
- •Часть I
- •Часть I
- •Введение
- •Достоинства и роль электрической энергии
- •Источники электрической энергии
- •Годовая выработка электроэнергии стремительно росла в основном за счет ввода новых и расширения старых тепловых и гидравлических электростанций.
- •Становление и начальное развитие электротехники
- •2. Электрическое поле
- •Основные свойства и характеристики электрического поля
- •Проводники и диэлектрики в электрическом поле.
- •Электрическая емкость. Конденсаторы
- •Примеры решения задач
- •3. Электрические цепи
- •Понятие об электрической цепи и ее элементах. Условные обозначения на схемах
- •3.2 Основы расчета электрических цепей постоянного тока
- •3.3 Режимы работы электрических цепей
- •Характерные особенности последовательного соединения резисторов и источников
- •Характерные особенности параллельного соединения резисторов и источников
- •Метод свертывания схем. Смешанное соединение источников электрической энергии
- •Первый закон Кирхгофа
- •Второй закон Кирхгофа
- •Плавкие предохранители
- •Выбор сечения проводов по условиям нагрева и потери напряжения
- •Примеры решения задач
- •4. Электромагнетизм
- •Основные свойства и характеристики магнитного поля.
- •Индуктивность
- •Магнитные свойства веществ
- •Магнитные цепи
- •Электромагнитные силы. Энергия магнитного поля
- •При других значениях угла α электромагнитную силу определяют по формуле
- •Электромагнитная индукция.
- •Примеры решения задач
- •5. Однофазные электрические цепи переменного тока
- •Векторные диаграммы, их обоснование. Активное, индуктивное и емкостное сопротивления в цепи переменного тока. Сдвиг фаз между током и напряжением.
- •Последовательное соединение (неразветвленная цепь)
- •Треугольники сопротивлений, мощностей
- •Разветвленная цепь с активными и реактивными элементами
- •Резонанс токов и напряжений в цепях переменного тока
- •Признаки резонансов токов:
- •Коэффициент мощности, его значение и способы повышения
- •6. Трехфазные электрические цепи
- •Цель создания и сущность трехфазной системы
- •Понятие об устройстве, принципе работы трехфазного генератора, способах соединения его обмоток, линейном и фазном напряжении
- •Способы соединения обмоток генератора Соединение звездой
- •Расчет трехфазных симметричных цепей при соединении обмоток генератора звездой и треугольником. Фазные и линейные токи
- •Несимметричные трехфазные цепи. Четырехпроводная система, роль нулевого провода
- •Понятие об аварийных режимах
- •Примеры решения задач
- •Решение
- •Решение
- •7. Электрические измерения и приборы
- •Понятие о погрешности измерений, классах точности, классификации электроизмерительных приборов
- •Общее устройство механизмов и узлов электроизмерительных приборов
- •Условные обозначения на шкалах
- •Измерительные преобразователи
- •Измерение тока и напряжения. Расширение пределов измерений
- •7.6 Измерение мощности и энергии. Схемы включения приборов
- •7.7 Измерение сопротивлений различными методами
- •Примеры решения задач
- •Решение
- •Решение
- •8. Трансформаторы
- •8.1 Назначение, принцип действия и устройство трансформатора
- •Режимы работы трансформатора
- •Величина δ u % зависит не только от величины тока нагрузки, но и от характера нагрузки, т.Е. От cos φ2.
- •Номинальные параметры трансформатора
- •Номинальное вторичное напряжение – напряжение на зажимах вторичной обмотки при холостом ходе трансформатора и при номинальном напряжении на зажимах первичной обмотки.
- •Потери энергии и кпд трансформатора
- •Типы трансформаторов и их применение
- •Применяют в линиях электропередачи.
- •Примеры решения задач
- •Определить: активную мощность, потребляемую трансформатором из сети р1, суммарные потери р, первичный i1 и вторичный i2 токи.
- •9. Электрические машины переменного тока
- •Получение вращающегося магнитного поля, частота его вращения
- •Асинхронный двигатель и его устройство
- •Устройство фазной обмотки ротора аналогично устройству обмотки статора, соединена обычно звездой, начала выведены и соединены с контактными кольцами (рис. 9.4).
- •Рабочие характеристики асинхронного двигателя
- •Пуск в ход
- •Регулирование частоты вращения ротора. Реверсирование
- •Потери и кпд
- •Понятие о синхронном двигателе
- •Примеры решения задач
- •10. Электрические машины постоянного тока
- •Назначение машин постоянного тока, их типы
- •Устройство машин постоянного тока
- •Эдс в обмотке якоря, момент на валу
- •Реакция якоря. Принцип обратимости. Коммутация
- •Потери и кпд электродвигателей постоянного тока
- •Типы электродвигателей постоянного тока, их характеристики
- •Пуск в ход двигателей постоянного тока
- •Регулирование скорости вращения
- •Электрогенераторы постоянного тока, их характеристики
- •Генератор независимого возбуждения.
- •Генератор с самовозбуждением:
- •Примеры решения задач
- •11. Основы электропривода
- •Понятие об электроприводе
- •Механические характеристики нагрузочных устройств
- •Выбор электродвигателя по механическим характеристикам Необходимо проверить соответствие друг другу их механических характеристик, обеспечивающих устойчивую работу электропривода.
- •Конструктивные типы электродвигателей. Нагревание и охлаждение электрожвигателей
- •Н агревание и охлаждение электродвигателей зависит от свойств изоляционных материалов, которые разделяются по нагревостойкости на классы а, e, в, г, н, с.
- •Режимы работы электродвигателей. Выбор мощности
- •Аппаратура управления электродвигателями
- •Примеры решения задач
- •12. Электрические и магнитные элементы системы автоматики
- •Общие сведения об элементах и системах автоматики
- •Общие сведения об измерительных параметрических преобразователях
- •Генераторные преобразователи
- •Общие сведения об исполнительных устройствах
- •Общие сведения об электромеханических промежуточных элементах автоматики
- •Общие сведения о ферромагнитных элементах автоматики
- •Общие сведения об импульсных ферромагнитных элементах
- •13. Передача и распределение электрической энергии
- •Схемы электроснабжения
- •Элементы устройства электрических сетей
- •Выбор проводов и кабелей
- •Некоторые вопросы эксплуатации электрических установок
- •Примеры решения задач
Примеры решения задач
Определить число пар полюсов синхронного генератора, если частота вращения ротора 500 об/ мин, а частота тока в сети 50 Гц.
-
Дано:
n2 = 500 об/мин
f = 50 Гц
Решение
1. Т.к. генератор синхронный, то частота вращения ротора n2 равна частота вращения магнитного поля статора n1. Значит n1 = n2 = 500 об/мин.
2. Частота вращения магнитного поля статора находится по формуле
n1 = р =
;
р =
= 6.
Ответ: 6
р – ?
Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором имеет следующие технические данные: Uном = 220 В, Рном = 10 кВт; nном = 1450 об/мин, ном = 87 %, cos ном = 0,88,
= 2;
= 1,2,
= 5. Определить: скольжение S, моменты номинальный Мном, максимальный Мmax, пусковой Мп, токи Iном, Iп.
-
Дано:
Uном = 220 В
Рном = 10 кВт
nном = 1450 об/мин
ном = 87 %
соs ном = 0,88
= 2
= 1,2
= 5
Решение
Частота вращения магнитного поля статора:
n1 = =
= 1500 об/мин.
Скольжение:
S =
= 0,03.
Номинальный момент:
Мном = 9,55
= 9,55
= 65,9 Нм.
Максимальный момент:
Мmax = 2 Мном = 2 65,9 = 131,8 Нм.
Пусковой момент:
Мп = 1,2 Мном = 1,2 65,9 = 79 Нм.
Номинальный ток:
Iном =
=
= 34,3 А.
S, Мном, Мmax, Мп, Iном, Iп – ?
Пусковой ток: п = 5 Iном = 5 34,3 = 171,5 А.
Ответ: 0,03; 65,9 Нм; 131,8 Нм; 79 Нм; 34,3 А; 171,5 А.
Контрольные вопросы
Магнитное поле трехфазного тока частотой 50 Гц вращается со скоростью 3000 об/мин. Сколько полюсов имеет это поле?
Назовите основные части асинхронного двигателя.
Какие материалы используют для изготовления короткозамкнутой обмотки ротора?
Чем отличается асинхронный двигатель с фазной обмоткой ротора от двигателя с короткозамкнутой обмоткой ротора?
С какой целью асинхронный двигатель с фазной обмоткой ротора снабжают контактными кольцами и щетками?
Может ли ротор асинхронного двигателя раскрутиться до скорости вращения магнитного поля?
Чему равен КПД двигателя, работающего в режиме холостого хода?
Чем отличается синхронный двигатель от асинхронного?
Задачи для самостоятельного решения
1. Определить скольжение асинхронного двигателя, ротор которого вращается с частотой 2800 об/мин, если синхронная частота вращения 3000 об/мин.
(Ответ: 6,6%)
2. Какова частота вращения магнитного поля асинхронного двигателя, подключенного к сети переменного напряжения частотой 50 Гц, при числе пар полюсов 2?
(Ответ: 1500 об/мин)
3. Частота вращения магнитного поля асинхронной машины 1000 об/мин. Определить частоту вращения ротора машины при скольжениях 1; 0; -1; - 2.
(Ответ: 0; 1000 об/ мин; 2000 об/ мин; 3000 об/ мин)
4. Частота вращения магнитного поля многоскоростного асинхронного двигателя после переключения обмоток возросла с 1500 до 3000 об/ мин. Чему равно скольжение после переключения, если первоначально оно было 0,06?
(Ответ: 0,53)
5. Какое число пар полюсов должен иметь асинхронный двигатель, питающийся от сети переменного напряжения частотой 50 Гц, при частоте вращения магнитного поля статора 600 об/ мин?
(Ответ: 5)
6. При изменении частоты напряжения питания в 2 раза частота вращения магнитного поля асинхронного двигателя увеличилась на 750 об/ мин. Двигатель имеет 4 пары полюсов. Какова была первоначальная частота напряжения питания?
(Ответ: 50 Гц)
7. Определить индуктивное сопротивление рассеяния Х2 неподвижного ротора асинхронного двигателя, если известны следующие параметры: активное сопротивление обмотки R2 = 5 Ом; индуцируемая ЭДС Е2 = 110 В, ток в роторе I2 = 10 А.
(Ответ: 9,8 Ом)
8. Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки фазы неподвижного ротора асинхронного двигателя 1,2 Ом. Вычислить индуктивное сопротивление рассеяния обмотки фазы ротора, вращающегося со скольжением 0,032.
(Ответ: 0,0385 Ом).
9. Мощность, подводимая к асинхронному двигателю, равна 5 кВт. Определить КПД двигателя, если суммарная мощность потерь составляет 650 Вт
(Ответ: 87%)
10. Вычислить суммарную мощность потерь асинхронного двигателя, который потребляет от сети мощность Р1 = 2,2 кВт, если его КПД равен 83%
(Ответ: 364 Вт)
11. При вращении ротора асинхронного двигателя с частотой 980 об/ мин подводимая к двигателю мощность равна 20 кВт, а суммарная мощность потерь – 1,5 кВт. Найти скольжения двигателя и его КПД, если число пар полюсов 3, а частота переменного напряжения сети 50 Гц
(Ответ: 0,02; 92,5%)
12. Какое количество полюсов должно быть у синхронного генератора с частотой ЭДС 50 Гц, если ротор его вращается с частотой 500 об/ мин?
(Ответ: 6)
13. Чему равен линейный ток включенных а) звездой, б) треугольником обмоток синхронного двигателя, имеющего следующие параметры: полезная мощность на валу Р2 = 20 кВт; номинальное напряжение Uн = 380/220 В; КПД н = 92% и коэффициент мощности соs н = 0,98?
(Ответ: а) 57 А; б) 33,5 А).
14. Суммарная мощность потерь в синхронном двигателе 2,7 кВт. Какую мощность потребляет двигатель от сети, если КПД равен 94%?
(Ответ: 45 кВт).