Задача 9.

Задача 9.

В опытах холостого хода и короткого замыкания трехфазного силового трансформатора измерены: при холостом ходе - линейные первичное U₀₁и вторичное U₂₀, линейный ток I₀, мощность холостого хода P₀, при коротком замыкании – линейное напряжение U_k, линейный первичный ток I₁_k, мощность короткого замыкания P_k. Схема соединения и обмоток указана в табл.9.

1. Начертить электрическую схему трансформатора.

2. На основании опытных данных определить номинальные линейные напряжения U_1ном, U_2ном и ток I_1номтрансформатора.

3. Расчетным путем определить номинальную мощность трансформатора S_ном,линейный ток вторичной обмотки I_2ном, фазные напряжения и токи в обмотках в номинальном режиме, напряжение короткого замыкания в процентах от номинального U_k, коэффициенты мощности при холостом ходе cos_φ₀и коротком замыкании cos_φkактивные сопротивления обмоток R₁, и R₂, КПД трансформатора η при заданных коэффициенте мощности нагрузки cos_φ₂ и коэффициенте загрузки β.

Указание: мощности потерь в первичной и вторичной обмотках полагать одинаковыми.

Группа величин	Величины	Варианты
Группа величин	Величины
А	U₁₀, кВ
	I₀, А	0,15	0,22	0,33	0,49	0,73	0,04	0,06	0,09	0,14	0,21
	P₀, кВт	0,36	0,56	0,82	1,05	1,56	0,46	0,66	1,00	1,35	1,90
	U_к, В
	I_1к, А	5,78	9,25	14,5	23,1	36,4	1,65	2,64	4,12	6,61	10,4
	P_к, кВт	1,97	2,65	3,70	5,50	7,60	1,97	2,65	3,70	5,50	7,60
Б	U₂₀, кВ	0,4	0,4	0,4	0,69	0,69	0,69	0,23	0,23	0,23	0,23
	Cos_φ₂	0,8	0,85	0,90	0,95	0,85	0,80	0,85	0,90	0,95	1,00
	β	1,0	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5	0,4	0,55	0,65	0,75
	Схема	Y/Y_N	∆/Y_N	Y/∆	Y/Y_N	∆/Y_N	Y/∆	Y/Y_N	∆/Y_N	Y/∆	∆/Y_N

Таблица 9.

Задача10. Трехфазный силовой трансформатор имеет следующие паспортные данные: номинальная мощность S_ном, номинальные линейные напряжения первичной и вторичной обмоток U_1ном, и U_2ном, мощность потерь холостого хода P₀, мощность потерь короткого замыкания Р_к, напряжение короткого замыкания u_k (табл.10). Известна также схема соединения обмоток.

1. Начертить электрическую схему трансформатора.

2. Определить номинальные линейные токи, токи в обмотках и фазные напряжения; активные, сопротивления обмоток трансформатора R₁ и R₂; КПД при заданном в табл.10 коэффициенте мощности и коэффициентах загрузки β = 0,5 и 1,0.

3. Определить при тех же значениях β и cos_φ₂ вторичное напряжение U₂ и построить внешнюю характеристику U₂=f(I₂).

Указание: мощности потерь в обмотках полагать одинаковыми.

Группа величин	Величины	Варианты
Группа величин	Величины
А	S_ном, кВт
	U₁_ном, кВ
	U_к, %	5,5	5,5	5,5	6,5	6,5	6,5	6,5	6,5	7,5	7,5
	P₀_,кВт	2,45	3,3	4,6	6,4	9,0	2,75	3,65	5,1	6,7	9,4
	P_k, кВт	12,2	18,0	25,0	33,5	46,5	12,2	18,0	25,0	33,5	46,5
Б	Схема	Y/Y_N	∆/Y_N	Y/∆	Y/Y_N	∆/Y_N	Y/∆	Y/Y_N	∆/Y_N	Y/∆	∆/Y_N
	U₂_ном	0,4	0,4	0,4	0,69	0,69	0,69	6,3	6,3	3,15	3,15
	cos_φ2	1,00	0,95	0,90	0,85	0,80	0,80	0,85	0,90	0,95	1,00

Таблица 10.

Задача 11. Асинхронный трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором имеет в номинальном режиме следующие данные: мощность на валу P_ном,линейное напряжение U_ном, скольжение S_ном,КПД η_ном коэффициент мощности cos_φ_ном, отношение пускового момента к номинальному М_п/М_ном, число пар полюсов p (табл.11) Частота f=50 Гц. Известна также схема соединения обмоток статора (см,табл.11).

1. Определить номинальную частоту вращения ротора n_ном, номинальный и пусковой вращающие моменты М_номи М_п , номинальные токи двигателя линейный и в фазах обмотки статора I_номи I_{ф ном}.

2. Проверить возможность пуска двигателя при номинальном моменте нагрузки, если напряжение снизится на 10%.

Группа величин	Величины	Варианты
Группа величин	Величины
А	U_ном, В
	P
	схема	Y	Y	Y	∆	∆	∆	Y	Y	Y	Y
Б	P_ном, кВт								18,5
	S_ном, %	4,0	2,6	2,6	2,6	3,5	3,5	4,0	3,5	2,5	2,5
	η_ном, %
	cos_φ_ном	0,77	0,90	0,90	0,88	0,88	0,91	0,87	0,90	0,91	0,89
	М_п/М_ном	1,5	1,6	1,6	1,8	1,8	1,8	1,8	1,8	1,6	1,6

Таблица 11.

Задача 12. Асинхронный трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором имеет следующие данные: номинальное напряжение U_ном, мощность на валу P_ном, скольжение S_ном, КПД η_ном, коэффициент мощности cos_φ _ном, число пар полюсов P, отношение максимального момента к номинальному М_max/М_ном, отношение пускового момента к номинальному М_п/M_ном, отношение пускового тока к номинальному I_п/I_ном (табл 12). Частота f=50 Гц. Известна схема соединения обмоток статора (см. табл. 12).

Группа величин	Величина	Варианты
Группа величин	Величина
А	P_ном, кВт										18,5
	S_ном, %	2,6	3,5	3,5	4,0	2,6	2,5	4,0	2,6	2,5	2,5
	η_ном, %
	cos_φ_ном	0,88	0,88	0,91	0,87	0,90	0,90	0,77	0,90	0,91	0,90
	I_п/I_ном	6,5	6,5	7,5	7,0	7,5	7,5	6,0	7,0	7,0	7,0
	M_max/M_ном	2,2	2,2	2,2	2,2	2,3	2,3	2,1	2,3	2,3	2,2
	М_п/М_ном	1,8	1,8	1,8	1,8	1,6	1,6	1,5	1,6	1,6	1,8
Б	U_ном, В
	P
	m, %
	Схема	Y	∆	Y	∆	Y	∆	Y	∆	Y	∆

Таблица 12

1. Определить номинальную частоту вращения ротора; номинальный, максимальный и пусковой вращающие моменты М_ном, М_max, М_п; номинальный и пусковой токи линейные и фазные I_ном, I_п, I_{ф ном}, I_{ф п}.

2. Построить механическую характеристику двигателя n=f(M) по табличным (каталожным) данным.

3. Определить по графику критическую частоту вращения n_кр и подсчитать ее критическое скольжение S_кр.

4. Проверить возможность пуска двигателя при номинальном моменте нагрузки, если напряжение снизится на m %.

Задача 13. Трехфазный синхронный генератор работает параллельно с сетью большой мощности, напряжение которой U_ном, Обмотки статора генератора соединены в треугольник. При симметричной активно-индуктивной нагрузке линейный ток генератора I₁, коэффициент мощности cos_φ₁, фазная ЭДС Е₁ опережает напряжение по фазе на угол θ₁(табл 13)

Группа величин	Величина	Варианты
Группа величин	Величина
А	θ₁
А	Cos_{φ 1}	0,82	0,83	0,84	0,85	0,86	0,87	0,88	0,89	0,90	0,91
Б	U_ном, кВ	0,4	0,4	6,3	6,3	6,3	6,3	6,3	10,5	10,5	10,5
Б	I₁, А

Таблица 13

1. Определить фазную ЭДС Е₁ , синхронное индуктивное сопротивление генератора Х_син, а также процентное изменение тока возбуждения генератора при переводе его в режим синхронного компенсатора с тем же током статора.

2. Построить в масштабе совмещенную векторную диаграмму токов, ЭДС и напряжения в обоих режимах (для одной фазы).

Указания: 1) Зависимость Е(I₁) считать линейной.

2) Активным сопротивлением обмоток якоря пренебречь.

Задача 14. Электродвигатель постоянного тока параллельного возбуждения имеет следующие номинальные данные: мощность на валу P_ном, напряжение U_ном, мощности потерь в номинальном режиме в процентах от номинальной мощности - в цепях якоря ∆P_Я и возбуждения ∆P_В, частоту вращения якоря n_ном, КПД η_ном, (табл. 14).

1. Начертить электрическую схему двигателя, показав измерительные приборы, предохранители, выключатель, реостаты, движки которых изобразить в положение пуска, обозначить все элементы схемы и показать направления токов.

2. Определить номинальные значения тока I_ном , потребляемого из сети, тока возбуждения I_в и тока якоря I_{я ном}, сопротивление цепи якоря R_я и цепи возбуждения R_в , в номинальном режиме, а также сопротивление пускового реостата R_п, обеспечивающего кратность пускового тока К_п=I_п/I_ном , (табл. 14); противо ЭДС Е_ном при номинальной нагрузке двигателя и противо ЭДС Е при токе двигателя I, потребляемом из сети и составляющем β % (см табл. 14) от номинального тока; частоту вращения n при токе I; номинальный вращающий момент на валу двигателя М_ном и момент М при токе I.

3. По полученным данным построить механическую характеристику двигателя n=f(M).

Группа величин	Величины	Варианты
Группа величин	Величины
А	P_ном, кВт	1,6	2,5	1,9	3,0	5,5	7,5	7,0	10,5	18,0	16,0
	∆Р_Я			15,5		12,5	9,0	9,5	9,0	7,0	6,0
	∆Р_В			8,5			5,0	4,5	3,5	4,0	3,0
	η _{ном ,}%	68,5	73,0	71,0	75,5	80,5	83,5	83,0	84,5	87,5	87,0
Б	U_ном, В
	n_ном, об/мин
	К_п	3,0	2,5	3,0	2,5	2,0	1,5	2,0	1,5	2,0	1,5
	β

Таблица 14.

Задача 15. Электродвигатель постоянного тока последовательного возбуждения имеет следцющие номинальные данные: мощность на валу Р_ном, напряжение U_ном, суммарную мощность потерь в якоре и обмотке возбуждения ∆Р_ЯВв процентах от номинальной мощности, КПД η_ном (табл. 15).

1. Начертить схему включения двигателя, показав измерительные приборы, предохранители, выключатель, реостат, движок которого изобразить в положение пуска, обозначить все элементы схемы и показать направления токов.

2. Определить номинальный ток I_ном, потребляемый двигателем из сети, сопротивления обмоток якоря и возбуждения R_ЯВ, сопротивление пускового реостата R_П, обеспечивающего кратность пускового тока К_п=I_п/I_ном(см. табл. 15); номинальный вращающий момент М_ном и противо ЭДС якоря Е_ном, при номинальном режиме; частоту вращения якоря при токах, составляющих 0,25; 0,5; 0,75 от номинального тока I_ном, считая что этим значениям соответствует значения магнитного потока, равные 0,5; 0,8 и 0,9 от номинального; мощность на валу и момент при тех же токах.

3. По полученным данным построить механическую характеристику двигателя n=f(M).

Указание: мощность механических потерь полагать пропорциональной частоте вращения.

Группы величин	Величина	Варианты
Группы величин	Величина
А	Р_ном, кВт			6,3			4,5		5,3	3,4	2,2
	∆Р_{ЯВ %}
	η _{ном %}		85,5	81,5	78,5		79,5	86,5	81,5		75,5
Б	U_ном, В
	n_ном,об/мин
	К_П	1,5	1,8	2,0	2,2	2,5	2,2	2,0	2,5	2,5	2,5

Таблица 15.

Задача 16. К сети переменного тока напряжением U₁подключена первичная обмотка трансформатора, со вторичной обмотки которого напряжение U₂подается на выпрямитель, собранный на полупроводниковых диодах. Нагрузкой выпрямителя служит линейный резистор, на котором требуется получить среднее (выпрямленное) напряжение U_Н и средний ток I_Н(табл. 16).

Задана схема выпрямителя:

1.Однофазная однополупериодная

2.Однофазная мостовая.

3.Трехфазная мостовая.(табл.16).

1. Начертить схему выпрямительной установки и показать на ней измерительные приборы, условные положительные направления напряжения и тока U₂ и I₂во вторичной обмотке трансформатора, а также действительные направления тока I_Ни напряжения U_Нна нагрузке; начертить графики изменения напряжений u₂ , u_н, и токов i₂и i_н, с течением времени.

2. Определить сопротивление R_н и мощность Р_н нагрузки; действующие напряжение U₂ и ток I₂ вторичной обмотки трансформатора, КПД диодной группы, определив предварительно полезную мощность P_н в нагрузке и мощность Р₂ на входе диодной группы; наибольшее обратное напряжение на диодах U_{обр мах} , и средний ток через каждый диод I _д.

3. Выбрать основные параметры диодов I_допи U_{обр доп}

Указания:

1) Диоды выпускаются на токи 1, 2, 5 и 10 А с допустимыми обратными напряжениями 100, 150, 200, 300 и 400 В.

2) Диоды и трансформатор считать идеальными.

Группы величин	Величины	Варианты
Группы величин	Величины
А	U₁
А	схема
Б	I_н	0,2	0,5
Б	U_н

Таблица 16

Задача 17. Для приведения в действие производственного механизма электродвигатель должен развивать периодически меняющуюся мощность: Р₁- в течение времени t₁, затем P₂ - в течение времени t₂ , затем снова P₁ и т.д. Частота вращения приводного вала механизма должна быть равномерной и равной приблизительно n об/мин. Механизм устанавливается на открытой площадке на расстоянии l м от распределительного пункта трехфазной сети напряжением U_ном(табл.17).

Группа величин	Величины	Варианты
Группа величин	Величины
А	P₁ , кВт
	t₁_,мин
	P₂ , кВт
	t_{2 ,}мин		1,5		2,5			1,5		2,5
	n, об/мин
Б	U_ном,В
	l ,м
	∆u_g %	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0	3,5	3,0	2,5	2,0
	Материал жил	медь		алюминий			медь		алюминий

Таблица 17

1. Выбрать номинальную мощность асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором для привода механизма. Проверить, достаточна ли перегрузочная способность двигателя.

2. Выбрать по допустимому нагреву сечение жил кабеля, прокладываемого в земле, дляпитания двигателя. При максимуме нагрузки найти потерю напряжения в жилах и, если она превышает допустимую ∆u_g % (см.табл.17), увеличить сечение до необходимого значения.

Задача 18, На производственном участке устанавливаются электрифицированные механизмы. Из них m₁ механизмов имеют электродвигатели с номинальной мощностью P_{1 ном}и m₂- по P_{2 ном} . Известны коэффициент спроса К_с , групповой коэффициент мощности cosφ номинальное напряжение сети U_ном (табл. 18).

Группа	Величина	Варианты
Группа	Величина
А	m₁
	Р_{1 ном},кВт	1.1	1,5	2,2	3,0	4,0	1,1	1,5	2,2	3,0	4,0
	m₂
	Р₂_ном,кВт	5,5	2,2		5,5	7,5	3,0	4,0	5,5	7,5	5,5
Б	U_ном, В
	К_с	0,4	0,3	0,2	0,15	0,35	0,5	0,25	0,3	0,4	0,15
	cosφ	0,75	0,7	0,5	0,5	0,6	0,7	0,65	0,55	0,6	0,75
	F , мм
	Материал жил	алюминий					Медь
	Изоляция	бумажная		резиновая				Бумажная

1. Определить установленную мощность нагрузки участка P_y, расчетную активную мощность P_расч, полную расчетную мощность S_расч и расчетный ток нагрузки I_расч .

2. Проверить по условию допустимого нагрева возможность питания двигателей участка от цеховой трансформаторной подстанции по кабелю с сечением жил F , если кабель прокладывается в воздухе (в каналах).

⇐ Предыдущая 12