Контрольная работа по предмету Электромеханика на тему: Контрольная по Электромеханике

Контрольное задание № 1 По данным машины постоянного тока параллельного возбуждения (табл. 1 и 2) требуется: 1. Вычертить эскиз магнитной цепи машины. 2. Рассчитать магнитную цепь и построить характеристику холостого хода Е = f (F). 3. Определить НС возбуждения при номинальном режиме и рассчитать обмотку возбуждения. 4. Вычертить развернутую схему обмотки якоря. Вопросы для самопроверки 1. Из каких элементов состоит магнитная цепь машины постоянного тока? 2. Как формируется закон магнитной цепи? 3. Что такое полезный магнитный поток? 4. Какие марки листовой электротехнической стали применяются для машины постоянного тока? 5. Какую функциональную зависимость представляет кривая намагничивания листовой электротехнической стали? 6. Как определяется коэффициент рассеяния? 7. Что такое расчетная, или теоретическая, полюсная дуга? Чем она отличается от действительной полюсной дуги? 8. Что такое расчетная, или теоретическая, длина якоря? Как ее отличают от действительной длины якоря? 9. Чем отличается расчет МДС зубцов в случае, когда магнитная индукция в зубцах больше 1,8 Тл по сравнению с тем случаем, когда магнитная индукция имеет меньшее значение? 10. При каких условиях получается m – кратнозамкнутая сложная петлевая обмотка? 11. Каковы значения и принцип действия уравнителей 1-го рода? 12. Как сформировать обобщенные условия симметрии обмотки якоря? 13. В чем физический смысл коэффициентов: полюсного перекрытия, воздушного зазора. 14. Чем отличаются кривые распределения напряжения по коллектору на холостом ходу и при нагрузке? 15. Каковы назначение, работа и устройство компенсационной обмотки? Нарисуйте ее схему для двухполюсной машины. 16. Сформулируйте условия полной компенсации поперечной реакции якоря с помощью компенсационной обмотки. 17. В каком смысле можно говорить о раз-магничивающем влиянии поперечной реакции якоря? 18. Почему уменьшается горизонтальный катет характеристического треугольника при уменьшении тока возбуждения? 19. Чем отличается криволинейная коммутация от прямолинейной? 20. Напишите уравнение, включающее все ЭДС, которые могут иметь место в коммутируемой секции, и проанализируйте его. 21. Как определить ширину полюсного наконечника добавочного полюса? 22. Покажите, как определить полярность добавочных полюсов для генераторного режима. 23. Почему секции обмотки якоря имеют мало витков (обычно один)? 24. Снимая безыскровую зону методом Касьянова, мы видим, что даже на холостом ходу появляется искрение при подаче тока в обмотку дополнительных полюсов. Почему? 25. Как изменится критическое сопротивление цепи возбуждения при увеличении скорости вращения якоря вдвое? 26. Чем отличаются характеристики генератора при независимом и параллельном возбуждениях? 27. Как правильно включить пусковой реостат двигателя параллельного возбуждения? Нельзя ли обойтись без него? 28. Почему применяют смешанное возбуждение генераторов, двигателей? Что это дает? 29. Как включить генератор на параллельную работу и как нагрузить его? Контрольное задание № 2 Трехфазный силовой масленый трансформатор имеет данные, указанные в табл. 4, 4a. Таблица 4 Данные трехфазных силовых масляных трансформаторов Тип трансформатора (мощность, кВА) Общие данные Номиналь-ное напря-жение, В Число витков Сечение витка, мм2 Внутр. диаметр D1, см Радиаль-ный раз-мер, см Канал Вы-сота в.н. н.н. в.н. н.н. в.н. н.н. в.н. а2 н.н. а1 обм. в.н. и н.н. а12, см l1=l2, см 1. 30 Y/Y0 – 12 6000 320 2086 80 0,725 16,3 10,1 2,5 1,25 0,96 18,0 2. 50 Y/? – 11 3000 526 633 192 2,78 11,5 12,7 2,6 1,6 0,8 21,5 3. 100 Y/Y0 – 12 6000 400 750 60 2,57 34,9 16,2 3,0 1,7 0,95 19,0 4. 180 Y/? – 11 10000 525 1010 62 2,78 24,2 18,0 3,1 1,7 1,35 29,0 5. 180 Y/Y0 – 12 31500 400 350 40 0,916 60,6 16,0 3,0 1,35 2,9 40,0 6. 320 Y/Y0 – 12 10000 400 750 30 4,68 102,8 20,5 3,1 1,8 1,25 33,0 7. 560 Y/? – 11 35000 6300 1936 604 2,378 7,9 25,6 2,75 1,95 3,1 61,5 8.1000 Y/? – 11 35000 6300 1617 504 4,68 14,3 29,3 2,85 2,15 3,45 80,0 9.1800 Y/? – 11 35000 10500 1039 540 6,8 15,4 35,2 2,85 2,7 3,2 70,0 10.3200 Y/? – 11 10000 6300 236 258 44,8 38,4 39,0 3,05 3,05 2,05 80,0 11.160 Y/? – 11 6000 400 795 53 2,72 25 17 3 1,7 1,2 28 12.320 Y/Y0 – 12 6000 400 750 50 4,7 98 20 3,1 1,8 1,3 35 Вопросы для самопроверки 1. Почему с ростом нагрузки (вторичного тока) увеличивается ток в первичной обмотке? 2. Что произойдет с трансформатором и как изменятся его параметры при таких условиях: а) включить его на двойное напряжение; б) уменьшить число витков обмотки в два раза; в) подключить к сети с удвоенной частотой; г) сделать в сердечнике воздушный зазор? 3. Почему при чисто активной нагрузке трансформатор потребляет из сети еще и отстающий по фазе реактивный ток, а при емкостной нагрузке первичный ток может иметь опережающую составляющую? 4. Почему при холостом ходе трансформатора с увеличением приложенного напряжения уменьшается cos?? 5. Докажите, что величина напряжения короткого замыкания (в процентах) не зависит от того, с какой стороны, с высокой или низкой, производится опыт короткого замыкания. 6. К первичной обмотке трансформатора подведено синусоидальное напряжение. Почему в однофазном трансформаторе кривая тока холостого хода несинусоидальна, а в трехфазных трансформаторах может быть несинусоидальным поток? 7. Начертите схему трансформатора с группой соединения Y/Y – 12. Преобразуйте ее в группу соединения Y/Y – 2. 8. Как распределится нагрузка между двумя параллельно работающими трансформаторами, если их напряжения короткого замыкания не равны? 9. Как влияет изменение размеров концентрических обмоток на величину индуктивной составляющей напряжения короткого замыкания? 10. В каких случаях применение автотрансформатора более выгодно по сравнению с обычным трансформатором? 11. Как влияет степень насыщения магнитопровода трансформатора на величину тока включения, на синусоидальность кривых или потока? 12. Трансформатор имеет пониженное значение напряжения короткого замыкания (вдвое против установленного ГОСТом). Как это отразится на его эксплуатации? Вопросы для самопроверки 1. Выведите формулу для эффективного значения ЭДС фазы при синусоидальном распределении вращающегося поля. 2. Докажите аналитически и объясните с физической точки зрения, почему в трехфазной симметричной системе обратное вращающееся поле равно нулю? Почему нет третьей гармоники в кривой намагничивающих сил (НС) статора? 3. Как доказать, что пульсирующую НС можно разложить на две вращающиеся? 4. Каков смысл обмоточного коэффициента и его составляющих? 5. Почему обмотку синхронных генераторов соединяют, как правило, звездой? 6. Дайте радиальную схему сосредоточенной однослойной двухполюсной обмотки статора с шестью пазами и покажите на ней результирующее поле для двух моментов времени: мгновенное значение тока в фазе А максимально; ток в фазе В равен нулю. 7. Как доказать, что бегущая волна намагничивающей силы трехфазной обмотки есть сумма трех пульсирующих волн? Контрольное задание № 3 Трехфазный асинхронный двигатель нормальной частоты имеет данные, приведенные в табл. 6, 7. Требуется: 1. Построить круговую диаграмму. Рассчитать и построить ра¬бочие характеристики двигателя. Определить перегрузочную способность его. 2. Рассчитать и построить механическую характеристику асинхронного двигателя. 3. По данным табл. 6 решить задачи № 1, 2, 3. Таблица 6 Исходные данные для расчета асинхронного двигателя Наименование величин Варианты 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Номинальная мощность Р2н, кВт 4,5 7,0 10 14 20 28 40 55 75 100 Номинальное напря-жение Uф/Uл, В Число полюсов 2р 8 6 4 4 4 4 8 6 4 4 Активное сопротив-ление обмотки стато-ра, r1, Ом 1,3 0,9 0,7 0,4 0,29 0,16 0,01 0,07 0,05 0,03 Индуктивное сопро-тивление обмотки статора, х1, Ом 2,7 1,8 1,5 1,0 0,75 0,55 0,4 0,26 0,2 0,14 Приведенное актив-ное сопротивление обмотки ротора r'2, Ом 0,7 0,5 0,4 0,25 0,15 0,11 0,06 0,04 0,03 0,02 Приведенное индук-тивное сопротивле-ние обмотки ротора х'2, Ом 3,1 2,1 1,5 1,0 0,8 0,63 0,6 0,38 0,24 0,2 Ток холостого хода I0, A 5 7 75 10 14 20 42 45 45 52 Потери холостого хода Р0, Вт 220 370 460 700 900 1200 1800 2100 2800 3300 Механические потери, Рмех, Вт 40 60 70 100 120 150 230 330 450 600 Номинальное скольжение, Sн, о.е. 0,027 0,017 0,04 0,017 0,027 0,033 0,027 0,03 0,027 0,04 Окончание табл. 6 Наименование величин Варианты 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Номинальная мощность Р2н, кВт 4,0 7,5 11 15 18,5 30 37 45 75 90 Номинальное напряжение Uф/Uл, В Число полюсов 2р 8 6 4 4 4 4 8 6 4 4 Активное сопро-тивление обмотки статора, r1, Ом 1,2 0,87 0,72 0,38 0,3 0,17 0,01 0,072 0,052 0,028 Индуктивное сопро-тивление обмотки статора, х1, Ом 2,5 1,9 1,52 1,1 0,77 0,57 0,42 0,28 0,22 0,135 Приведенное активное сопро-тивление обмотки ротора r'2, Ом 0,65 0,53 0,44 0,24 0,14 0,12 0,055 0,042 0,033 0,025 Приведенное индук-тивное сопротивле-ние обмотки ротора х'2, Ом 3,0 2,3 1,52 1,2 0,82 0,64 0,61 0,4 0,245 0,22 Ток холостого хода I0, A 4,8 8 7,8 12 13 21 40 45 47 51 Потери холостого хода Р0, Вт 210 390 520 820 850 1250 1750 2000 2700 3100 Механические потери, Рмех, Вт 38 70 85 100 120 150 220 320 460 550 Номинальное скольжение, Sн, о.е. 0,025 0,018 0,038 0,016 0,026 0,033 0,027 0,032 0,025 0,04 Таблица 7 Исходные данные для построения круговой диаграммы Наименование исходных величин Варианты 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Число полюсов 2р 2 4 4 6 8 8 6 2 4 4 Число пазов Z 24 48 36 54 72 48 36 30 60 24 Номинальное линейное напря- жение, Uн, В 380 380 380 380 380 380 380 380 380 380 Активное сопро-тивление обмотки статора, r1, Ом 0,0585 0,074 0,056 0,109 0,0372 0,518 0,326 0,58 0,0154 0,036 Активное сопротивление обмотки ротора, приведенное к статору, r'2, Ом 0,0445 0,0775 0,046 0,0976 0,031 0,59 0,335 0,526 0,0175 0,029 Индуктивное сопротивление обмотки статора, х1, Ом 0,302 0,378 0,261 0,484 0,19 1,67 0,895 1,3 0,105 0,191 Индуктивное сопротивление обмотки ротора, х'2, Ом 0,43 0,36 0,32 0,44 0,21 1,9 1,1 1,19 0,131 0,22 Активное сопро-тивление намагни-чивающего контура, rm, Ом 0,456 1,16 0,53 1,27 0,215 2,88 2,24 3,74 0,224 0,34 Индуктивное сопротивление намагничивающего контура, хm, Ом 8,14 21,0 8,4 22,1 5,8 49,2 43,6 54 5,15 7,11 Механические потери, Рмех, Вт 130 350 210 300 450 90 130 180 700 200 Номинальное скольжение, Sн, о.е. 0,027 0,017 0,04 0,017 0,027 0,033 0,027 0,03 0,027 0,04 Окончание табл. 7 Наименование исходных величин Варианты 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Число полюсов 2р 2 4 4 6 8 8 6 2 4 4 Число пазов Z 24 48 36 54 72 48 36 30 60 24 Номинальное линейное напряжение, Uн, В 380 380 380 380 380 380 380 380 380 380 Активное сопро-тивление обмотки статора, r1, Ом 0,057 0,07 0,055 0,11 0,037 0,512 0,322 0,57 0,015 0,035 Активное сопро-тивление обмотки ротора, приведен-ное к статору, r'2, Ом 0,0425 0,077 0,042 0,0962 0,03 0,58 0,332 0,525 0,0175 0,029 Индуктивное сопротивление обмотки статора, х1, Ом 0,300 0,372 0,252 0,472 0,182 1,66 0,890 1,28 0,105 0,181 Индуктивное сопротивление обмотки ротора, х'2, Ом 0,42 0,355 0,31 0,432 0,2 1,85 1,0 1,16 0,131 0,21 Активное сопро-тивление намагни-чивающего контура, rm, Ом 0,452 1,15 0,52 1,26 0,205 2,86 2,22 3,74 0,22 0,33 Индуктивное сопротивление намагничивающего контура, хm, Ом 8,1 20 8,35 21,3 5,7 4,82 4,32 5,4 5,1 7,1 Механические потери, Рмех, Вт 120 320 200 320 430 85 120 170 650 180 Номинальное скольжение, Sн, о.е. 0,025 0,016 0,035 0,016 0,03 0,032 0,029 0,032 0,03 0,04 Задача 1 к п.3. Начертить развернутую схему трехфазной двухслойной обмотки с укороченным шагом по данным табл. 7. Шаг обмотки выразить таким образом, чтобы по возможности полностью уничтожить пятую гармонику в кривой ЭДС. Задача 2. Определить токи в обмотках, электромагнитный и полезный моменты, потребляемую и полезную мощности, КПД и cos? двигателя при заданном номинальном скольжении Sн. Определить величину максимального электромагнитного момента и соответствующее ему критическое скольжение. Необходимые расчеты следует провести, пользуясь Г-образ¬ной схемой замещения. Задача 3. Определить, какое сопротивление должна иметь цепь ротора, чтобы при нагрузке 80 % от номинального момента на валу двигатель вращался cо скоростью n = 0,75nн. Пользуясь уравнением момента двигателя, необходимо предварительно определить скольжение при заданной нагрузке М = 0,8Мн. Вопросы для самопроверки 1. Докажите, что векторы намагничивающих сил статора и вращающегося ротора неподвижны относительно друг друга. 2. Покажите, каким образом рабочий режим асинхронного дви¬гателя может быть приведен к режиму трансформатора с активной нагрузкой 3. Чем отличается приведение величин роторной цепи к данным статорной обмотки в асинхронной машине от аналогичной операции в трансформаторе? 4. Ток ротора изменяется с частотой скольжения, ток статора – с частотой сети. На каком основании в векторной диаграмме векторы этих токов совмещены? 5. Почему асинхронный двигатель не может работать с синхрон¬ной скоростью? 6. Как перевести асинхронный двигатель в генераторный режим? Почему асинхронные генераторы не получили широкого распространения? 7. Для чего в цепь фазного ротора на период пуска вводят активное сопротивление? 8. Какое сопротивление нужно ввести в цепь ротора, чтобы пусковой момент стал равен максимальному? 9. Как изменятся коэффициент мощности и перегрузочная способность асинхронного двигателя, если вместо полузакрытых пазов выполнить открытые при прочих равных условиях? 10. Каковы особенности расчета магнитной цепи асин-хронных машин по сравнению с магнитной цепью машин постоянного тока? 11. Почему и в каких режимах пренебрегают потерями в стали ротора? 12. Покажите несколько способов создания пускового момента в однофазном асинхронном двигателе. Какой способ лучше? 13. Почему в двухклеточном двигателе индуктивное сопротивление верхней клетки меньше, чем нижней? Чем это объясняется? 14. Нарисуйте кривую момента в функции скольжения с учетом влияния 5-й и 7-й пространственных гармоник поля статора. 15. Можно ли регулировать скольжение любого асинхронного двигателя в широких пределах? Каким образом и с какой эффективностью? 16. Что произойдет с работающим двигателем с фазным ротором при обрыве одной фазы ротора? 17. Почему эффект вытеснения тока в стержнях ротора увеличи¬вается с ростом отношения высоты паза к его ширине? Почему вытес¬нение тока исчезает в рабочем режиме двигателя? 18. Каким отрезком круговой диаграммы определяется активная и реактивная мощность, потребляемая двигателем из сети? 19. В каких пределах изменения скольжения круговая диаграм¬ма дает достаточно точные результаты и почему? 20. Из каких соображений выбирается тот или другой способ пуска асинхронного двигателя? Контрольное задание № 4 Трехфазный синхронный турбогенератор на 50 Гц, 3000 об/мин имеет данные, приведенные в табл. 8. Таблица 8 Исходные данные для расчета трехфазного синхронного турбогенератора № инейное) Uн, В сos ?н Вопросы для самопроверки 1. Объясните физическую сущность параметров явнополюсной и полнополюсной синхронной машины в установившемся синхронном режиме. 2. Что характеризуют коэффициенты продольной и поперечной реакции якоря? 3. Как влияют пространственные высшие гармоники в кривых НС статора и ротора на работу синхронной машины? Каковы меры борь¬бы с ними? 4. Чем отличается реакция якоря однофазного генератора от реакции якоря трехфазного генератора? 5. Как опытным путем определить: а) параметры установившегося симметричного режима синхронного генератора; б) параметры несимметричного режима? 6. Каким образом найти опытным путем значения сверхпереходного и переходного параметров? 7. Постройте с помощью векторных диаграмм характеристики синхронных машин, например внешних, регулировочных и др. 8. Для какой цели в синхронных генераторах делается демпферная клетка? Какова ее отрицательная роль? 9. Какие элементы конструкции определяют величину парамет¬ров сверхпереходного, переходного и установившегося короткого замыкания по продольной и поперечной осям? 10. Чем отличается реактивность Потье от реактивности рассеяния? 11. Как влияет несимметрия токов в фазах на величину допускаемой мощности синхронного генератора? бмотки ста-тора х?а, Ом Сверхпере-ходное реак -тивное со-противление х"d, Ом Переходное реактивное сопротив-ление х'd, Ом Синхронное реактивное сопротив-ление (нена-сыщ.) хd, Ом Сопротивле-ние токам обратной по-следователь-ности х2, Ом Сопротивле-ние нулевой последова-тельности х0, Ом 1 25000 6300 0,8 0,00245 0,1300 0,1640 0,296 2,530 0,2020 0,1020 2 300000 18000 0,85 0,00124 0,1910 0,2160 0,324 2,020 0,2630 0,1090 3 300000 36750 0,85 0,00576 0,6700 0,7650 1,120 7,900 0,9340 0,4400 4 30000 6300 0,8 0,00245 0,1305 0,1570 0,254 2,480 0,1890 0,1010 5 50000 10500 0,8 0,00278 0,1930 0,2370 0,353 3,240 0,2900 0,0980 6 4000 6300 0,8 0,02970 0,6700 0,8700 1,260 13,800 1,0600 0,6200 7 4000 6300 0,8 0,03130 0,6720 0,8700 1,260 14,100 1,0700 0,4170 8 4000 6300 0,8 0,03040 0,6800 0,8800 1,490 14,100 1,0800 0,3950 9 500 400 0,8 0,00261 0,0260 0,0323 0,040 0,293 0,0394 0,0081 10 6000 6300 0,8 0,01550 0,5140 0,6460 0,940 8,400 0,7870 0,3600 Требуется: 1. Построить для номинальной нагрузки векторные диаграммы ЭДС и МДС (диаграмму Потье или диаграмму ЭМДС) с учетом насыщения и определить по ним номинальный ток возбуждения в относительных единицах и процентное повышение напряжения при сбросе нагрузки. 2. Построить регулировочную характеристику при соs? = = 0,8, U=Uн. 3. Построить характеристики трех-, двух- и однофазного ко¬роткого замыкания при токах возбуждения iв = iво и iв = iвн. 4. Построить угловую характеристику Р= f (?) при номинальном возбуждении и найти статическую перегруженность (предел ста¬тической устойчивости). 5. Построить зависимость тока статора от тока возбуждения для активной мощности Р = 0 и для номинальной Р = Рн при параллельной работе с мощной сетью (V-образные кривые). 6. Определить токи в момент включения генератора на парал¬лельную работу с сетью, имеющей постоянное напряжение. ЭДС генератора совпадает по фазе с напряжением сети. 7. Определить ударный ток короткого замыкания.

Нет