Основы электротехники

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ДЕПАРТАМЕТ КАДРОВОЙ ПОЛИТИКИ И ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ ЗАОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Инженерный факультет

Кафедра электрооборудования и автоматики

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по предмету "Электротехника и электроника"

Москва, 2010

Задача 1

 

Вычертить схему и рассчитать основные электрические параметры однополупериодного выпрямителя с активным сопротивлением нагрузки R_н при питании от источника синусоидального напряжения U:

1.  Среднее значение выпрямленного напряжения и тока U_нср I_{н ср}.

2.  Среднюю мощность нагрузочного устройства Р_{н ср}.

3.  Амплитуду основной гармоники выпрямленного напряжения U _{ОСН m}.

4.  Коэффициент пульсаций р выпрямленного напряжения.

5.  Действующее значение тока нагрузки I.

6.  Полную мощность S источника питания.

7.  Активную мощность Р в сопротивлении нагрузки.

8.  Коэффициент мощности выпрямителя.

 

Дано: U=40 В, Rн=5 ом.

Определить: Uн.ср, Iн.ср, Uосн.м, р, I, S, P, cosφ.

Решение:

1.  Среднее значение выпрямленного напряжения

Среднее значение выпрямленного тока

2.  Средняя мощность нагрузочного устройства

3. Амплитуда основной гармоники выпрямленного напряжения

4. Коэффициент пульсации

5. Действующее значение тока нагрузки

6. Полная мощность источника питания

7. Активная мощность в сопротивлении нагрузки

8. Коэффициент мощности выпрямителя

 

Задача 2

 

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором включен в сеть на номинальное напряжение 380В.

Определить:

1.  Номинальный ток I_н.

2.  Номинальный момент М_н.

3.  Пусковой ток I_пуск, пусковой момент М_пуск и максимальный М_макс моменты.

4.  Мощность Р₁ потребляемую двигателем из сети при номинальной нагрузке.

5.  Полные потери в двигателе при номинальной нагрузке.

6.  Построить механическую характеристику двигателя n=f(M).

7.  С учетом каталожных данных нанести на график механической характеристики двигателя пусковой, максимальный и номинальный моменты и уточнить характеристику.

 

Трехфазный асинхронный двигатель 4а132М4 с короткозамкнутым ротором имеет следующие данные:

- кратность максимального момента Ммах/Мн=3,0

- номинальное напряжение Uн=380 В

- мощность на валу двигателя Рн=11 кВт

- коэффициент мощности cosφ=0,87

- коэффициент полезного действия η_н=87,5%

- номинальное скольжение s_н=2,9%

- критическое скольжение s_кр=19,5%

- кратность пускового тока I_пуск/I_н=7,5

- кратность пускового момента М_пуск/М_н=2,2

Задание:

1.  Определить номинальный ток, номинальный момент, пусковой ток, пусковой и максимальный моменты; мощность, потребляемую двигателем из сети; полные потери в двигателе; построить механическую характеристику

Решение:

1.  Номинальный ток двигателя

2. Номинальный момент

где

3. Пусковой ток

Пусковой момент

Максимальный момент

4. Мощность, потребляемая из сети

5. Полные потери в двигателе

6. Механическую характеристику двигателя строим по упрощенной формуле Клосса:

,

где s=0,01;0,2;0,4;0,6;0,8;1

Таблица 1 – Данные для построения механической характеристики

Величина	Ед.изм	Скольжение
		0,01	0,2	0,4	0,6	0,8	1	0,029	0,195
М	Нм	22	216,3	170,4	127,2	99,5	158,7	63	216,4
n2	об/мин	1485	1200	900	600	300	0	1457	1208

 

Рисунок 2 – Механическая характеристика двигателя

 

Задача 3

 

Однофазный трансформатор имеет следующие номинальные данные: мощность S_н; высшее напряжение U_1Н; низшее напряжение U_2н.

Кроме того, заданы величины: мощность потерь холостого хода Р₀; процентное значение напряжения короткого замыкания u_к=5%; коэффициент мощности при коротком замыкании cos ; коэффициент мощности вторичной обмотки .

Определить:

1.  Номинальные токи I_1н и I_2н.

2.  Коэффициент трансформации k.

3.  Коэффициент полезного действия трансформатора при значениях коэффициента нагрузки =0,1; 0,5; 0,75; 1; 1,25.

4.  Построить график зависимости

Однофазный двухобмоточный трансформатор включен в сеть с напряжением Uн при схеме соединения Y/Yн.

Дано: Полная мощность S_H=20 кВА,

Первичное линейное напряжение U_1H=10 kB,

Вторичное линейное напряжение U_2H=0,4 kB,

Напряжение короткого замыкания U_К=5%,

Мощность потерь холостого хода p₀=220 Вт,

Коэффициент мощности cosφ=0,8

Коэффициент мощности при к.з. cosφ_1к=0,55.

1.  определить номинальные токи в обмотках, коэффициент трансформации.

2.  Построить зависимость КПД трансформатора от нагрузки η=f(β).

Решение:

1. Коэффициент трансформации

=10/0,4=25

2. Силы номинальных токов в обмотках трансформатора:

первичной I_1н ==20/(1,73·10)=1,16 А;

вторичной I_2н = =20/(1,730,4) = 28,9 А.

3. Для построения графиков  вычисляем КПД для ряда значений коэффициента нагрузки , равных 0,25; 0,5; 0,75; 1,0 и  при cos=0,83 и U₁=const по формуле:

где Рк=Uк Iк cosφ_1к=500*1.16*0,55=319 Вт

Uк=(U_1Ф/100%)*Uк%=(10000/100)*5=500 В

Результаты расчетов сводим в таблицу:

	η
0,1 0,5 0,75 1	0,88 0,96 0,97 0,967

Рисунок 3 – График зависимости КПД от коэффициента загрузки

По значениям  и КПД строим графики зависимости КПД от коэффициента загрузки (рисунок 3).

Литература

 

1.  Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. М.: Высш. школа. 1999.

2.  Иванов И.И., Лукин А.Ф., Соловьев Г.И. Электротехника. Основные положения, прмеры и задачи. Серия "Учебники для вузов. Специальная литература" - СПб.: Издательство "Лань", 1999.

3.  Иванов И.И., Равдоник В.С. Электротехника. М.: Высшая школа, 1984.

4.  Борисов Ю.М., Липатов Д.Н., Зорин Ю.Н. Электротехника. М.: Энергоатомиздат, 1985.

5.  Справочное пособие по электротехнике и основам электроники / под ред. В.Г. Герасимова. М.: Высш. школа, 1987.