса равен Ф. На якоре уложены N проводников, образующих а пар параллельных ветвей. Число пар полюсов двигателя равно р.

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

Указание. См. решение типового примера 20.

Задача 27. Электродвигатель постоянного тока с последовательным возбуждением (см. рис. 91) развивает на валу полезную номинальную мощность Рном. потребляя номинальный ток Iном при напряжении Uном- Якорь двигателя вращается с номинальной частотой nном. Сопротивление обмотки якоря и последовательной обмотки возбуждения равно Rа +Rпс Пользуясь данными, приведенными в табл. 49 вариантов, определить: 1) мощность Р1 потребляемую из сети; 2) коэффициент полезного действия ηном; 3) пусковой ток Iп; 4) сопротивление пускового реостата Rp для ограничения пускового тока до двойного номинального; 5) номинальный вращающий момент Мном. Начертить схему присоединения к сети такого двигателя и пояснить назначение каждого элемента схемы. Описать область применения таких электродвигателе».


Основы электротехники Участок схемы с последовательным соединением R- и L-элементов