Avdeiko_Adamovich_Vershinin1

Определить цену деления ваттметра без и с измерительными трансформаторами и показание его в делениях.

Трансформатор тока выбрать из ряда номинальных значений пер-

вичного тока: 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 80, 100, 150, 200, 300, 500, 800, 1000 А.

Вторичная обмотка ТА рассчитана на 5 А.

Напряжение первичной обмотки трансформатора напряжения вы-

Указание. Данные для варианта выбирают по вертикальному и горизонтальному направлениям от номера варианта. Например, в 10-м варианте Uп = 75 B , αп = 50 делений, Iп = 2 А.

Контрольные вопросы

1.Какой ток (числовое значение) будет протекать через токовую обмотку ваттметра?

2.Какие последствия вызовет выбор трансформатора тока с номинальным значением первичного тока на одну ступень ниже расчетного:

а) для работы трансформатора тока; б) для работы ваттметра; в) для работы нагрузки?

3.Изменится ли угол отклонения стрелки ваттметра?

4.Изменится ли мощность, потребляемая нагрузкой?

Задача № 18

Нарисовать схему подключения ваттметра и определить его показание (кВт), если он включен в четырехпроводную трехфазную сеть напряжением 0,4 кВ. Нагрузка в фазах чисто активная и равна: I A = 10 А,

291

IB = 20 А, IC = 30 А. «Звездочкой» показать начало обмоток. Начало то-

ковой обмотки подсоединить к генераторному зажиму, а начало обмотки напряжения – к точке, указанной в заданном напряжении первой (табл. 19). Решение пояснить векторной диаграммой.

Указание. Показание ваттметра равно произведению силы тока в токовой обмотке на напряжение между точками, к которым подключена обмотка напряжения, и на косинус угла сдвига фаз между этими величинами. Если мощность получилась со знаком «минус», то стрелка прибора будет отклоняться против часовой стрелки.

Таблица 19

Таблица вариантов

Задача № 19

Вторичная обмотка однофазного трансформатора включена на активную нагрузку rн = const (рис. 13). Как изменятся показания приборов,

включенных в первичную и вторичную цепи, а также магнитный поток Ф, индукция В и напряженность магнитного поля Н в стали трансформатора, ток холостого хода I10 , если изменить величину одного из параметров,

указанных в табл. 20?

Рис. 13

Здесь U1 и f – напряжение и частота тока сети, S – сечение магнито-

провода, δ – расчетная длина воздушного зазора в магнитопроводе. Результаты анализа внести в табл. 21 и аргументировать ответы

письменно с помощью формул и зависимостей.

292

При анализе считать, что изменение тока холостого хода практически не влияет на изменение тока в первичной цепи при заданной нагрузке.

Расчетная таблица

Задача № 20

Генератор постоянного тока независимого возбуждения, характеристика холостого хода которого задана аналитически Eя = 20 + 400 × I1 ,

приводится во вращение асинхронным двигателем с постоянной угловой скоростью ω . Напряжение и ток обмотки возбуждения, нагрузка генератора и напряжение на его зажимах контролируются приборами V1, А1, A2 и V2 (рис. 14).

Рис. 14

С помощью переключателя SA можно установить три режима работы генератора. По заданным величинам (см. табл. 22) определить неизвестные и заполнить таблицу. Здесь P – мощность, развиваемая генератором.

Построить в масштабе внешнюю характеристику генератора по трем точкам, соответствующим режимам работы генератора.

293

294

Задача № 21

Двигатель постоянного тока независимого возбуждения служит для вращения рабочего органа станка, создающего момент сопротивления Mc .

Как изменятся в установившемся режиме и как будут изменяться во времени скорость вращения привода ω , ЭДС обмотки якоря Eя , ток об-

мотки якоря I я и вращающий момент M вр , если изменить один из сле-

дующих параметров: сопротивление цепи якоря rця , напряжение питания обмотки якоря U , магнитный поток Ф и момент сопротивления Mс ?

Нарисовать схему питания двигателя постоянного тока и ответ пояснить аналитически (для установившегося режима) и графически с помощью механических характеристик (для переходного режима). При этом считать, что скорость двигателя мгновенно измениться не может, а электрические процессы, не связанные со скоростью, протекают безынерционно (табл. 23).

Таблица 23

Таблица вариантов

Задача № 22

Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения характеризуется следующими номинальными величинами: мощностью на валу PH , развиваемым моментом M H , напряжением сети U , скоростью вра-

щения nH , кпд ηн , мощностью, потребляемой двигателем из сети, PH ,

потребляемым током IH , потерями в обмотке якоря PЯ и обмотке воз-

буждения PB , суммарными механическими и магнитными потерями

PМ , общими потерями в двигателе P , током в обмотке возбуждения

IВ . В режиме холостого хода двигатель потребляет ток I0 и мощность

P0 . Обмотка якоря в нагретом состоянии имеет сопротивление rЯ , об-

мотка возбуждения – rВ .

295

По данным величинам определить неизвестные и заполнить таблицу. Определить пусковой ток и пусковой момент двигателя. Построить естественную механическую характеристику и характеристику при включении в цепь якоря сопротивления, которое ограничивает пусковой ток до 2,5 IН .

Построить рабочие характеристики двигателя M = f1(P); n = f2(P); η = f3(P)

(где P – мощность на валу двигателя) при значениях мощности 0; 0,25; 0,5; 0,75; 1,25 PH . Потерями в обмотке якоря при холостом ходе пренебречь.

Указания

Механическая мощность двигателя P = ωM , где ω = 2πn c-1 – угло60

вая скорость вращения двигателя, n – скорость вращения двигателя, об/мин, M – механический момент на валу двигателя.

Электрическая мощность, потребляемая двигателем, P = UI , где U –

1

напряжение сети, I – ток, потребляемый двигателем. Для двигателя параллельного возбуждения I = I Я + IВ , где IВ – ток обмотки возбуждения.

Коэффициент полезного действия электродвигателя определяется отношением механической мощности на валу двигателя к электрической

считаются постоянными независимо от нагрузки (от холостого хода до номинальной). Таким образом, с достаточной степенью точности можно счи-

Pяxx ≈ 0 , поскольку ток в цепи якоря при холостом ходе мал и обусловлен не мощностью нагрузки, а сравнительно небольшими механическими и магнитными потерями.

Пусковой ток в цепи якоря I я пуск = U rя . Если в цепь якоря вклю-

чено пусковое сопротивление rпуск , то пусковой ток якоря можно уменьшить до величины I я пуск = U (rя + rпуск ).

296

Механический момент на валу двигателя M = кФI я , где коэффици-

ент к – постоянный для данной машины, Ф – магнитный поток под одним плюсом. Если известны ток якоря и момент в номинальном режиме M н = кФI ян , то, разделив правые и левые части последних двух уравнений,

получим M / M н = I я / I ян или M = M нI я / I ян .

При пуске M пуск = M нI я пуск /I ян .

В двигателе параллельного возбуждения зависимость угловой скорости вращения от момента нагрузки (механическая характеристика) линейная. Поэтому естественную механическую характеристику можно построить по двум точкам, определяющим номинальный режим (M н, ωн) и режим пуска двигателя (M пуск , ωпуск = 0) .

Пересечение этой прямой с осью ординат определяет скорость идеального холостого хода ω0 . Искусственную механическую характеристику при введении сопротивления в цепь якоря также можно построить по двум точкам, соответствующим режиму холостого хода (ω0 , M xx = 0) , и пусковому режиму (ωпуск = 0, M пуск ) .

Для построения рабочих характеристик составим баланс мощностей:

Задаваясь различными значениями механической мощности на валу двигателя P = 0; 0,25; 0,5; 0,75; 1; 1,25 Pн , решают квадратное уравнение и определяют ток в цепи якоря I я и ток, потребляемый двигателем из сети,

I = I я + Iв .

Вращающий момент M = кФI я . При вычислении удобно пользовать-

ся преобразованным выражением

M = M нI я / I ян .

Скорость вращения можно определить, зная противоЭДС E = KФ×w. Зная ЭДС и скорость в номинальном режиме, легко определить скорость для любого режима:

ω = ωнE / Eн .

297

ПротивоЭДС вычисляется в соответствии с уравнением, составленным по второму закону Кирхгофа:

E = U - rя × I я ,

кпд электродвигателя

h = P / P = P / UI .

1

Варианты заданий приведены в табл. 24.

В пояснительной записке привести расчет для мощности нагрузки P = 0, 25Pн , а результаты расчета для других значений мощности свести в табл. 25.

Механические и рабочие характеристики построить в удобном масштабе на миллиметровой бумаге.

Задача № 23

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, рассчитанный на номинальное напряжение Uн и мощность Pн , включен в сеть с номинальным напряжением U и частотой f = 50 Гц.

Как следует включить фазные обмотки электродвигателя? Определить номинальный и пусковой токи, номинальный пусковой и

максимальный моменты, полные потери в двигателе P при номинальной нагрузке. Построить механическую характеристику двигателя, вычислив электромагнитные моменты при скольжениях S = 0; 0,5Sн; Sн; Sкр; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1

Как изменится пусковой момент двигателя при снижении напряжения на его зажимах на 15 % и возможен ли пуск двигателя при этих условиях с номинальной нагрузкой?

Подобрать емкость конденсаторов для повышения коэффициента мощности установки до 1, причем схема включения конденсаторов должна быть отличной от схемы соединения фазных обмоток электродвигателя.

298

Таблица 24

Таблица вариантов

299