МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ
ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД
«УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ХІМІКО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»
ТЕОРІЯ ТА МЕТОДИКА
РОЗВ'ЯЗАННЯ ЗАВДАНЬ З ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
для студентів ІІ–ІІІ курсів усіх спеціальностей
та всіх форм навчання.
Частина 2
Затверджено на засіданні
кафедри електротехніки.
Протокол № 9 від 19.06.2011.
Дніпропетровськ УДХТУ 2012
Теорія та методика розв'язання завдань з електротехніки для студентів ІІ–ІІІ курсів усіх спеціальностей та всіх форм навчання. Частина 2 / Укл.: В.І. Соборницький, С.Г. Павлюс, І.І. Папанова. – Дніпропетровськ: ДВНЗ УДХТУ, 2012. – 84 с.
Укладачі: В.І. Соборницький, канд. хім. наук
С.Г. Павлюс, канд. техн. наук
І.І. Папанова, канд. хім. наук
Відповідальний за випуск С.Г. Павлюс, канд. техн. наук
Навчальне видання
Теорія та методика розв'язання завдань з електротехніки для студентів ІІ–ІІІ курсів усіх спеціальностей та всіх форм навчання. Частина 2
Укладачі: СОБОРНИЦЬКИЙ Володимир Іванович
ПАВЛЮС Степан Григорович
ПАПАНОВА Ірина Іванівна
Редактор Л.М. Тонкошкур
Коректор Л.Я. Гоцуцова
Підписано до друку 02.04.12. Формат 60×84 1/16. Папір ксерокс. Друк різограф. Умов.-друк. арк. 3,89. Облік.-вид. арк. 3,94. Тираж 30 прим. Замов. № 105. Свідоцтво ДК № 303 від 27.12.2000.
ДВНЗ УДХТУ, 49005, Дніпропетровськ–5, просп. Гагаріна, 8.
Видавничо-поліграфічний комплекс ІнКомЦентру
ЗМІСТ
5. Магнітні кола…………………………………………….……………………4
6. Трансформатори………………………………………...……………………9
7. Електричні вимірювання…………………………………………………….19
8. Електричні машини постійного струму……………..………………………23
9. Асинхронні машини……………………………….……………………….36
10. Випрямлячі…………………… ………………………………………..….46
11. Електропривід. Вибір двигуна…… ………………………………………53
12. Електрообладнання хімічних виробництв………………………...………55
13. Коефіцієнт потужності підприємств……………………………………….60
14. Схеми заміщення системи електроспоживання. Спад і втрата напруги
при передачі електроенергії ..……………………………………………65
15. Визначення коефіцієнтів несиметрії трифазних кіл……………….……68
16. Графіки електричних навантажень та їх показники………………….….72
17. Список літератури …………………………………………………………84
5. Магнітні кола
У багатьох електротехнічних приладах (трансформаторах, двигунах, генераторах, дроселях і т. п.) використовуються феромагнітні матеріали. Властивості феромагнетиків відображаються нелінійною залежністю В = ƒ(Н), яка дається в довідниках або у вигляді кривої намагнічування (рис. 5.1), або у вигляді таблиці.
Головний закон магнітних кіл – закон повного струму:
(5.1)
де Ні – напруженість магнітного поля на ділянці довжиною li; Iiwi – магніторушійна сила (МРС); wі – кількість витків котушки. Складання Ніli та Iiwi проводять по довжині контуру, якій співпадає з середньою магнітною лінією.
5.1. Пряма задача розрахунку магнітного кола
Завдання розрахунку МРС по відомому магнітному потоку Ф або магнітній індукції В, називається прямим завданням розрахунку магнітного кола. Послідовність рішення така:
5.1.1. За рисунком магнітопроводу визначають площі поперечного перерізу всіх його ділянок, Si (м2).
5.1.2. Відповідно, Si та Ф визначають величини магнітної індукції на ділянках магнітопроводу:
Ві = Ф/ Si. (5.2)
5.1.3. За кривою намагнічування В = ƒ(Н) визначають відповідні напруженості магнітного поля в сталі Ні для всіх ділянок магнітопроводу.
5.1.5. Визначають магнітні напруги для всіх ділянок Ніli.
5.1.6. Визначають напруженість магнітного поля у повітряному зазорі
Нв = 0,8В· 106.
5.1.7. Визначають магнітну напругу у повітряному зазорі Нвlв (lв - довжина повітряного зазору).
5.1.8. Складають всі магнітні напруги окремих ділянок та повітряного зазору, які, згідно з законом повного струму, дорівнюють МРС:
+
Нвlв
= Iw. (5.3)
5.2. Обернена задача розрахунку магнітного кола
Завдання визначення магнітного потоку Ф (або індукції В) за відомим значенням Iw називається зворотнім завданням. Для його розрахунку користуються методом послідовних наближень, суть якого в тому, що за довільно обраним значенням магнітного потоку Ф0 і залежністю В = ƒ(Н) визначають відповідну намагнічувальну силу (Iw)0 (нульове наближення).
Порівнюючи
(Iw)0
із заданим значенням Iw, задаються новим
значенням магнітного потоку Ф1
і визначають нове значення (Iw)1
(перше наближення). Якщо величина (Iw)1
відрізняється від заданої Iw більше, ніж
на 10%, задаються новим значенням Ф2
і знаходять друге наближення (Iw)2.
Аналогічно визначають наближення (Iw)3
…(Iw)n.
Якщо для n-го наближення значення (Iw)n
таке, що відповідає умові
,
то (Iw)n
буде дійсним значенням магніторушійної
сили.
Цей метод розрахунку може бути поєднаний з графічним методом: після того, як розраховано не менше за п’ять пар значень Ф і (Iw), будують криву Ф = ƒ(Iw) і вже по ній, за заданим значенням Iw визначають величину магнітного потоку.
При розрахунку розгалуженого магнітного кола магнітну систему спочатку умовно розрізають по осі симетрії, після чого завдання зводиться до розрахунку послідовного магнітного кола.
Рис. 5.1. Крива намагнічування сталі
Варіанти електричних схем та чисельні значення до теми
«Магнітні кола»
Завдання 5.1
|
Визначити величину магнітної індукції в повітряному зазорі. Для розрахунків скористуватися кривою намагнічування на рис. 5.1. |
Відомі параметри до завдання 5.1 |
Номер варіанта |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
а, мм |
90 |
120 |
150 |
150 |
160 |
180 |
190 |
210 |
220 |
240 |
в, мм |
120 |
160 |
180 |
200 |
220 |
240 |
260 |
280 |
300 |
320 |
с, мм |
30 |
40 |
45 |
50 |
55 |
60 |
65 |
70 |
75 |
80 |
l0, мм |
1 |
2 |
0,5 |
1,5 |
1 |
2 |
0,5 |
1,5 |
1 |
2 |
Iw, А |
750 |
800 |
850 |
900 |
950 |
1000 |
2050 |
1100 |
1100 |
1100 |
Марка сталі |
Э42 |
Э310 |
Э42 |
Э310 |
Э42 |
Э310 |
Э42 |
Э310 |
Э42 |
Э310 |
Завдання 5.2
|
Визначити МРС котушки Iw, якщо відома магнітна індукція у повітряному зазорі В0 . Для розрахунків скористуватися кривою намагнічування на рис. 5.1. |
Відомі параметри до завдання 5.2 |
Номер варіанта |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
а, мм |
90 |
120 |
150 |
150 |
160 |
180 |
190 |
210 |
220 |
240 |
в, мм |
120 |
160 |
180 |
200 |
220 |
240 |
260 |
280 |
300 |
320 |
с, мм |
30 |
40 |
45 |
50 |
55 |
60 |
65 |
70 |
75 |
80 |
l0, мм |
1 |
2 |
0,5 |
1,5 |
1 |
2 |
0,5 |
1,5 |
1 |
2 |
В0, Тл |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,0 |
0,8 |
0,6 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,0 |
Марка сталі |
Э42 |
Э310 |
Э42 |
Э310 |
Э42 |
Э310 |
Э42 |
Э310 |
Э42 |
Э310 |
Завдання 5.3
Визначити МРС котушки Iw, якщо відома магнітна індукція у повітряному зазорі В0. Для розрахунків скористуватися кривою намагнічування на рис. 5.1. |
Відомі параметри до завдання 5.3 |
Номер варіанта |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
l0, мм |
0,1 |
0,11 |
0,12 |
0,13 |
0,14 |
0,15 |
0,14 |
0,13 |
0,12 |
0,1 |
с, мм |
20 |
25 |
30 |
25 |
20 |
25 |
30 |
20 |
25 |
30 |
В0, Тл |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1 |
1,1 |
0,6 |
0,8 |
Марка сталі |
Э42 |
Э310 |
Э42 |
Э310 |
Э42 |
Э310 |
Э42 |
Э310 |
Э42 |
Э310 |