Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Электрические машины и основы электропривода. Задачи и примеры. Практикум.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

15.08.2026

Размер:

829 Кб

Скачать

☆

1 / 71 2 3 4 5 6 7 > Следующая >>>

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Тамбовский государственный технический университет»

Ж. А. ЗАРАНДИЯ, А. В. КОБЕЛЕВ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ И ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА.

ЗАДАЧИ И ПРИМЕРЫ

Утверждено Учёным советом университета в качестве учебного пособия для студентов 3 курса, обучающихся по направлениям подготовки 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника», 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника», очной и заочной форм обучения

Учебное электронное издание

Тамбов Издательский центр ФГБОУ ВО «ТГТУ»

2022

УДК 621.31(076)

ББК ç261.5я73-5+ç291я73-5 З-34

Рецензенты:

Доктор технических наук, профессор, проректор по научной работе ФГБОУ ВО «ТГТУ»

Д. Ю. Муромцев

Начальник оперативно-ситуационного отдела Центра управления сетями филиала

ПАО «Россети Центр»-«Тамбовэнерго»

А. А. Иванов

Зарандия, Ж. А.

З-34 Электрические машины и основы электропривода. Задачи и примеры [Электронный ресурс] : практикум / Ж. А. Зарандия, А. В. Кобелев. – Тамбов : Издательский центр ФГБОУ ВО «ТГТУ», 2022. – 1 электрон. опт. диск(CD-ROM). – Системные требования : ПКне ниже класса Pentium II ; CD-ROM-дисковод ; 16,8 Mb ; RAM ; Windows 95/98/XP ; мышь. – Загл. с экрана.

ISBN 978-5-8265-2469-5

Содержит типовые задачи разной степени сложности по разделам дисциплин «Электрические машины», «Электрический привод», методические указания и примеры решения этих задач.

Предназначен для студентов 3 курса, обучающихся по направлениям подготовки 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника», 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника», очной и заочной форм обучения, а также других направлений подготовки бакалавров, изучающих раздел «Электрические машины» в рамках курса «Электротехника».

УДК 621.31(076)

ББК ç261.5я73-5+ç291я73-5

Все права на размножение и распространение в любой форме остаются за разработчиком. Нелегальное копирование и использование данного продукта

запрещено.

ISBN 978-5-8265-2469-5	© Федеральное государственное бюджетное
	образовательное учреждение высшего
	образования «Тамбовский государственный
	технический университет»
	(ФГБОУ ВО «ТГТУ»), 2022

ВВЕДЕНИЕ

Основной задачей электромашиностроения является практическое при-

менение последних достижений научно-технического прогресса в области электротехники, интенсивное использование созданного ранее производствен-

ного потенциала, повышение качества выпускаемых электрических машин и трансформаторов, создание новых видов электрических машин, удовлетво-

ряющих современным требованиям.

Электродвигатель является основным элементом электропривода. Соот-

ветствие его конструктивных и технических данных условиям работы произ-

водственного механизма является необходимым требованием, выполнение ко-

торого обеспечит минимальную стоимость электрооборудования, высокую на-

дёжность работы и наименьшие потери энергии в процессе эксплуатации.

Данный практикум содержит типовые задачи разной степени сложности по темам «Трансформаторы», «Асинхронные машины», «Машины постоянного тока», «Синхронные машины», «Основы электропривода», а также методиче-

ские указания и примеры решения этих задач.

Практикум предназначен для студентов, обучающихся по направлениям подготовки 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника», изучающих курс

«Электрооборудование и электропривод» и 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника», изучающих курсы «Электрические машины» и «Электропри-

вод», и может быть полезен студентам неэлектрических специальностей, изу-

чающим раздел «Электрические машины» в рамках курса «Электротехника».

1.ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ (ЭМ)

1.1.ОХЛАЖДЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Задача 1. Рассчитать расход охлаждающей среды V, м3/c (вода, воздух,

трансформаторное масло), необходимый для отвода тепла из машины, если из-

вестно:

−перепад температур между выходящей нагретой охлаждающей средой

ипоступающей в машину Ɵ, ° С;

−потери энергии на нагрев машины Р, кВт;

−удельная объёмная теплоёмкость охлаждающей среды С, Дж/ (° С·м3):

Своды = 4183	Дж/(° С·м3);	воздуха 1100	Дж/(° С·м3);	трансформаторного масла
1666 Дж/(° С·м3).
Сделать выводы.

Вариант	Ɵ, ° С	Р, кВт	Вариант	Ɵ, ° С	Р, кВт

1	10	1	14	18	1,5

2	12	2	15	10	2,2

3	15	3	16	12	1,8

4	17	4	17	15	1,5

5	22	1,2	18	17	1

6	25	1,5	19	22	2

7	28	2,2	20	25	3

8	16	1,8	21	28	4

9	12	1,5	22	16	1,5

10	14	1	23	12	2,2

11	20	2	24	14	1,8

12	25	3	25	20	1,5

13	12	4	26	25	1

1.2. ТРАНСФОРМАТОРЫ

Задача 2. Для однофазного трансформатора известно: номинальная мощ-

ность S, кВ·А, номинальное входное напряжение U1, В, выходное U2, В. Опре-

делить коэффициент трансформации, токи в первичной и вторичной обмотках.

Потерями в трансформаторе пренебречь.

Вариант	S, кВ·А	U1, В	U2, В	Вариант	S, кВ·А	U1, В	U2, В

1	0,63	220	12	14	40	380	230

2	0,1	380	24	15	63	660	230

3	0,16	220	36	16	100	660	400

4	0,25	660	42	17	160	380	230

5	0,4	660	110	18	10	660	400

6	0,63	660	220	19	16	380	230

7	1	660	130	20	25	660	230

8	0,25	380	110	21	250	6000	230

9	0,63	380	56	22	250	10000	400

10.	0,16	380	110	23	400	6000	230

11	10	380	230	24	630	6000	400

12	16	660	400	25	400	10000	400

13	25	220	36	26	25	6000	230

Задача 3. Известно: мощность, потребляемая трансформатором из сети

при активной нагрузке, Р1, Вт, напряжение сети U1, В, коэффициент трансфор-

мации k. Определить ток нагрузки (значения условные).

Вариант	Р1, Вт	U1, В	k	Вариант	Р1, Вт	U1, В	k

1	500	100	10	14	180	130	4

2	800	200	8	15	200	130	5

3.	200	40	5	16	300	220	6

4	130	60	4	17	500	80	3

5	120	50	5	18	450	100	7

6	600	220	6	19	150	50	4

7	300	50	7	20	600	200	6

8	800	100	8	21	220	220	5

9	250	80	4	22	250	220	6

10	300	150	5	23	150	100	8

11	400	130	5	24	100	50	10

12	700	220	4	25	350	70	7

13	250	130	3	26	400	200	8

Задача 4. При холостом ходе трансформатора были получены следующие показания приборов: U10, В; I10, А; Р10, Вт. Определить коэффициент мощности cosφ; индуктивность первичной обмотки трансформатора, частота 50 Гц.

ЛАТр		*	A	a
A 1	*	W1
V1				V2
			X	x

Вариант	U10, В	I10, А	Р10, Вт	Вариант	U10, В	I10, А	Р10, Вт

1	220	0,4	70	14	180	0,4	70

2	200	0,3	80	15	200	0,25	45

3	200	0,4	55	16	300	0,3	80

4	130	0,25	40	17	200	0,6	100

5	120	0,5	50	18	250	0,2	45

6	400	0,3	60	19	150	0,3	40

7	300	0,3	70	20	100	0,5	55

8	200	0,2	80	21	220	0.6	50

9	250	0,5	60	22	220	0,5	30

10	300	0,4	70	23	300	0,4	30

11	400	0, 3	100	24	350	0,3	35

12	300	0,22	40	25	250	0,25	40

13	250	0,3	60	26	180	0,3	50

Задача 5. Для однофазного двухобмоточного понижающего трансформа-

тора известно: номинальная мощность Sном, кВА, номинальные напряжения первичной и вторичной обмоток Uвн, кВ, Uнн, кВ, ток холостого хода I0, % от номинального, напряжение короткого замыкания Uк, % от номинального, мощ-

ность холостого хода P0, кВт, мощность короткого замыкания Pк, кВт, коэффи-

циент мощности cosφ. Определить номинальные значения токов в первичной и вторичной обмотках I1н и I2н, значение тока холостого хода I0, напряжение ко-

роткого замыкания, коэффициент трансформации k, максимальные КПД ηmax и

оптимальный коэффициент нагрузки βопт.

Вариант	Sном, кВА	Uвн, кВ	Uнн, кВ	I0, %	Uк, %	P0, кВт	Pк, кВт	cosφ

1	10 500	110	10	7	10	30	90	0,87

2	8500	80	7	5	10	29	80	0,8

3	6500	80	8	6	8	8	60	0,85

4	10 500	115	20	5	8	25	100	0,8

5	10 000	100	10	5	7	25	70	0,8

6	8900	80	10	5	7	21	63	0,8

7	12 500	125	25	6	8	32	90	0,87

8	9500	100	15	6	8	22	70	0,87

9	6500	85	7,5	5	8	15	60	0,8

10	9500	60	7	6	8	26	70	0,82

11	8500	80	7	5	10	29	80	0,8

12	9500	105	15	7	8	22	78	0,87

13	9000	90	9	6	7	30	100	0,85

14	7500	80	10	7	8	25	60	0,85

15	7000	65	7	6	5	20	70	0,8

16	8000	70	5	6	7	15	60	0,87

17	10 000	120	6	6	7	20	80	0,87

18	8700	80	4	5	6	12	70	0,85

19	11 000	100	5	6	7	10	100	0,85

20	9300	80	10	5	5	10	70	0,8

21	9500	110	20	5	7	25	60	0,85

22	6500	80	10	6	7	25	70	0,8

23	9500	80	10	5	8	21	60	0,87

24	8500	115	25	7	8	32	80	0,87

25	9500	100	15	6	8	22	70	0,85

26	9000	80	7,5	7	8	15	100	0,85

Задача 6. Определить число витков в обмотках однофазного двухобмоточного трансформатора и коэффициент трансформации, если известно: номинальные напряжения первичной и вторичной обмоток Uвн, кВ, Uнн, кВ, максимальное значение магнитной индукции в стержне магнитопровода Bmax, Тл, площадь поперечного сечения стержня Qст, м2, коэффициент заполнения стержня сталью kс, частота переменного тока f = 50 Гц.

Вариант	Uвн,	Uнн,	Bmax,	Qст,	kс	Вариант	Uвн,	Uнн,	Bmax,	Qст,	kс
Вариант	кВ	кВ	Тл	м2	kс	Вариант	кВ	кВ	Тл	м2	kс

1	6,3	0,23	1,5	0,024	0,9	14	3,15	0,115	1,5	0,04	0,92

2	3,15	0,12	1,4	0,025	0,92	15	0,4	0,006	1,55	0,025	0,93

3	1,2	0,006	1,55	0,022	0,93	16	0,12	0,006	1,3	0,015	0,94

4	0,63	0,006	1,3	0,015	0,94	17	6,3	0,12	1,4	0,03	0,95

5	0,4	0,012	1,4	0,01	0,95	18	1.2	0,042	1,45	0, 04	0,9

6	0,23	0,012	1,45	0,07	0,9	19	0,62	0,012	1,35	0,03	0,93

7	0,208	0,062	1,35	0,08	0,92	20	0,23	0,012	1,6	0,02	0,92

8	0,12	0,042	1,6	0,05	0,93	21	0,4	0,042	1,4	0,024	0,95

9	0,115	0,042	1,55	0,06	0,94	22	0,23	0,042	1,45	0,025	0,9

10	0,062	0,012	1,45	0,04	0,95	23	0,208	0,012	1,35	0,022	0,92

11	0,042	0,006	1,3	0,02	0,95	24	0,12	0,006	1,6	0,015	0,93

12	0,208	0,012	1,3	0,03	0,94	25	0,115	0,012	1,55	0,01	0,94

13	0,63	0,12	1,4	0,02	0,9	26	0,062	0,012	1,45	0,07	0,95

Задача 7. Для трёхфазного трансформатора известно: номинальная мощ-

ность Sном, кВА, номинальные напряжения первичной и вторичной обмоток Uвн,

В, Uнн, В, мощности холостого хода P0, Вт и короткого замыкания Pкз, Вт, ток холостого хода I0, % от номинального, напряжение короткого замыкания Uк, %

от номинального. Определить параметры Г-образной схемы замещения и соста-

вить её, коэффициент трансформации k, для значений коэффициента нагрузки β = 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1; 1,2 рассчитать и построить характеристики ∆и2 = f(β);

η = f(β). Коэффициент мощности для активно-индуктивной нагрузки cosφ = 0,8.

Вариант	Группа соединения	Sном, кВА	Uвн, В	Uнн, В	Uк, %	Pкз, Вт	P0, Вт	I0, %
Вариант	обмоток	Sном, кВА	Uвн, В	Uнн, В	Uк, %	Pкз, Вт	P0, Вт	I0, %
	обмоток

1	Y/Y0-0	630	6000	400	4,5	7600	1680	2,3

2	Y/Y0-0	630	3000	400	4,2	7600	1680	2,3

3	Y/Y0-0	630	10 000	690	4,7	5500	1080	2,3

4	Y/Y0-0	400	10 000	690	5.0	5500	1080	3,4

5	Y/Y0-0	400	6300	400	5,3	5500	1080	3,4

6	Y/Y0-0	400	6000	230	5,5	5500	1080	3,4

7	Y/Y0-0	400	6000	400	4,8	5500	1080	2,8

8	Y/Y0-0	250	6000	400	4	5500	1080	2,8

9	Y/∆-11	250	3000	690	5,2	3500	780	2,8

10	Y/∆-11	250	3000	400	4,5	3500	780	4,3

11	Y/∆-11	250	10 000	400	4,7	3200	780	4,3

12	Y/∆-11	250	6000	400	4,8	4200	780	3,6

13	Y/∆-11	160	3000	690	5,3	4200	540	3,6

14	Y/∆-11	160	3000	690	5,5	3700	540	4,2

15	Y/∆-11	160	3000	400	4,8	3700	540	3,6

16	Y/∆-11	100	6000	230	4	3700	540	2,8

17	Y/Y0-0	100	2000	400	5,2	3100	400	2,8

18	Y/Y0-0	100	2000	400	4,5	1100	400	4,4

19	Y/Y0-0	100	6000	690	4,7	2650	230	2,8

20	Y/Y0-0	63	3000	400	4,8	2650	230	3,6

21	Y/∆-11	3200	20 000	690	6	33500	5700	4

22	Y/∆-11	4000	35 000	3150	6	33500	5700	4

23	Y/∆-11	4000	20 000	6300	6.5	37000	4300	4.6

24	Y/∆-11	4000	35 000	10 500	6,5	33 500	4600	4,5

25	Y/∆-11	6300	35 000	3150	8	46 500	8000	3

26	Y/∆-11	6300	35 000	10 500	8	46 500	8000	3

Задача 8. Определить нагрузку каждого из параллельно включенных

трансформаторов, выявить, какой из них работает с перегрузкой и на сколько

процентов, сделать выводы.

Вариант	S, кВА	Sн1, кВА	uк1, %	Sн2, кВА	uк2, %	Sн3, кВА	uк3, %

1	4600	1000	5,5	1600	5,7	2000	5,3

2	125	25	4,5	40	4,3	60	4,4

3	3000	1000	4,3	800	4,5	1200	4,3

4	2500	630	5,5	800	5,3	1070	5,2

5	110	35	4,3	30	4,5	45	4,2

6	600	180	5,3	250	5,2	170	5

7	5000	1800	6,65	2200	6,3	1000	6,5

8	800	260	5,2	300	5,3	240	5,5

9	900	280	4,3	320	4,5	300	4,2

10	1200	350	5,5	400	5,3	450	5,2

11	4000	1000	6,5	1400	6,3	1600	6,6

12	108	63	4,5	25	4,4	40	4,2

13	223	100	4,3	63	4,4	160	4,5

14	480	160	4,4	180	4,5	140	4,3

15	2700	800	5,3	1000	5,5	900	5,6

16	3500	1000	5,3	1600	5,5	900	5,6

17	720	250	4,5	200	4,2	270	4,3

18	5500	1800	6,2	2000	6,3	1700	6,4

19	4400	1600	6,3	1000	6,2	1800	6

20	3200	1000	6	900	6,2	1300	6,3

21	250	120	4	70	4,2	60	4,3

22	400	100	5	160	5,2	140	5,3

23	1000	320	5,5	350	5,4	330	5,2

24	600	180	4	190	4,3	230	4,4

25	6300	2000	3	2200	2,9	2100	2,8

26	4000	1350	4	1400	3,2	1250	3

Задача 9. Автотрансформатор с числом витков обмотки w1 включён в сеть с напряжением U1ном. Определить напряжение, приходящееся на один ви-

ток обмотки, номинальное напряжение U2ном на нагрузке в режиме холостого хода, коэффициент трансформации, если число витков обмотки, подключённой к нагрузке, w2.

Вариант	U1ном	w1	w2	Вариант	U1ном	w1	w2
1	2000	800	400	14	900	1000	500

2	2500	900	500	15	650	900	300

3	1000	500	250	16	220	800	400

4	1500	600	200	17	1500	1200	600

5	800	1000	500	18	1200	1100	410

6	900	1000	350	19	600	800	200

7	2200	900	300	20	450	700	300

8	3800	800	300	21	1000	850	400

9	5000	800	450	22	800	950	350

10	3000	750	350	23	900	1050	300

11	400	700	400	24	1200	1100	410

12	1000	900	300	25	3000	950	395

13	2000	800	400	26	2000	850	385

Задача 10. Во сколько раз изменится расход обмоток, если вместо авто-

трансформатора использовать обычный двухобмоточный трансформатор с тем же числом витков при тех же значениях первичного и вторичного напряжений и той же средней длине витка l.

Известно: автотрансформатор с номинальным напряжением U1, В, рабо-

тает при активной нагрузке с током I2, А при напряжении U2, В, плотность тока ρ = 2 А/мм2, удельный вес меди γ = 8,92 кг/дм3, число витков w1, cosφ1.

Вариант	U1, В	U2, В	I2, А	w1	cosφ1	КПД η

1	380	220	1,5	80	0,9	0,98

2	380	220	1,3	75	0,92	0,96

3	220	127	1,2	90	0,95	0,97

4	220	127	1	100	0,94	0,98

5	220	127	1,6	75	0,96	0,96

6	400	200	2	110	0,9	0,97

7	400	200	1,5	85	0,92	0,98

8	450	220	1,3	70	0,95	0,96

9	450	220	1,2	78	0,94	0,97

10	380	220	1	100	0,96	0,98

11	380	200	1,6	85	0,9	0,96

12	220	127	2	75	0,92	0,97

13	220	127	1,5	90	0,95	0,98

14	220	127	1,3	100	0,94	0,96

15	400	200	1,2	75	0,96	0,97

16	400	200	1	110	0,9	0,98

17	450	220	1,6	85	0,92	0,96

18	450	220	2	70	0,95	0,97

19	380	200	1,5	75	0,94	0,98

20	400	127	1,2	75	0,9	0,96

21	450	127	1	110	0,92	0,97

22	450	200	1,6	85	0,95	0,98

23	380	200	2	70	0,94	0,96

24	400	220	1,5	78	0,96	0,97

25	450	220	1,3	100	0,9	0,98

26	450	220	1,2	80	0,92	0,96

Задача 11. Используя приведённые в таблице значения параметров трёх-

фазных масляных трансформаторов серии ТМ, определить для каждого вариан-

та значения параметров, величины которых не указаны в этой таблице. Обмот-

ки соединены по схеме Y/Y. Частота тока в сети f = 50 Гц.

Тип трансформатора

Параметр

ТМ-

ТМГ-

ТМ-

1000/35

50/6

100/6

180/6

320/6

560/35

750/35

1000/6

10/6

Основной магнит-

ный поток Фmax, Вб

–

Число витков w1

1600

1100

–

522

2000

–

Число витков w2

–

146

–

Сечение стержня

магнитопровода Qст,

м2 при Вmax = 1,5 Тл

–

Напряжение U1ном, кВ

Напряжение U2ном, кВ

–

0,4

0,5

0,4

–

3,15

0,4

Коэффициент

трансформации k

5,56

–

5,55

–

1 / 71 2 3 4 5 6 7 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]