Общие методические указания к контрольным работам

Целью контрольных работ является проверка усвоения студентами соответствующих разделов курса. Предлагаемые в пособии задания охватывают весь основной материал курса и соответствуют программе по предмету «Электрические машины», утвержденной директором колледжа. Приступить к выполнению контрольных работ следует после изучения необходимого материала и решения достаточного количества задач из рекомендуемой литературы.

По курсу «Электрические машины» предусмотрено две контрольные работы. Первая контрольная работа содержит 3 задачи и два теоретических вопроса, посвященные разделам «Машины постоянного тока», «Трансформаторы». Вторая контрольная работа содержит две задачи и три теоретических вопроса, посвященные разделам «Асинхронные машины», «Синхронные машины». Варианты для каждого студента – индивидуальные. Номер варианта определяется порядковым номером в журнале группы.

Контрольная работа, выполненная не по своему варианту, не засчитывается и возвращается студенту. Если контрольная работа получила неудовлетворительную оценку, то студент выполняет ее снова или новому варианту в зависимости от указания результата и отправляет на повторную проверку. При зачтении контрольной работы с доработкой необходимо после замечаний рецензента исправить ошибки и написать правильный вариант ответа.

Контрольная работа выполняется в отдельной тетради, желательно в клетку. Условия задач и теоретические вопросы переписываются. Оставляются поля шириной 25 – 30 мм для замечаний рецензента, а в конце тетради – 1–2 страницы для рецензии. Все рисунки, схемы и графики должны выполняться аккуратно в масштабе. На осях координат должны быть указаны откладываемые величины и единицы их измерения. Единицы физических и электрических величин должны приводиться в Международной системе единиц (си). В конце работы необходимо привести список использованной литературы.

Методические указания к выполнению контрольной работы №1. Электрические машины постоянного тока.

После изучения данного раздела студент должен:

- знать основные конструктивные элементы машин постоянного тока: статор, обмотка статора, якорь, обмотка якоря; термины: щеточно-коллекторный узел, геометрическая и физическая нейтрали, реакция якоря, коммутация. Классификацию машин постоянного тока по способу возбуждения, внешние характеристики генераторов постоянного тока; механические характеристики двигателей постоянного тока; способы куска двигателей постоянного тока; способы регулирования системы вращения двигателей постоянного тока;

- понимать назначения основных конструктивных элементов машин постоянного тока; принцип действия генератора и двигателя постоянного тока; уравнения электрического состояния генератора и двигателя постоянного тока; назначение кусковых и регулировочных сопротивлений; электрические диаграммы генератора и двигателя постоянного тока;

- уметь включать в сеть, регулировать скорость и реверсировать двигатель постоянного тока, отличать по внешнему виду машину постоянного тока от других видов электрических машин, ориентироваться в паспортных данных машины и определять номинальный момент, выбирать двигатель применительно к заданным техническим условиям.

Изучение электрических машин постоянного тока нужно начинать с их принципа работы и устройства. Учитывая, что машина постоянного тока обратима, т.е. может работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. Изучение таких вопросов, как коллектор, реакция якоря, электромагнитный момент, возбуждение и ряд других, необходимо рассматривать в сопоставлении для обоих режимов. Очень важно правильно понимать связь между напряжением на зажимах машины, ее э.д.с. и падением напряжения в обмотке якоря для генераторного и двигательного режимов.

Изучая работу машин постоянного тока в режиме двигателя надо обратить особое внимание на пуск, регулирования частоты вращения и вращающий момент двигателя, а в режиме генератора – на самовозбуждение.

Характеристики генераторов и двигателей дают наглядное представление об эксплуатационных свойствах электрических машин.

Основные формулы по разделу «Машины постоянного тока» (МПТ).

1. Уравнения напряжения

для генератора: / 1. 377/

для двигателя: / 1. 387/

где Е – электродвижущая сила обмотки якоря, В;

I_Я – ток якоря, А;

∑ R_Я – сумма сопротивлений всех участков якоря, ОМ;

2. Электродвижущая сила обмотки якоря:

/ 1.344/

где Р – число пар полюсов,

N – число пазовых проводников,

а – число пар параллельных ветвей обмотки якоря,

ф – магнитный поток, Вб,

n – частота вращения якоря, об/мин,

Се – постоянная величина эдс:

3. Электромагнитный момент

/ 1. 345/

где С_М - постоянная величина момента:

ф – магнитный поток, Вб,

I_Я – ток якоря, А,

4. Электромагнитная мощность:

/ 1. 345/

5. Электромагнитный момент через электромагнитную мощность:

/ 1. 345/

где ω – угловая частота вращения, рад/с,

Р_ЭМ – электромагнитная мощность, Вт,

n – частота вращения якоря, об/мин.

Пример 1: Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением развивает на выводах номинальное напряжение U_НОМ = 220 В и нагружен на сопротивление R_H – 2,2 Ом. Сопротивления обмотки якоря R_Я = 0,1 Ом, обмотки возбуждения R_В = 110 Ом. КПД генератора η_г = 0,88.

Определить: 1) токи в нагрузке I_H, обмотках якоря I_Я возбуждения I_В; 2) ЭДС генератора Е; 3) полезную мощность Р2 и потребляемую Р1: суммарные потери в генераторе ∑Р, 5) электромагнитную мощность Р_ЭМ, 6) электрические потери в обмотках якоря Р_Я и возбуждения Р_а.

Решение: 1) токи в нагрузке, обмотках возбуждения и якоря:

; ;

2) ЭДС генератора:

3) Полезная и потребляемая мощности:

;

4) Суммарные потери в генераторе:

5) Электромагнитная мощность:

6) Электрические потери в обмотках якоря и возбуждения:

;

Пример 2: электродвигатель постоянного тока с последовательным возбуждением работает от сети с U_ном = 440 В. Частота вращения n = 1000 об/мин. Полезный момент М = 200 нм. Сопротивления обмотки якоря R_Я = 0,5 Ом, обмотки возбуждения R_В = 0,4 Ом. КПД двигателя η_дв = 0,86.

Определить: 1) полезную мощность двигателя, 2) мощность потребляемую из сети, 3) ток двигателя, 4) сопротивление пускового реостата, при котором пусковой ток превышает номинальный в 2 раза.

Решение: 1. Полезная мощность двигателя:

2. Потребляемая мощность:

2. Потребляемый ток (он же ток возбуждения):

2. Сопротивления пускового реостата:

.