Задания для контрольной работы № 2

Задача № 6

Однофазный трансформатор имеет следующие номинальные величины: мощность S_H, первичное напряжение U_1H, вторичное напряжение U_2H, ток первичной обмотки I_1H, ток вторичной обмотки I_2H. Коэффициент трансформации равен К. ЭДС обмоток Е₁ и Е₂, число витков обмоток W₁ и W₂. Магнитная индукция в сердечнике B_M, сечение сердечника q, магнитный поток в сердечнике Ф_М. Частота тока в сети f.

Определите величины, отмеченные крестиками в таблице 6. Какую роль играет в трансформаторах стальной сердечник? Как он будет , если его изготовить сплошным?

Таблица 6

№№ вариантов	SH кВА	U1H, В	U2H, В	I1H, А	I2H, А	К	Е1, В	Е2, В	W1	W2	BM Тл	q, см2	ФМ, Вб	f, Гц
1	100	1000	250	x	x	x	x	x	x	x	1,5	120	x	50
2	x	x	220	x	2,23	x	380	x	x	x	1,2	x	0,003	100
3	12	6000	x	x	120	x	x	x	x	x	x	50	0,0065	50
4	x	x	x	4,17	x	x	x	x	422	35	1,6	100	x	200
5	0,5	x	x	x	x	x	380	220	285	x	x	25	x	100
6	x	x	x	x	400	4	x	250	x	63	1,5	x	x	50
7	5	x	x	50	x	10	x	x	x	x	x	75	0,0105	400
8	x	x	250	100	x	x	x	x	250	x	x	120	0,018	50
9	x	x	x	50	5	x	x	1000	54	x	1,4	x	x	400
10	x	x	x	2	x	60	6000	x	4150	x	x	50	x	50

Задача № 7

Для освещения рабочих мест в целях безопасности применили лампы накаливания (напряжением 12, 24, 36 В). Для их питания установили однофазный понижающий трансформатор номинальной мощностью S, работающий с коэффициентом нагрузки K_H, номинальные напряжения обмоток U_1H, U_2H, рабочие токи в обмотках I₁ и I₂. Коэффициент трансформации равен К. К трансформатору присоединили лампы накаливания мощностью P_A, каждая в количестве Пл. Коэффициент мощности ламп .

Используя данные в таблице 7, определите все величины, отмеченные крестиками.

Таблица 7

№№ вариантов	Sном, кВА	KH	U1H, В	U2H, В	I1H, А	I2H, А	К	Пл, шт	P2
11	250	x	x	12	x	x	31,3	8	25
12	x	0,75	500	x	0,75	15,6	x	15	x
13	x	0,9	x	24	1,63	15	x	x	60
14	400	0,8	220	24	x	x	x	x	40
15	250	x	x	x	0,91	16,7	x	2	100
16	x	0,8	127	x	3,15	x	10,6	10	x
17	x	0,9	x	12	x	7,5	10,6	x	15
18	400	x	500	36	0,6	x	x	5	x
19	500	x	127	12	x	33,3	x	x	40
20	x	0,8	380	x	x	18,7	x	5	40
21	500	x	x	36	1,12	x	10,6	x	25
22	x	0,8	220	x	x	x	18,35	2	100
23	x	0,1	x	36	0,8	11,1	x	4	x
24	100	x	127	x	0,71	x	10,6	6	x
25	400	x	500	36	x	x	x	4	100
26	x	0,75	x	36	x	8,34	13,9	x	60
27	500	0,85	38	x	x	11,8	x	17	x
28	x	0,9	220	x	x	x	9,18	6	60
29	500	x	x	24	0,75	x	20,8	x	25
30	x	x	x	24	1,45	13,35	x		40

Методические задания к решению задачи 7

Пример

Однофазный понижающий трансформатор номинальной мощностью S=500 B A. Служит для питания ламп местного освещения металлорежущих станков. Номинальное напряжение обмоток U_1H=380 В, U_2H=24 В. К трансформатору присоединены 10 ламп накаливания мощностью 40 Вт каждая, их коэффициент мощности . Магнитный поток в магнитопроводе Ф_м=0,005 Вб. Частота тока в сети f=50 Гц. Потерями в трансформаторе пренебречь. Определите:

1. номинальные токи в обмотках;

2. коэффициент нагрузки трансформатора;

3. токи в обмотках трансформатора при действительной нагрузке;

4. число витков обмоток;

5. коэффициент трансформации.

Решение

1. Номинальные токи в обмотках:

; .

2. Коэффициент нагрузки трансформатора:

3. Токи в обмотках при фактической нагрузке:

; .

4. При холостом ходе число витков обмоток находим по формуле , тогда витков; витка.

5. Коэффициент трансформации:

.

Задача № 8

Трехфазный трансформатор имеет следующие номинальные величины: мощность S_H, первичное напряжение U_1H, вторичное - U_2H, первичный ток I_1H, вторичный - I_2H. Коэффициент трансформации равен К. Потери в меди P_М, потери в стали P_СТ. Ко вторичной обмотке подключена нагрузка P₂ при коэффициенте мощности .

Определите:

1. номинальные токи в обмотках I_1H и I_2H.

2. коэффициент нагрузки трансформатора К_Н.

3. токи в обмотках при фактической нагрузке I₁, I₂.

4. суммарные потери мощности при минимальной нагрузке.

5. коэффициент полезного действия трансформатора при фактической нагрузке.

Почему магнитопровод должен иметь минимальный воздушный зазор.

Данные возьмите из таблицы 8.

Таблица 8

№№ вариантов	SH, кВА	U1H, кВ	U2H, кВ	P2, кВт		PСТ	PМ. НОМ
31	100	10	0,69	850	0,95	2,45	12,2
32	160	6	0,4	150	1,0	0,51	3,4
33	100	6	0,23	80	0,9	0,33	2,27
34	250	10	0,4	200	0,85	0,74	4,2
35	400	10	0,4	350	0,92	0,95	5,5
36	630	10	0,69	554	0,88	1,31	7,6
37	40	6	0,23	35	1,0	0,175	1,0
38	1600	10	0,4	1400	0,93	3,3	18,0
39	63	10	0,23	56	1,0	0,24	1,47
40	630	10	0,4	520	0,9	1,31	7,6

Задача №9

По приведенным паспортным данным в таблице 9 трехфазного трансформатора: номинальная мощность S_H, номинальное напряжение U_1H/ U_2H, потери холостого хода P_XX и потери короткого замыкания P_K1. Схема соединений обмоток трансформатора «Звезда»/ «звезда».

Определите токи в обмотках и КПД трансформатора при K_H=0,5; K_H=1,0; K_H=1,25. Коэффициент мощности нагрузки

Таблица 9

Величины	Варианты
	41	42	43	44	45	46	47	47	49	50
SH, кВА	25	40	63	100	100	160	250	250	400	630
U1H/ U2H, кВ	6/0,4	10/,04	6/0,4	10/0,4	6/0,4	10/0,4	6/0,4	10/0,4	6/0,4	10/0,4
PXX, Вт	105	150	220	310	365	460	660	780	920	1420
PK1, Вт	600	880	1300	2000	1970	2700	3700	3600	5400	7500

Методические указания к решению задач 6, 8, 9

Пример

Трехфазный трансформатор имеет следующие номинальные характеристики: S_ном=1000 кВ А, U_ном1=10 кВ, U_ном2=400 В. Потери в стали P_ст=245 кВт, потери в обмотках P_о.ном=12,2 кВт. Первичные обмотки соединены в , вторичные – в . Сечения магнитопровода Q=450 см², амплитуда магнитной индукции в нем B_m=1,5 Тл. Частота тока в сети I=50 Гц. От трансформатора потребляется активная мощность P₂=810 кВт при коэффициенте мощности =0,9. Определите:

1. номинальные токи в обмотках и токи при фактической нагрузке;

2. число витков обмоток;

3. КПД трансформатора при номинальной и фактической нагрузках.

Решение

1. Номинальные токи в обмотках:

.

2. Коэффициент нагрузки трансформатора:

.

3. Токи в обмотках при фактической нагрузке:

.

4. Фазные ЭДС, наводимые в обмотках. Первичные обмотки соединены в , а вторичные – в , поэтому, пренебрегая падение напряжения в первичной обмотке, считаем .

5. Число витков первичной обмотки находим по формуле:

.

Отсюда ,

Здесь ,

витков,

.

6. КПД трансформатора при номинальной нагрузке:

%.

7. КПД трансформатора при фактической нагрузке:

%.

Задача № 10

Трехфазный асинхронный двигатель потребляет из сети мощность P₁. Потери в статоре 1 равны P_ст, в роторе – P_рот, механические потери – P_мех. Синхронная частота вращения равна n₁. Скольжение ротора составляет S. Частота тока в сети I₁=50 Гц. Данные для своего варианта возьмите из таблицы 10.

Определите:

1. полезную мощность P₂;

2. КПД двигателя ;

3. электромагнитную мощность P_ЭМ;

4. электромагнитный момент М_ЭМ;

5. полезный момент М (на валу);

6. число пар полюсов.

Поясните зависимость вращающего момента двигателя от скольжения.

Таблица 10

№ варианта	P1, кВт	P2, кВт	PP, кВт	PM, кВт	n1, об/мин	S, %
1	20	1,2	0,6	0,2	1000	2,5
2	49	2,3	1,2	0,5	1500	4
3	9,3	0,7	0,4	0,2	750	3,5
4	98	4,8	2,6	0,6	3000	6
5	4,9	0,5	0,3	0,2	1000	5
6	24,5	0,5	0,7	0,3	1500	3
7	33	1,7	1,0	0,3	750	4,5
8	49,5	2,6	1,5	0,4	3000	5
9	81,5	3,7	2,3	0,5	1000	4
10	17	1,3	0,5	0,2	1500	6

Задача № 11

Трехфазный асинхронный двигатель номинальной мощностью P_H потребляет из сети полную мощность S при коэффициенте мощности , КПД - . Суммарные потери мощности равны . Двигатель развивает номинальный момент М_н, максимальный – М_м и пусковой – М_п. Способность к перегрузке М_м /М_н , кратность пускового момента М_н/ М_п. Номинальная скорость вращения n_н. Частота тока сети f₁, в обмотке ротора f₂. Скольжение ротора в номинальном режиме S_н. Номинальное напряжение сети U_н, номинальная сила тока I_н.

Определите величины, помеченные крестиками в таблице 11.

Как изменятся потери в стали ротора при увеличении частоты его вращения.

Таблица 11

№ варианта	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
P1, кВт	10	28	x	2,8	x	28	x	x	x	10
S1, кВт	x	36,2	x	x	x	x	3,97	36,2		13,85
	0,84	x	0,86	x	0,84	0,86	x	0,86	0,83	0,84
	0,86	x	0,9	0,85	0,86	x	x	0,9	0,85	x
	x	3,1	x	0,5	1,62	x	0,5	x	x	x
MH, Hм	x	93	93	x	97,5	x	18,8	x	18,8	x
Mм, Hм	x	140	x	32	176	140	x	140	x	176
Mм/ МН	1,8	x	1,5	x	x	x	1,7		1,7	X
MН/ МК	1,2	1,1	1,1	1,3	x	x	x	1,1	x	1,2
n, об/мин	980	x	2880	1425	x	2880	1425	x	x	x
f1, Гц	50	x	100	x	x	100	x	x	50	50
F2, Гц	x	4	x	2,5	1,0	x	2,5	4	x	x
SH, %	x	x	x	x	x	x	x	x	x	x
UH, B	380	x	500	x	x	500	380	500	380	380
IH, A	x	41,7	x	6,2	21	41,7	x	x	6,2	x
MH, Нм	x	x	x	x	117	102	21,4	102	24,4	117

Задача № 12

Трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором характеризуется следующими величинами: число витков обмоток статора и ротора соответственно равны W₁ и W₂; обмоточные коэффициенты статора и ротора K₀₁ и K₀₂; амплитуда вращающегося магнитного потока Ф_м. В каждой фазе обмоток статора и неподвижного ротора наводятся ЭДС Е₁ и Е₂. Число пар полюсов обмоток статора равно P. При вращении ротора со скольжением S в фазе обмотки ротора наводится ЭДС – Е_2S. Синхронная частота вращения поля равна n₁; частота вращения ротора - n₂; частота тока в роторе – f_2S, в сети – f₁=50 Гц.

Данные для своего варианта возьмите из таблицы 12 и определите величины, отмеченные крестиками. Поясните влияние активного сопротивления ротора на значения пускового тока и момента.

Таблица 12

№№ вариантов	W1	W2	K01	K02	ФМ, Вб	Е1, В	Е2, В	P	S	E2S, B	n1	n2	f2S
21	48	-	0,96	0,97	0,035	x	x	x	x	4	1000	960	x
22	100	70	0,96	0,98	x	200	x	x	8	x	x	920	x
23	x	45	0,94	0,95	0,05	1000	x	1	x	x	x	x	2,5
24		13	0,96	0,97	x	360	100	3	4	x	x	x	x
25	x	x	0,97	0,98	0,02	x	x	x	x	5	1000	950	x
26	50	60	0,96	0,96	0,0055	x	x	x	x	x	1500	x	1,5
27	180	36	0,93	0,95	x	110	50	x	3	x	x	970	x
28	x	x	0,95	0,97	0,006	x	200	x	x	8	x	1440	x
29	146	30	0,97	0,95	x	130	x	6	x	x	x	x	5
30	60	60	0,98	0,96	x	211	x	x	3	2,1	x	1445	x

Задача № 13

Трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором имеет следующие номинальные параметры: номинальная мощность P_H2; напряжение U_Н; ток статора I_H; коэффициент полезного действия ; коэффициент мощности . Частота вращения ротора равна n_H, при скольжении S_H. Синхронная частота вращения n₁. Обмотка статора выполнена на р пар полюсов. Частота тока в сети I₁, частота в роторе f_2S. Двигатель развивает номинальный момент М_Н. Используя данные, приведенные в таблице 13, определите величины, отмеченные крестиками.

Как работает асинхронный двигатель в устойчивой и неустойчивой части характеристики при увеличении нагрузки на валу.

Таблица 13

№№ вариантов	PН, кВт	UН, В	IН, А			nН2, об/мин	SH, %	n1, об/мин	P	f1, Гц	f2S, Гц	MH, Hм
31	x	380	x	0,85	0,83	x	x	x	3	50	2,5	120
32	4,5	220	x	0,86	0,82	x	5	x	1	100	x	x
33	x	x	10	0,85	0,83	x	2	x	4	50	x	60
34	100	x	114	0,91	0,85	980	x	1000	x	x	1	x
35	x	380	30	0,88	0,85	1450	x	x	2	50	x	x
36	18	660	21	x	0,84	950	x	1000	x	50	x	x
37	x	380	x	0,89	0,85	x	2,5	3000	x	x	2,5	250
38	20	220	70	0,90	x	2850	5	x	1	x	x	x
39	x	220	8	0,89	0,85	x	x	750	x	100	4	x
40	5	380	x	0,86	0,83	x	x	1500	x	50	2	x

Задача № 14

Для трехфазного асинхронного двигателя даны следующие величины при номинальной нагрузке: суммарные потери мощности в двигателе ; коэффициент полезного действия ; синхронная частота вращения поля n₁, частота в роторе f_2S. Частота тока в сети f₁ равна 50 Гц.

Определите:

1. потребляемую P₁ и номинальную полезную P_H2 мощности;

2. скольжение S_H;

3. частоту вращения ротора n_H2;

4. число пар полюсов двигателя p;

5. полезный вращающий момент двигателя.

Как изменится в роторе асинхронного двигателя частота тока, индуктивное сопротивление, ЭДС и ток при увеличении нагрузки на вал двигателя? Данные своего варианта возьмите из таблицы 14.

Таблица 14

№№ вариантов	, кВт		n1, об/мин	f1S, Гц	№№ вариантов	, кВт		n1, об/мин	f1S, Гц
41	0,65	0,86	3000	2,0	46	0,76	0,84	1500	2,50
42	1,50	0,88	3000	1,67	47	2,14	0,875	1000	1,25
43	1,64	0,87	1500	1,67	48	1,22	0,86	750	1,33
44	3,33	0,90	1500	1,33	49	4,78	0,92	1000	0,75
45	4,11	0,90	750	0,67	50	2,40	0,885	1500	1,17

Методические указания к решению задач 10, 11, 12, 13, 14

Пример

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором типа 4АР160S6УЗ имеет номинальные данные: мощность P_H=11 кВт, напряжение U_H=380 В, частота вращения ротора n₂=975 об/мин, КПД =0,855, коэффициент мощности , кратность пускового тока I_П/I_H=7, кратность пускового момента M_P/M_H=2,0, способность перезагрузки M_max/M_n=2,2. Частота тока в сети f₁=50 Гц. Определите:

1. потребляемую мощность;

2. номинальный, максимальный, пусковой моменты;

3. номинальный и пусковой токи;

4. номинальное скольжение;

5. частоту тока в роторе

6. суммарные потери в двигателе.

Решение

1. Мощность, потребляемая из сети:

кВт.

2. Номинальный момент, развиваемый двигателем:

Нм.

3. Максимальный и пусковой моменты:

;

.

4. Номинальный и пусковой токи:

;

5. Номинальное скольжение:

%

6. Частота тока ротора: Гц.

Задача № 15

Электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением потребляет мощность из сети P₁ и развивает на валу номинальную мощность P_ном, при номинальном напряжении U_ном. Сила тока в нагрузке равна I_ном, ток цепи якоря I_H, в обмотке возбуждения R_B. Номинальный вращающий момент двигателя M_ном при частоте вращения якоря n_ном. В якоре находится противо-ЭДС – Е_Я. Суммарные потери мощности в двигателе . КПД двигателя равен . Используя данные двигателя, приведенные в таблице 15, определите все величины, отмеченные крестиками. Объясните понятие – пуск двигателя и назначение пускового реостата.

Таблица 15

№ вариантов	P1, кВт	Pном, кВт	Uном, В	Iном, А	IЯ, А	IВ, А	Мном, Нм	nном, об/мин	Е, В	RЯ, Ом	RВ, Ом	, кВт
1	22	x	x	50	x	x	x	955	x	0,05	80	4	x
2	x	x	x	x	86,5	4	231	x	x	0,093	110	x	0,88
3	3,8	3,2	110	x	x	x	x	1000	x	0,20	110	x	x
4	x	20	x	100	x	10	x	1600	210	x	x	2	x
5	x	x	110	36,4	35,4	x	19,1	x	100	x	x	x	0,82
6	x	18	440	x	x	5,5	180	x	437,8	x	x	x	0,82
7	3,9	x	x	x	35,4	1	x	1600	x	0,282	x	0,7	x
8	39,8	35	x	90,5	x	x	x	1450	432	x	110	x	x
9	x	20	220	x	x	x	119	x	x	0,111	22	x	0,91
10	x	x	x	34,5	x	1	30,6	x	103,1	x	x	0,6	0,843

Задача № 16

Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением отдает полезную мощность P₂ при номинальном напряжении U_ном. Сила тока нагрузки равна I_Н, ток цепи якоря равен I_Я, ток в обмотке возбуждения – I_B. Сопротивление в цепи якоря равно равно R_Я, сопротивление обмотки возбуждения – R_В. Генератора развивает ЭДС – Е. Электромагнитная мощность – P_ЭМ. Мощность, затрачиваемая для привода генератора P₁. Суммарные потери мощности в генераторе составляют при коэффициенте полезного действия . Потери мощности в обмотке якоря и обмотке возбуждения соответственно равны P_Я и P_В.

Используя данные, приведенные в таблице 16, определите величины, отмеченные крестиками (x). Какие три причины снижают напряжение на зажимах генератора параллельного возбуждения при увеличении нагрузки?

Таблица 16

№ вари антов

P2, кВт

Uном, В

IН, А

IВ, А

IЯ, А

RЯ, Ом

RВ, Ом

Е, В

PЭМ, кВт

P1, кВт

, кВт

PЯ, кВт

PВ, кВт

11

x

220

98

x

x

0,15

110

x

x

x

x

0,85

x

x

12

20,65

x

48

x

x

0,2

x

440

x

x

2,8

x

x

x

13

2

x

x

2,9

x

0,2

x

120

x

2,55

x

x

x

x

14

11,8

x

102,6

x

x

x

x

x

x

14

x

x

825

690

15

x

220

x

x

100

x

110

235

x

25,36

x

x

x

x

16

x

115

x

x

x

0,07

18,9

122,6

x

x

2,2

x

x

x

17

x

430

x

x

50

x

215

x

22

x

x

0,88

x

x

18

x

x

17,4

x

20,3

0,25

x

x

x

x

0,55

0,78

x

x

19

x

x

x

2

x

x

x

x

x

23,45

2,8

x

500

860

20

21,56

220

x

x

x

x

x

x

x

x

x

0,85

1500

440

Методические указания к решению задач 16, 18

Пример

Генератор с параллельным возбуждением рассчитан на напряжение U_ном=220 В и имеет сопротивление обмотки якоря R_а=0,08 Ом, сопротивление обмотки возбуждения R_В=55 Ом. Генератор нагружен на сопротивление R_Н=1,1 Ом. КПД генератора =0,85. Определите:

1. ток в обмотке возбуждения I_В; в обмотке якоря I_а; и в нагрузке I_Н;

2. ЭДС генератора Е;

3. полезную мощность P₂;

4. мощность двигателя для вращения генератора P;

5. электрические потери в обмотках якоря P_А и возбуждения P_В;

6. суммарные потери в генераторе;

7. электромагнитную мощность P_ЭМ.

Решение

1. Токи в обмотке возбуждения, нагрузке и якоре:

; ; .

2. ЭДС генератора: .

3. Полезная мощность: .

4. Мощность приводного двигателя для вращения генератора:

.

5. Электрические потери в обмотках якоря и возбуждения:

;

.

6. Суммарные потери мощности в генераторе:

.

7. Электромагнитная мощность, развиваемая генератором:

.

Рисунок 6.1

Задача № 17

Электродвигатель постоянного тока с последовательным возбуждением отдает полезную мощность P₂, потребляет из сети мощность P₁ при напряжении U_ном. Двигатель развивает полезный момент М при частоте вращения n. Сила тока в цепи якоря I, противо-ЭДС в обмотке якоря Е. Потери мощности в обмотке якоря и в обмотке возбуждения равны P_A. Сопротивление обмоток возбуждения и якоря R_HC+R_Я. Двигатель в момент пуска потребляет из сети пусковой ток I_пус. Коэффициент полезного действия двигателя равен .

Используя данные, приведенные в таблице 17, определите все величины, отмеченные крестиками. Поясните, почему недопустима работа такого двигателя при малых нагрузках.

Таблица 17

№№ вари антов	P2, кВт	P1, кВт	Uном, В	Mном, Нм	nном, об/мин	I, А	Е, В	PЯ, Вт	RHC+RЯ, Ом	Iпус, А
21	44	51,3	x	296	x	205	x	2270	x	x	x
22	x	x	110	35	x	39	x	300	x	x	0,85
23	x	4,5	x	20	1800	x	x	x	0,55	400	x
24	21	x	250	310	x	x	x	x	0,13	x	0,84
25	x	10	x	48	1600	45,5	208	x	x	x	x
26	x	x	220	x	1200	33	x	x	0,75	x	0,76
27	x	11	110	79,5	x	x	x	800	x	x	0,91
28	x	x	440	880	510	x	x	x	0,54	x	0,78
29	5	6,7	440	x	1030	x	417	x	x	x	x
30	10	x	x	x	1200	100	x	x	0,08	x	0,905

Задача № 18

Генератор постоянного тока с независимым возбуждением приводится в действие асинхронным двигателем мощностью P₁. Номинальная мощность генератора P_ном. Суммарные потери мощности в генераторе при коэффициенте полезного действия генератора . Генератор развивает электромагнитную мощность P_ЭМ и вырабатывает ток I_ном при напряжении U_ном. Потери мощности в обмотке якоря P_Я. Сопротивление обмотки якоря R_Я. Электромагнитный тормозной момент на валу генератора, преодолеваемый приводом двигателя, равен М_ЭМ. Частота вращения якоря равна n_ном.

Используя данные, приведенные в таблице 18, определите величины, отмеченные «x». Начертите схему генератора и поясните назначение ее элементов.

Таблица 18

№№ вариантов	P1, кВт	Pном, кВт	, кВт		PЭМ, кВт	Iном, A	Uном, В	RЯ, Ом	Е, В	MЭМ, Нм	nном, об/мин	PЯ, Вт
31	x	16	x	0,84	x	x	230	0,3	x	x	1450	x
32	x	x	1	x	5,41	x	x	0,9	x	43	x	424
33	x	x	x	0,79	x	23,4	115	0,7	x	x	1450	x
34	x	x	5	0,91	52,4	x	x	x	241,5	385	x	x
35	19	x	3	x	x	69,5	x	x	251	115	x	x
36	x	x	x	0,75	x	78,3	115	x	x	95	980	x
37	55	50	x	x	x	x	230	x	x	x	1300	2496
38	x	9	3	x	9,74	x	x	x	124,4	x	980	x
39	6	3	x	0,83	x	21,7	230	x	x	x	1200	x
40	x	2,7	0,7	x	3,07	x	x	x	131,4	20,2	x	x

Задача 19

Электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением, работая в номинальном режиме, отдает полезную мощность на валу P_ном2, развивая при этом номинальный момент М_ном, при частоте вращения n_ном. Двигатель потребляет из сети номинальный ток I_ном при напряжении U_ном. Ток в обмотке якоря I_Я, в обмотке возбуждения I_В. Потребляемая из сети мощность P₁. Суммарные потери мощности в двигателе составляют , его коэффициент полезного действия .

Используя номинальные данные двигателя, приведенные в таблице 19, определите величины, отмеченные «x».

Какие виды потерь энергии имеют место в машине постоянного тока?

Таблица 19

№ вари антов	Pном, кВт	Mном, Нм	nном, об/мин	Iном, A	Uном, В	IЯ, А	IВ, А	P1, кВт		, кВт
41	22	x	985	113,6	x	x	5,6	25	x	x
42	x	28,65	x	x	220	18	x	4,14	0,87	x
43	11	x	1340	x	220	x	1,1	12,5	x	x
44	30	191	x	79,5	x	x	2,5	35	x	x
45	12	x	750	x	220	x	1,5	x	0,80	x
46	x	213	x	x	220	108	x	x	0,88	3
47	x	200	1433	159	x	x	9	34,9	x	x
48	x	78,4	x	56,8	x	55,7	x	x	0,88	1,5
49	30	x	1433	x	220	150	x	x	x	4,9
50	36	x	1200	18,8	x	x	0,8	x	x	0,54

Методические указания к решению задач 15, 19

Пример

Электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением рассчитан на номинальную мощность P_ном=10 кВт и номинальное напряжение U_ном=220 В. Частота вращения якоря n=3000 об/мин. Двигатель потребляет из сети ток I=63 А. Сопротивление обмотки возбуждения R_В=85 Ом, сопротивление обмотки якоря R_a=0,3 Ом.

Определите:

1. потребляемую из сети мощность P₁;

2. КПД двигателя ;

3. полезный вращающий момент М;

4. ток якоря I_а;

5. противо-ЭДС в обмотке якоря Е;

6. суммарные потери в двигателе ;

7. потери в обмотках якоря P_а и возбуждения P_в.

Решение

1. Мощность, потребляемая двигателем из сети:

.

2. КПД двигателя:

.

3. Полезный вращающий момент (на валу):

.

4. Для определения тока якоря предварительно находим ток возбуждения:

.

Ток якоря:

5. Противо-ЭДС в обмотке якоря:

.

6. Суммарные потери в двигателе:

.

7. Потери в обмотках якоря и возбуждения:

.

Рисунок 7.1

Пример

Составьте схему мостового выпрямителя, используя один из четырех диодов: Д 218, Д 222, КД 202 Н, Д 215 Б. Мощность потребителя P_d=300 Вт, напряжение потребителя U_d=200 В.

Решение

1. Выписываем из таблицы параметры указанных диодов.

Таблица 19.1

Тип диода	Iдоп, А	Uобр, В	Тип диода	Iдоп, А	Uобр, В
Д 218	0,1	1000	КД 202 Н	1	500
Д 222	0,4	600	Д 215 Б	2	200

2. Определяем ток потребителя:

.

3. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период для мостовой схемы выпрямителя:

.

4. Выбираем диод из условий:

; .

Этим условиям удовлетворяет диод КД 202 Н: I_доп=1 0,75 A; U_обр=500 314 В. Диоды Д 218 и Д 222 удовлетворяют напряжению, так как 1000 и 600 больше 314 В, но не подходят по допустимому току, так как 0,1 и 0,4 меньше 0,75 А. Диод 215 Б, наоборот, подходит по допустимому току, так как 2>0,75 А, но не подходит по обратному напряжению, так как 200<314 В.

5. Составляем схему мостового выпрямителя. В этой схеме каждый из диодов имеет параметры диода КД 202 Н: I_доп=1 А, U_обр=500 В.

Смотри рисунок 8.1.

Задание № 9

Задача 9.1

Варианты 1-10

Составьте схему мостового выпрямителя, используя стандартные диоды, параметры приведены в таблице 25.

Мощность потребителя P_d (Вт) с напряжением питания U_d (В). Поясните порядок составления схемы для диодов с приведенными параметрами. Данные для своего варианта возьмите в таблице 20.

Таблица 20

№№ вариантов	тип диода	Pd, Вт	Ud, В	№№ вариантов	Pd, Вт	Ud, В	тип диода
1	Д7Г	80	100	6	30	100	Д207
2	Д224	200	50	7	250	150	Д302
3	Д217	150	500	8	300	200	Д243Б
4	Д305	300	20	9	250	200	Д221
5	Д214	600	80	10	500	400	Д233Б

Задача 9.2

Варианты 11-20

Составьте схему двухполупериодного выпрямителя, используя стандартные диоды, параметры приведены в таблице 25. Мощность потребителя P_d (Вт) с напряжением питания U_d (В). Поясните порядок составления схемы для диодов с приведенными параметрами. Данные для своего варианта возьмите в таблице 21.

Таблица 21

№№ вариантов	тип диода	Pd, Вт	Ud, В	№№ вариантов	тип диода	Ud, В	Pd, Вт
11	Д207	20	60	16	Д209	30	100
12	Д242	180	30	17	Д305	150	20
13	Д222	240	180	18	Д232	1000	200
14	Д303	400	80	19	КД202А	120	15
15	Д214А	800	50	20	Д226А	80	150

Задача 9.3

Варианты 21-30

Однополупериодный выпрямитель должен питать потребитель постоянным током. Мощность потребителя (Вт) при напряжении U_d (В). Следует выбрать один из трех типов диодов из таблицы 25 для схемы выпрямителя и пояснить, на основании чего сделан выбор. Начертите схему выпрямителя. Данные для своего варианта возьмите из таблицы 22.

Таблица 22

№№ вариантов	тип диода	Pd, Вт	Ud, В	№№ вариантов	тип диода	Ud, В	Pd, Вт
21	Д242Б Д244 Д221	50	12	26	Д211 Д226А Д304	400	80
22	Д209 Д303 Д7Г	100	40	27	Д217 Д222 Д243Б	200	30
23	Д224Б Д302 Д205	20	80	28	Д214А Д243Б КД202Н	300	60
24	Д214 КД202Н Д215Б	70	100	29	Д244 Д214Б Д302	70	20
25	Д243 Д214А Д226	50	50	30	Д210 Д221 Д242	800	120

Задача 9.4

Варианты 31-40

Составьте схему трехфазного выпрямителя на трех диодах, используя стандартные диоды, параметры которых приведены в таблице 25. Мощность потребителя P_d (Вт) с напряжением питания U_d (В). Поясните порядок составления схемы для диодов с приведенными параметрами. Данные для своего варианта возьмите из таблицы 23. Начертите схему.

Таблица 23

№№ вариантов	тип диода	Pd, Вт	Ud, В	№№ вариантов	тип диода	Ud, В	Pd, Вт
31	Д244Б Д214 Д243	150	20	36	Д242А Д226 Д231Б	400	80
32	Д218 Д221 Д214А	30	50	37	Д224А Д242 Д303	200	30
33	Д302 Д205 Д244Б	60	40	38	КД202Н Д243 Д214А	300	60
34	Д142А Д222 Д215Б	150	50	39	Д214 Д214Б Д215А	70	20
35	Д7Г Д217 Д242Б	20	150	40	Д215 Д231 Д234	800	120

Задача 9.5

Варианты 41-50

Составьте схему мостового выпрямителя, используя стандартные диоды, параметры которых приведены в таблице 25. Определите допустимую мощность потребителя, если значение выпрямленного напряжения U_d (В). Данные для своего варианта возьмите из таблицы 24.

Таблица 24

№№ вариантов	тип диода	Ud, В	№№ вариантов	тип диода	Ud, В
41	Д214А	80	46	Д232	300
42	Д244Б	50	47	Д215	100
43	Д215Б	110	48	Д233Б	200
44	Д242Б	50	49	Д71	200
45	Д224	40	50	Д211	300

Таблица 25

Технические данные для полупроводников диодов

Тип диода	Iдоп, А	Uобр, В	Тип диода	Iдоп, А	Uобр, В	Тип диода	Iдоп, А	Uобр, В
Д7Г	0,3	200	Д221	0,4	400	Д242	5	100
Д205	0,4	400	Д222	0,4	600	Д242А	10	100
Д207	0,1	200	Д224	5	50	Д242Б	2	100
Д209	0,1	400	Д224А	10	50	Д243	5	200
Д210	0,1	500	Д224Б	2	50	Д243А	10	200
Д211	0,1	600	Д226	0,3	400	Д243Б	2	200
Д214	5	100	Д226А	0,3	300	Д244	5	50
Д214А	10	100	Д231	10	300	Д244А	10	50
Д214Б	2	100	Д231Б	5	300	Д244Б	2	50
Д215	5	200	Д232	10	400	Д302	1	200
Д215А	10	200	Д232Б	5	400	Д303	3	150
Д215Б	2	200	Д233	10	500	Д304	3	100
Д217	0,1	800	Д233Б	5	500	Д305	6	50
Д218	0,1	1000	Д234Б	5	600	КД202А	3	50
						КД202Н	1	500

Методические указания к решению задания 9

Пример

Для питания постоянным током потребителя мощностью P_d=300 Вт, при напряжении U_d=20 В необходимо собрать схему однополупериодного выпрямителя, использовав имеющиеся стандартные диоды Д 242 А.

Решение

1. Выписываем из таблицы 19.1 параметры диода: I_доп=10 А, U_обр=100 В.

2. Определяем ток потребителя:

А.

3. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период:

В.

4. Проверяем диод по параметрам I_доп и U_обр. В данном случае второе условие не соблюдается, так как А, т.е. I_доп I_d. Первое условие выполняется, так как 100 63 В.

5. Составляем схему выпрямителя. Чтобы выполнилось условие, надо два диода соединить параллельно, тогда I_доп= А.

Смотри рисунок 9.1

Рисунок 8.1 Рисунок 9.1

Пример

Для питания постоянным током потребителя мощностью P_d=250 Вт при напряжении U_d=100 В необходимо собрать схему двухполупериодного выпрямителя, использовав стандартные диоды типа Д243 Б.

Решение

1. Выписываем из таблицы 19.1 параметры диода: I_доп=2 А, U_обр=200 В.

2. Определяем ток потребителя:

А.

3. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период:

В.

4. Проверяем диод по параметрам I_доп и U_обр. Для данной схемы диод должен удовлетворять условиям U_обр U_В и I_доп 0,5I. В данном случае первое условие не соблюдается, так как , т.е. U_обр U_В. Второе условие выполняется, так как А.

5. Составляем схему выпрямителя, чтобы выполнилось условие U_обр U_В, необходимо два диода соединить последовательно, тогда U_обр В.

Смотри рисунок 10.1.

Рисунок 10.1

Пример

Для составления схемы трехфазного выпрямителя на трех диодах заданы диоды Д243. Выпрямитель должен питать потребитель с U_d=150 В. Определите допустимую мощность потребителя и поясните порядок составления схемы выпрямителя.

Решение

1. Определяем допустимую мощность потребителя. Для трехфазного выпрямителя , т.е. Вт.

Следовательно, для данного выпрямителя Вт.

2. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период: В.

3. Составляем схему выпрямителя. Проверяем диод по условию U_обр U_В. В данном случае это условие не выполняется, так как 200 315 В. Чтобы условие выполнялось, необходимо в каждом плече два диода соединить последовательно, тогда U_обр В.

Смотри рисунок 11.1.

Рисунок 11.1

Задание 10

Ответьте на вопрос своего варианта

10.1. Опишите как происходит нагревание электродвигателей в процессе работы? Какие режимы работы электродвигателей различают и как определяют эти режимы?

10.2. Опишите как производится выбор мощности и типа двигателя, применяемых в электроприводе, при длительном режиме работы с постоянной и переменной нагрузками.

10.3. Опишите реверсивную и перереверсивную схему управления асинхронным двигателем с коротко-замкнутым ротором. Начертите эти простейшие схемы управления. Назначение элементов схемы.

10.4. Опишите схему управления асинхронным двигателем с фазным ротором. Начертите эту схему. Назначение элементов схемы.

10.5. Опишите устройство, принцип действия и назначение основных элементов магнитного пускателя.

10.6. Опишите общую схему электроснабжения промышленных предприятий, трансформаторных подстанций и распределительных устройств. Начертите однолинейную схему электроснабжения.

10.7. Опишите что такое электронная эмиссия, ее виды и применение.

10.8. Опишите устройство и принцип действия электровакуумных диодов; параметры и характеристики диодов; область применения и условные обозначения.

10.9. Опишите устройство, принцип действия вакуумных триодов, их характеристики и параметры, условные обозначения.

10.10. Опишите разновидности электрических разрядов в газе и область применения. Начертите и поясните вольтамперную характеристику газоразрядных приборов.

10.11. Опишите устройство и виды полупроводниковых диодов, принцип действия, характеристики и параметры, условное обозначение.

10.12. Опишите устройство, применение и принцип действия полупроводникового стабилитрона, его схема включения, основные параметры.

10.13. Опишите устройство и принцип действия биполярного транзистора; схемы включения. Основные характеристики, условное обозначение.

10.14. Опишите устройство и принцип действия полевого транзистора, схемы включения, основные характеристики и условное обозначение.

10.15. Опишите устройство и принцип действия тиристоров, схемы включения, основные характеристики, параметры, условное обозначение.

10.16. Опишите устройство газового стабилизатора напряжения – стабилитрона. Начертите схему его включения, объясните принцип работы и назначение.

10.17. Объясните принцип действия приборов с тлеющим разрядом на примере неоновой лампы. Объясните устройство цифровых индикаторных ламп.

10.18. Начертите блок-схему электронного осциллографа, объясните его назначение, принцип действия и применение.

10.19. Опишите применение фотоэлектронных приборов в промышленности. Приведите одну – две реальные схемы на этих приборах и поясните принцип действия.

10.20. Опишите устройство и принцип действия полупроводниковых фотоэлементов – фотодиодов и фототранзисторов. Начертите их характеристики и поясните.

10.21. Перечислите основные типы фотоэлементов и поясните их характеристики: интегральную, вольтамперную и световую, дайте расшифровку их марки.

10.22. Приведите классификацию и объясните назначение выпрямителей переменного тока. Начертите структурную схему выпрямителя и поясните назначение элементов схемы.

10.23. Начертите три возможные схемы включения транзистора: с общим эмиттером, общей базой и общим коллектором, их коэффициенты передачи по току, покажите отличие в работе.

10.24. Приведите классификацию и типы электронных усилителей. Укажите применение усилителей в электронных устройствах.

10.25. Начертите электрическую схему стабилизатора напряжения и поясните принцип стабилизации напряжения, назначение элементов схемы.

10.26. Начертите схему стабилизатора тока, поясните назначение элементов, процесс стабилизации тока.

10.27. Объясните назначение и укажите типы фильтров в выпрямителях переменного тока. Приведите графики выпрямленного напряжения с фильтром и без них.

10.28. Начертите структурную схему электронного вольтметра и поясните принцип измерения напряжения, назначение элементов схемы.

10.29. Начертите схему предварительного усилительного каскада. Опишите назначение элементов схемы.

10.30. Объясните межкаскадные связи в электронных усилителях и их виды. Как влияет обратная связь на стабилизацию работы усилителя.

10.31. Начертите электронную схему триггера на транзисторах. Объясните назначение элементов схемы и принцип работы.

10.32. Начертите логические схемы «И», «ИЛИ», «НЕ» на полупроводниковых приборах и объясните принцип действия.

10.33. Составьте схему генератора синусоидального напряжения на транзисторах с L-C-связями. Опишите работу.

10.34. Составьте схему генератора синусоидального напряжения с R-C-связями и опишите его работу.

10.35. Начертите схему симметричного мультивибратора на транзисторах и поясните назначение элементов схемы, принцип работы.

10.36. Начертите блок-схему электронно-вычислительной машины. Перечислите основные ее узлы и их назначение.

10.37. Объясните устройство и назначение процессора в электронно-вычислительных машинах.

10.38. Опишите устройство ввода, вывода и запоминания информации ЭЦВМ (электронно-цифровой вычислительной машины).

10.39. Начертите структурную схему электронного генератора. Опишите назначение элементов схемы, и при каких условиях происходит самовозбуждение автогенератора.

10.40. Начертите схему сумматора и объясните, как при его помощи производятся арифметические операции в ЭЦВМ.

10.41. Начертите упрощенную блок-схему станка с программным управлением и поясните ее.

10.42. Опишите, какие схемы называют интегральными схемами. Поясните, какие схемы называют микросхемами и типы интегральных микросхем.

10.43. Поясните, какие интегральные схемы называют полупроводниковыми интегральными схемами. Опишите процесс изготовления активных и пассивных элементов.

10.44. Поясните, какие интегральные схемы называют пленочными схемами, и какие элементы схем изготавливаются пленочными?

10.45. Поясните, какие интегральные схемы называют гибридными. Опишите устройство пленочных схем.

10.46. Начертите схему усилителя постоянного тока. Поясните принцип работы этого усилителя и его отличительные особенности.

10.47. Начертите схему фотореле на фоторезисторе. Объясните принцип работы и укажите область применения.

10.48. Объясните принцип действия и приведите основные параметры электронных реле. Поясните отличия электронных реле от электромеханических.

10.49. Начертите схему и объясните принцип действия электронного контактного реле постоянного напряжения.

10.50. Начертите схему реле времени с использованием транзистора, объясните назначение его элементов, принцип его работы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Данилов И.А., Иванов П.М. Общая электротехника с основами электроники. М., «Высшая школа», 1989

2. Евдокимов Ф.Е., Общая электротехника, М., «Высшая школа», 1987

3. Березкина Т.Ф., Гусев Н.Г., Масленников В.В., Задачник по общей электротехнике с основами электроники. М., «Высшая школа», 1983

4. Федотов В.И. Основы электроники, М., «Высшая школа», 1990