Вариант 10

1. Приборы формирования стандартных измерителей, генераторы низкой частоты, структурная схема, назначение элемента, область применения.

2. При поверке технического вольтметра класса точности образцовым прибором были получены следующие результаты:

Технического Uн	Образцового U
	Ход вверх	Ход вниз
0	0	0
30	29,7	29,7
60	59,8	59,9
90	90,1	90
120	120	120,2
150	150	150

Считая действительным значение среднее арифметическое показаний образцового вольтметра при ходе вверх и ходе вниз на каждой отметке технического вольтметра, определить абсолютные и приведенные погрешности и поправки. Построить зависимость поправки от напряжения δu=f(Uн) в виде ломаной линии. Дать заключение о пригодности технического вольтметра. Начертить схему, по которой производилась поверка.

3. При измерении сопротивления обмотки электрической машины методом амперметра и вольтметра приборы имели следующие показания: амперметр с пределом 3А - 97 делений, вольтметр с пределом 15В и сопротивлением 800Ом - 59 делений. Шкалы обоих приборов имеют по 150 делений. Выбрать схему измерения и определить сопротивление обмотки.

4. Измерение активной и реактивной мощности в техфазной цепи. Определение результата измерения. Варметры.

5. Автоматика. Основные понятия. Примеры Систем автоматического управления (САУ).Привести 2 примера.

6. Датчики. Потенциометрические датчики.

7. Типовые звенья САУ. Режимы работы объекта. Возмущающие воздействия.

8. Однофазные АД, их свойства и характеристики.

9. Тормозные режимы ДПТ НВ и методы их реализации.

10. Двигатель пускается через равные промежутки времени с частотой 400 включений в час. Пусковой резистор обтекается током I_экв=119 А течение 4,5 с. Определить, может ли быть применен в этом случае ящик резисторов, элементы которого рассчитаны на номинальный продолжительный ток 85 А и постоянную времени нагрева 250 с.

Методические указания к решению задач.

Решение задач невозможно без предварительного глубокого изучения соответствующего теоретического материала. Для решения задачи об изменении мощности следует в [1] изучить главу 12. Обратите внимание, что при измерении мощности симметричной нагрузки методом двух ваттметров их показания Pw1 и Pw2 равны:

Pw1=U_л*I_лcos(30°+φ)

Pw1=U_л*I_лcos(30°-φ)

Где U_л и I_л - соответственно линейное напряжение и линейное напряжение и линейный ток, а φ угол сдвига фаз между напряжением и током нагрузки.

При соединении нагрузки звездой:

Где

При соединении нагрузки треугольником

Угол φ определяется из треугольника сопротивлений:

Особенностью задачи на измерение мощности является необходимостью применения измерениях трансформаторов, так как Iл>Iн и Uл>Uн

При выборе трансформаторов тока следует исходить из установленных ГОСТ следующих значений номинальных первичных токов трансформаторов тока, выпускаемых РФ: 5; 10; 15; 20; 30; 40; 50; 75; 100; 150; 200; 300; 400; 600; 800А; 1; 1,5; 2; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 15кА.

Номинальный вторичный ток трансформатора тока следует выбирать 2,5А или 5А в зависимости от номинального тока последовательной обмотки ваттметра. Однофазные трансформаторы напряжения имеют следующие номинальные первичные напряжения 380; 500; 3000; 6000; 10000; 15000; 35000В при Uн2=100В или 150В. Номинальное вторичное напряжение трансформатора напряжения также должно соответствовать номинальному напряжения параллельной обмотки ваттметра, коэффициент трансформации принято записывать в виде дроби Iн1/Iн2 или Uн1/Uн2, например 3000/100. При перечисленных: 12.4, 12.6, 12.7, 12.8, 12.10, 12.12, 12.14, в [1].

Цена деления ваттметра Ср определяется по формуле;

где α_шк - число делений шкалы ваттметра.

Цена деления ваттметра, включенного через трансформатор тока с коэффициентом трансформации КнI:

При использовании измерительных трансформаторов тока и напряжения постоянную Ср определяют по формуле:

Показания ваттметра в делениях

,

Мощность Нагрузки P=Pw1+Pw2.

При угле сдвига фаз φ>60 показания Pw1<0.

Формула расчета Р приобретает вид:

P=Pw2+(-Pw1)=Pw2-Pw1

В качестве иллюстрации разберем следующую задачу:

Для измерения активной мощности трехфазной симметричной цепи с Хф=10Ом и r=5 Ом, соединенной по схеме звезда, при Uл=500В использованы два ваттметра с α_шк =150 делений, Uн=300В и Iн=5А. Определить мощность нагрузки и показания каждого ваттметра в ваттах и делениях.

Решение:

1. Полное сопротивление фазы нагрузки

2.

3. Линейный (он же фазный) ток

4. Определим показания, которые имели бы ваттметры, если бы их можно было включить непосредственно, без понижения тока и напряжения:

Pw1=Uл*Iл*cos(30+φ)=500*25.8*cos(30+63)=675 (Вт)

Pw1=Uл*Iл*cos(30-φ)=500*25.8*cos(30-63)=10800 (Вт)

5. Определяем мощность нагрузки

P=Pw1-Pw2=10800-675=10125 (Вт)

6. Выбираем трансформатор тока с КнI=30/5 и трансформатор напряжения Кнu=500/100

7. Определяем цену деления ваттметра с учетом коэффициента трансформации:

В задачах на измерение реактивной мощности сначала необходимо определить из треугольника фазных сопротивлений угол сдвига фаз между током и напряжением в фазе:

Затем определяется реактивная мощность каждой фазы (при несимметричной нагрузке) или реактивная мощность (при симметричной нагрузке) Qф=Iф*Uф*sinφф, Qф=∑Qф - при несимметричной нагрузке;

Q=√3*Iл*Uл*sinφф - при симметричной нагрузке.

(Линейные и фазные токи определяют в зависимости от схемы соединения нагрузки так же, как указано при измерении активной мощности).

Показания ваттметров активной мощности, включенных по схемам с замененными напряжениями, определяются с учетом формул [1] на страницах 289, 193.

Приведенная погрешность определяется по формуле:

или

где Iн и Uн - соответственно верхний предел измерения амперметра или вольтметра ∆I и ∆U - абсолютные погрешности приборов. (Разность показаний при ходе вверх и ходе вниз, обусловленная трением в подвижной части, называется вариацией). Верхний предел придел амперметра Iн=5А.

Решение:

1. В соответствии с указаниями считаем действительное значение тока как средние арифметической показаний при ходе вверх и ходе вниз.

2. Определяем абсолютную погрешность:

∆I=Iн-I=1-1.015=-0.015

3. Поправка ε=-∆I=-(-0,015)=0,015

4. Находим приведенную погрешность

Затем строим график.

8. Выполнить операцию приведения в случае подъема груза при следующих параметрах кинематической схемы:J_д=0,1 кг∙м², J₁=0,02 кг∙м², J₂=2 кг∙м², m=1000 кг, R_б=1,15 м, υ_ио=0,9 м/с, z₁=14, z₂=86, η_р=0,97, η_б=0,96.

Решение

Передаточное число редуктора

Радиус приведения кинематической схемы

Момент инерции

Приведенный момент нагрузки

9. Определить сопротивление резистора, включение которого обеспечит прохождение искус венной характеристики через точку с координатами ω_и=90 рад/с, М_и=25 Н∙м. ДПТНВ имеет следующие паспортные данные: Р_ном=4,8 кВт, n_ном=1500 об/мин, U_ном.=220 В, I_ном=24,2 А, R_я=0,38 Ом.

Решение

Определяем номинальную угловую скорость и момент двигателя

Определяем

Скорость холостого хода

Перепад скорости на естественной характеристике пр моменте М_И=25 Н·м

Перепад скорости на искусственной характеристике

Находим сопротивление добавочного резистора

10. ДПТ имеет следующие паспортные данные; Р_ном= 30 кВт; n_ном = 2200 об/мин; I_ном = 74 А; U_ном = 440 В; η_ном= 90%.

Оценить тепловой режим двигателя методом эквивалентного момента при его работе по следующему циклу: время первого участка t₁ = 12 мин, момент нагрузки М_с1 = 120 Н-м; время второго участка t₂ = 25 мин, момент нагрузки М_с2 = 145 Н-м; время третьего участка t₃ = 18 мин, момент нагрузки М_с3 = 100 Н-м. Ток возбуждения и сопротивление якорной цепи не изменяются.

Решение

Определяем номинальные параметры двигателя

Рассчитываем эквивалентный момент нагрузки

Сравним номинальный момент и эквивалентный момент

Таким образом получается, что двигатель не будет нагреваться выше допустимого уровня

11. АД имеет номинальные мощность Р_ном = 28 кВт при ПВ_ном = 25% и скорость n_ном= 700 об/мин. Оценить нагрев двигателя, если он будет периодически включаться на 3 мин и преодолевать при этом момент нагрузки М_с=350 Н-м, после чего будет отключаться на 5 мин. Если двигатель не проходит по условиям нагрева, то определить время включения, при котором перегрев двигателя не будет превосходить допустимый.

Решение

Определяем номинальные параметры двигателя

Находим продолжительность включения двигателя

Определяем эквивалентный момент

Сравним эквивалентный момент с номинальным момнтом

Таким образом получается что двигатель в таком режиме будет перегреваться.

12. Двигатель работает в кратковременном режиме со временем включения t_p=25 c. Оценить нагрев постоянно включенного в его цепь резистора с номинальными данными I_ном=30 A, T_н=132 c, если по нему протекает ток I_экв=56A.

Решение

По условиям задачи по графикам находим к_к=2,3. Определим расчетный ток резистора

Сравнивая номинальный ток резистора и расчетный ток получаем

Делаем вывод что данный резистор подходит для данного двигателя

13. Двигатель пускается через равные промежутки времени с частотой 300 включений в час. Пусковой резистор обтекается током I_экв=245 А течение 1,5 с. Определить, может ли быть применен в этом случае ящик резисторов, элементы которого рассчитаны на номинальный продолжительный ток 91 А и постоянную времени нагрева 270 с.

Решение

Находим продолжительность включения двигателя

Определяем по графикам к_пк=2,6

Определим расчетный ток резистора

Таким образом получаем

Значит данный резистор с данными параметрами применяться в данной схеме не может.