СД. 02 «Электрические машины»

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Кафедра электрических машин и электрооборудования

 

 

СД. 02 «Электрические машины»

 

Методические указания к выполнению

Контрольной работы

 

 

Специальность: 110302 Электрификация и автоматизация с.х.

 

 

УФА 2010

УДК 621.313

ББК 31.261.63

М 54

 

Рекомендовано к изданию методической комиссией энергетического факультета, протокол № __ от « ___ » __________ 20___ года

 

Составители: профессор Муфазалов Ф.Ш., ассистент Акчурин С.В.

 

 

Рецензент: к.т.н, зав. кафедрой АиЭ Галимарданов И.И.

 

 

Ответственный за выпуск: зав. кафедрой электрических машин

и электрооборудования, доцент Линенко А.В.

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

1 ТРАНСФОРМАТОРЫ 5

1.1 Основные теоретические положения 5

1.2 КПД и потери в трансформаторах 10

1.3 Изменение напряжения вторичной обмотки 13

2 ОБМОТКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПОСТОЯННОГО

ТОКА 19

3 АСИНХРОННЫЕ МАШИНЫ. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

И УРАВНЕНИЯ 22

4 МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА 25

4.1 Основные положения и уравнения теории машин

постоянного тока 25

4.2 Преобразование энергии в режиме генератора 26

4.3 Преобразование энергии в режиме двигателя 27

4.4 Двигатели постоянного тока 28

5 ЗАДАНИЕ 29

6 ЗАДАЧИ 29

6.1 Трансформаторы 29

6.2 Обмотки машин постоянного тока 43

6.3 Обмотки электрических машин переменного тока 44

6.4 Задачи по асинхронным машинам 45

6.5 Задачи по машинам постоянного тока 53

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 61

ВВЕДЕНИЕ

 

Методические указания к контрольной работе по курсу «Электрические машины» включают в себя задачи по силовым трансформаторам, подстанции двигателям переменного и постоянного тока, которые в инженерной практике в условиях эксплуатации приходится решать обслуживающему техническому персоналу. При выполнении контрольного задания студент приобретает навыки и умение решения технических задач в производственной деятельности, что служит повышению качества специалистов высшей квалификации.

 

ТРАНСФОРМАТОРЫ

 

КПД и потери в трансформаторах.

В процессе преобразования энергии в трансформаторе возникают потери:

1) Потери в обмотках - Р_М;

2) Потери в стали - Р_СТ.

Коэффициент полезного действия, выраженный через активную мощность и потери с учетом коэффициента нагрузки, может быть определен уравнением

(17)

где S₂ – полная мощность на выводах вторичной обмотки трансформатора, ВА;

cosφ ₂ – коэффициент мощности нагрузки;

β – коэффициент загруженности трансформатора,

P_МН – потери в обмотках трансформатора при номинальной нагрузке, Вт.

При эксплуатации трансформаторов с изменяющейся нагрузкой возникает необходимость в определении годовой величины КПД, когда учитываются потери за год

(18)

где W - энергия отдаваемая трансформатором за год;

t - время эксплуатации в данном режиме, час;

а - коэффициент использования потерь, зависящий от максимальной нагрузки Р_мах в виде

k=W / P_MAXt. (19)

 

Зависимость a=f(k) приведена на рисунке 3.

 

Рисунок 3 Кривая a=f(k)

 

Тогда

(20)

Расчет потерь в стали. При заданной геометрии магнитопровода, числе витков и частоте индукция В в магнитопроводе зависит от величины напряжения питания.

При максимальном значении индукции В_m1, потери в стали [Вт] можно определить по уравнению

Р_ст»К_tr × r_1.0В²_m G_ст, (21)

 

где r_1.0 - удельные потери в 1 кг стали при максимальной индукции в 1 тл (индукция изменяется синусоидально с частотой f=50 Гц);

G_CT - масса магнитопровода, кг,

K_tr - коэффициент, зависящий от конструкции магнитопровода и его обработки, обычно K_tr =1, 2.

 

При известных активных сопротивлениях и токах электрические потери в обмотках равны [Вт]

P_M= m_1­I²_1ФR₁+ m_2­I²_2ФR₂, (22)

где m₁, m₂ - числа фаз первичной и вторичной обмоток,

I_1Ф, I_1Ф, R₁, R₂ - фазные токи и сопротивления.

 

ОБМОТКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

ПОСТОЯННОГО ТОКА

 

Основные виды обмоток машин постоянного тока - простые петлевые и волновые, сложные петлевые и волновые, а также комбинированные.

Обмотки выполнятся 2^х-слойными и барабанного типа, а также однослойными. На рисунке 6 приведены секции простой петлевой и волевой обмоток. Все секции, соединяясь последовательно, образуют обмотку.

 

 

Рисунок 6 Схемы секций обмоток: а - простой петлевой; б - простой волновой

 

Число катушечных сторон в одном слое паза:

,

где Z - число пазов;

К - число коллекторных пластин,

m - число ходов обмотки,

y₁- первый частичный шаг,

y₂ - второй частичный шаг,

у - результирующий шаг,

y_k - коллекторный шаг.

Для петлевой обмотки у = у₁-y₂ = y_k = m.

Если - целое число, где p – число пар полюсов обмотки, то обмотка называется обмоткой с диаметральным шагом, т.е. y_­­₁=t.

С целью улучшения коммутации часто используется ступенчатая обмотка и обмотка с укороченным шагом y₁ < t (t -полюсное деление).

Величина укорочения шага определяется в зубцовых делениях как

Число параллельных ветвей петлевой обмотки а = mр.

В сложных (многоходовых обмотках) ходы соединяются параллельно с помощью широких щеток.

Из-за магнитной несимметрии машины и дефектов изготовления обмоток при параллельном соединении р-параллельных ветвей, теоретически имеющих одинаковые ЭДС, через щетки могут протекать уравнительные токи. Это может быть устранено путем соединения точек с теоретически равными потенциалами уравнительными соединениями на якоре.

У волновой обмотки последовательно соединяются все проводники, смещенные относительно друг друга на одно полюсное деление τ вдоль окружности якоря. Таким образом, после обхода окружности якоря проводники смещаются на одно коллекторное деление или при многоходовой (сложной) обмотке на величину - τ.

Поэтому число коллекторных пластин k = ру_к+m,

(25)

 

или у_к=у₁+у₂. (26)

Число пар параллельных ветвей волновой обмотки

а = m. (27)

В качестве примера на рисунке 7 приведена развернутая схема простой петлевой обмотки машины постоянного тока с числом пазов z=12, 2p=2, y₁=6, у_k=y=1. На схеме показаны размещение щеток с указанием полярности их при заданных направлении вращения и полярности полюсов.

Рисунок 7. Схема простой петлевой обмотки машины постоянного тока (Z=12, 2p=2, y ₁ = τ =6, y _к =y=1).

АСИНХРОННЫЕ МАШИНЫ.

МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Постоянного тока.

Электромагнитный момент двигателя [Н·м]

(48)

где - постоянный коэффициент;

- магнитный поток на один полюс, Вб;

В_δ - индукция в зазоре, Тл;

1_δ - расчетная длина якоря, м;

dx - бесконечно малое перемещение.

Уравнения напряжений якоря при нагрузке для двигательного и генераторного режима соответственно

(49)

(50)

где ЭДС Е определяется по характеристике холостого хода по результирующей продольной МДС F₀ найденной с учетом действия всех МДС от тока якоря [Н]

(51)

где - продольная МДС, компенсирующая размагничивающее действие поперечной МДС (реакции) якоря, Н.

Знак “+” соответствует намагничивающему, а знак “-” размагничивающему действиям.

 

4.2 Преобразование энергии в режиме генератора.

Механическая мощность, подводимая к валу машины [Вт]

(52)

где М1 - вращающий момент приводного двигателя.

Механическая мощность, преобразуемая электромагнитным путем в электромагнитную мощность

(53)

где Р_Т- механические потери, Вт;

Р_М - магнитные потери в зубцах и ярме якоря, Вт;

Р_Д - добавочные потери, Вт;

М - механический вращающий момент, уравновешивающий электромагнитный момент, Н.

(54)

Электрическая мощность, снимаемая со щеток якоря [Вт]

(55)

где Р_Э = R_Я I²_Я - электрические потери в цепи якоря, Вт.

Полезная электрическая мощность [Вт]

(56)

где Р_В = R_В · I_В - мощность на питание обмотки независимого (параллельного) возбуждения, Вт;

I _В - ток параллельной обмотки возбуждения, А;

I = I _Я - I _В - ток выводов машины, А;

R _В - сопротивление цепи возбуждения с учетом регулировочного сопротивления, Ом.

 

Коэффициент полезного действия

(57)

где сумма потерь, Вт.

 

4.3 Преобразование энергии в режиме двигателя

В режиме работы машины двигателем U > Е, ток I_Я < 0 поэтому мощности Р₁, Р_мех, Р_ЭМ, Р и моменты М₁, М₂ - отрицательны и полезная механическая мощность Р₁ меньше потребляемой из сети электрической мощности Р на потери в машине ∑ Р.

Коэффициент полезного действия

(58)

 

 

Двигатели постоянного тока

 

Ток [А] в обмотке якоря и угловая скорость вращения [рад/с] двигателя

Пусковой ток двигателя при пуске с включением пускового сопротивления [А]

где R_п - пусковое сопротивление, которое по мере разгона двигателя постепенно уменьшается оператором, Ом.

Механическая и моментная характеристики двигателя в установившемся режиме при соответственно:

(63)

 

при U = соnst, R_p = соnst, R_ш = соnst,

где R_р - регулировочное сопротивление в цепи параллельной обмотки возбуждения.

Для определения кривой Ф = f(I_Я) используется кривая намагничивания активного слоя машины или параболическая аппроксимация характеристики холостого хода.

 

ЗАДАНИЕ

 

5.1 Выполнить расчет по трансформаторам в соответствии с заданным вариантом.

5.2 Рассчитать параметры обмотки машины постоянного тока заданного варианта и выполнить развернутую схему с распределением щеток по коллектору и определенная их полярности.

5.3 Определить расчетом все величины трехфазной обмотки машин переменного тока, выполнить развернутую схему с обозначением выводов.

5.4 Решить задачу по асинхронным двигателям или машинам постоянного тока.

ЗАДАЧИ

 

Трансформаторы

1) На ТП установлен трансформатор с номинальной мощностью S = 180 кВА, Р_о = 400 Вт, Р_{обм.ном} = 3000 Вт. Магнитопровод изготовлен из пластин холоднокатаной стали. Энергия, отданная за год W_год = 165000 кВт.ч., Р_max = 71, 5 кВт, cosφ = 0, 8 (акт.-инд. напр.).

Определить: а) годовой КПД при работе 8760 час;

б) энергию потерь за год W_{пот год};

в) расходы на годовые потери при стоимости единицы

электроэнергии С=0, 5 руб./ (кВт.ч.).

Коэффициент загрузки трансформатора:

x=

Коэффициент использования:

k=

соответственно, коэффициент потерь: а = 0, 145.

2) Имеется однофазный трансформатор броневого типа

S_hom = 160 кВА и U₁ / U₂ = 5000/400 В.

U_ВИт = 4, 26 В, f = 50 Гц.

Определить: а) число витков W₁ и W₂;

б) сечение проводов обмотки А₁ если J = 3, 2 А / мм²;

в) чистое поперечное сечение стального стержня магнитопровода А_CT если В_м = 1, 4 Тл.

3) По опытам XX и К.З. однофазного броневого трансформатора S_H =100 кВА и U₁ / U₂ = 6300 / 400 В., U_bht = 4, 26 В, f = 50 Гц. При измерениях на холостом ходу выбирается в качестве первичной обмотки НН, а при К.З. - обмотка НН.

Р_х = 900 Вт, U_x = 320 В, I_Х = 16, 5 А;

Р_к= 1250 Вт, U_K= 240B, I_К= 13 А.

Определить: а) потери в ст. трансформатора – Р_C

б) номинальные потери в обмотке трансформатора Р_{обм ном},

в) коэффициент мощности при XX и К.З.,

г) напряжение К.З. u_{к 3}. в процентах.

 

4) Однофазный броневой трансформатор S_Н = 60 кВА, U₁ / U₂ - 5000/400 В, U_bht =4, 26 В, f = 50 Гц. нагружен со стороны обмотки НН. Z_haгр = 1, 27+j1, 5 Ом.

Определить: а) КПД - hпри данной нагрузке;

б) реактивное сопротивление нагр. Х_{нагр min} и cosφ _max которая при R_нагр = 1, 2 Ом нагружает трансформатор номинальным током.

в)h, при нагрузке в соответствии с пунктом б.

5) Однофазный трансформатор U₁ / U₂ = 380/110 В,

S_hom - 20 кВА, U_K = 8, 5. Потери при I_ном и U_ном в обм. Р_{обм ном} = 0, 048 S_ном, Р_с = 0, 036 S_hom

Магнитопровод - пластины толщ. 0, 5 мм., r_{1, 0} = 2, 3 Вт/кг.

Определить: а) массу магнитопровода- m_с, если максимальное значение индукции в стержне и ярме В_МАХ = 1, 48 Тл;

б) действительное поперечное сечение стержня А_CT, если коэффициент заполнения ст. k₃ = 0, 94 и число витков обмотки HH W₂ = 31;

в) h_мах при активно-индуктивной нагрузке с cosφ ₂ =1, 0; соsφ ₂ = 0, 8; соsφ ₂ = 0, 6;

г) cosφ при К.З., общее активное сопротивление и индуктивное сопротивления рассеяния - cosφ _k, R, X_S.

6) На КТП установлен трехфазный трансформатор, S_н = 35 кВА, U₁ / U₂= 10/0, 4 кВ, D / Y - 11, P₀ = 0, 195 кВт,.I₀ = I_x = 0, 04 I_Н, Р_к = 1, 1 кВт, u_k% = 4, 5%, В_m = 1, 67 Тл.

Определить: a) cosφ ₀ (коэффициент мощности при XX) и cosφ _K (коэффициент мощности при К.З.);

б) R, X_S (активное и индуктивное сопротивления рассеяния обмотки);

в) U_ВИТ если чистое сечение стали стержня А_ст = 654 см²;

г) W₁ и W₂;

д) R₁ (активное сопротивление первичной обмотки), если средняя длина витка l_{cр вит} = 0, 567 м., сечение провода А₁ = 0, 503 мм², r₂₀ = 0, 024 мм·Ом/м.

7) З^х-фазный трансформатор. U₁ / U₂=5/l кВ, D/ Y- 5, S_ном =360 кВА,

U_K = 4, 8%, U_a= 1, 8%. Со стороны НН трансформатор нагружен током 1, 2 I_НОМ при индуктивном cosφ ₂ =0, 9.

Определить: a) W₁ и W₂, если U_bht =6.8 В/виток;

б) максим, значение Ф_m при f=50 Гц;

в) I_{1 НОМ} , I_{2 HOM}

г) h при данной нагрузке, если Р_с=0, 026 S_ном, а также R₁, R₂, предполагая, что R₁ = R₂;

д) номинальные потери в обмотке Р_{обм ном} и cosφ _н;

е) вычертить векторную диаграмму напряжения.

8) З^х-фазный трансформатор с S_HOM =500 кВА, U₁ / U₂=1000 / 660 В, W₁=800. Определить: а) I_1НОМ, I_{2 НОМ};

б) фазовый угол между U₁ и U₂,

в) W₂ = 2 W₂;

г) действующее значение Ф при f==50 Гц.

9) З^х-фазный трансформатор с S _НОМ =360 кВА, D/Y - 11, W₁/W₂=2439/210, U_bht =4, 1 В/вит. Данные XX и К.З. U_К =4%, cosφ _K =0, 4, cosφ ₀ = cosφ _x = 0, 15, I_x= I₀ = 0, 05 I_{2 НОМ}.

Определить: a) U₁ и U₂ и отношение U₁ / U₂;

б) R₁ = 1, 2R₂, X_d1 = X_d2, т.е. определить R₁ R₂, X_s1 X_s1;

в) р_ст и соответствующее сопротивление схемы замещения R_СТ

г) реактивную мощность необходимую для намагничивания магнитопровода, индуктивное сопротивление для основного магнитного потока Q_x и X_m;

д) привести полную схему замещения с рассчитанными параметрами.

10) З^х-фазный трансформатор с U₁ / U₂= 21/0, 4 кВ, Y/Z -11. Р_х=Р₀=0, 29 кВт, I₀= 0, 035 I_НОМ, Р_{обм ном}= 1, 65 кВт, U_K=4, 5%, U_a= 2, 54%, S_H= 100 кВА.

Определить: a) cosφ _o и соsφ _к;

б) суммарное сопротивление R и индуктивное сопротивление X;

в) h₁ при номинальной нагрузке и h_0.8 для случаев cosφ =l, 0, и cosφ =0, 8;

г) активную мощность нагрузки на вторичной стороне, при которой h_max для случаев cosφ =0, 8.

11) З^х-фазный трансформатор с U₁ / U₂= 23000 / 480 В, D / Y - 11, U_bht = 9, 62 В/вит. Средняя длина витка и сечения проводников обмотки на стороне ВН l_CP1= 1, 022 м, A₁=4, 9 мм², на стороне НН l_СР2= 0, 734 м, А₂ = 404, 5 мм²,

S_hom = 630 кВА, I₀= 0, 021 I_НОМ, Ро = 1, 49 кВт, Р_К= 9, 25 кВт, U_K= 4, 5%. Определить: a) R₁, R₂ при t = 75°С, если r₇₅= 0, 0346 мм²Ом/м;

б) Р_С с учетом потерь в обмотке при XX;

в) I_{1 НОМ} , I_{2 НОМ};

г) Ф_MAX;

д) cosφ ₀ и соsφ _k

12) З^х-фазный трансформатор с S_HOM =30 кВА, U₁ / U₂= 10500 / 400 В, D / Y -11, Р₀=140Вт.

Определить: а) полную мощность S при h_max, если U_KA=2, 1%;

б) h_mах при cosφ ₂=0, 2; 0, 4; 0, 6; 0, 8; 1, 0

h_max (0.2), h_max (0, 4), h_max ( 0.6), h_max (0.8), h_mах (1.0);

в) начертить хр h _max = f (cosφ );

г) потери в обмотке Р_{0БM НОМ} соответств. ном. токам, а также определить соsφ _K, если U_k=4, 5%;

д) W₁ ±DW₁, W₂, если U_BHT=2, 22 В/вит и отводы дают ±5%;

e)R₂, eсли R₁=l, 14R₂;

ж) инд. рассеяния L_s1 L_s2, если Х_s1 = Х_s2;

з) потери Р_с, если на первичной обмотке подается 0, 92 U_H

Р_{С 1.05}. Р_{С 1.0}, Р_{С 0.95}

13) З^х-фазный трансформатор D / Y- 11, S_Hom = 280 кВА, U₁ / U₂= 21 / 0, 4 кВ при номинальной нагрузке Р_{обм ном} =4, 6 кВт, Р_с = 0, 75 кВт. За год W_ГОД = 185000 кВт-ч, Р_мах= 120 кВт, cosφ =0, 68 (акт-инд. нагрузке).

Определить: а) годовой h_ГОД;

б) годовые затраты на потери в трансформаторе, если стоимость э/энергии е=1, 00 р (кВтч);

в) U₂ при максимальной заданной нагрузке, если U_K=4, 5%.

14) На ТП установлен З^х-фазный трансформатор D / Y -11_; S_H0M = 320 кВА, W₁/ W₂ =4394/29. Средние длины витков обмоток l_CP1= 1 м, l_СР2= 0, 664 м, сечения проводников А₁= 1, 77 мм², А₂= 270, 3 мм². Обмотки из медного провода.

Определить: a) R₁, R₂ при 20°С (r = 0, 0175 ммОм/м);

б) потери в обмотке Р_{oбм ном} и t = 75°С, если U_ВИТ= 7, 96 В/вит;

в) все сопротивления при 75°С R₇₅ и активную составляющую напряжения к.з. U_Ka;

г) Х_s1 и U_k, если соsφ _K = 0, 35;

д) В_m, если магнитопровод имеет А₀= 218 см².

15) З^х-фазный трансформатор D / Y - 7, S_hom = 1600 кВА, магнитопровод изготовлен из стали 3414. Данные магнитопровода: чистое сечение стержней А_CT = 462 см², поперечное сечение ярма А_ЯPM=551 см², масса стержней m=1174 кг, масса ярма m_ЯPM = 799 кг, В_{mах ст}= 1, 606 Тл, B_max.н= 1, 35 Тл.

Определить: а) потери в стали Р_СT с использованием величин удельных потерь;

б) основной магнитный поток Ф и U_ВИТ при f= 50 Гц;

в) U₁, U₂ если W₁=2121±64, W₂=14;

г) номинальные токи I _1Н, I_2Н.

16) З^х-фазный трансформатор S_HOM =30 кВА, D / Y, U₁ / U₂= 10, 5/0, 4 кВ. Данные: Р_{ОБМ НОМ}= 0, 78 кВт, Р₀=Р_X= 0, 14 кВт, I₀= 5%, U_K= 4, 5%, U_ka =2, 5%, f=50Гц.

Определить при f=20, 40, 60, 80 и 100 Гц:

а) номинальные мощности S₂₀, S₄₀, S₆₀, S₈₀, S₁₀₀;

б) потери P₀₂₀, P₀₄₀; Р₀₆₀; Р₀₈₀; P₀₁₀₀

в) U_k20, U_k40, ..., U_K100;

U_Ka20, U_Ka40, …, U_Ka100;

г) h₂₀ h₄₀; …; h₁₀₀ при номинальной нагрузке и cosφ = 0, 85.

Начертить зависимости S = f (f), P₀= f (f), U_K = f (f), h= f (f).

17) З^х-фазный трансформатор D / Y, S_hom = 380 кВА, U₁ / U₂= 10, 5 / 0, 4 кВ.

Р_{обм.ном}= 6, 3 кВт, U_K = 4, 5%, U₀ = 1, 52%, P₀= P_С= 1, 1 кВт. Нагрузка – акт. Инд. хар-р.

Р₁ =32 кВт, cosφ ₁, = 0, 78, Q= 52, 5 кВар,

sin φ ₂ = 0, 36, S₃ = 127 кВ А, соsφ ₃ = 0, 85,

P₄ =88 кВт, соsφ ₄ = 0, 9, Q₅ = 43 кВар, sinφ ₅=1.

Определить: а) полную мощность всех нагрузок и общий коэффициент мощности S, соsφ;

б) потери в обмотках тр-ра Р_oбм и h;

в) напряжение на вторичных выводах тр-ра U₂;

г) емкость компенсирующей батареи конденсаторов со стороны НН;

д) U₂ и h, если отсоединить конд. батарею.

 

18) З^х-фазный трансформатор D / Y-11 имеет U₁ / U₂= 21000 / 400 В, U_ВИт=7, 48 В/вит, Р_K= 3, 9 кВт, S_HOM = 180 кВА, I₀=3 %, Р₀= 550 Вт, U_K= 4, 5%.

Определить: a) R₁ R₂; Х₀₁ Х₀₂ полагая, что R₁ = R₂; X₀₁ = 1, 1Х₀₂;

б) токи I_оа, I_ОМ;

в) индуктивное сопротивление для основного магнитного потока и сопротивления, соответствующее потерям в стали Х_м, и R_m;

г) начертить схему замещения одной фазы с рассчитанными параметрами;

д) сечение магнитопровода Аст, если В=1, 58 Тл4

е) D окружности D₀, описанный вокруг стержня, если коэффициент заполнения К₃=0, 86.

19) Однофазный трансформатор с U₁ / U₂= 1000 / 230 В, S_HОМ = 6, 3 кВА, U_K = 5, 2%, соsφ _K = 0, 423, Р₀=132 Вт (при U_hom), I₀ = 8, 35%.

Определить: a) R₁ Х_s;

б) U₂ при 5/4 I_Н, I_Н, 3/4 I_Н, 2/4 I_Н, 1/4 I_Н для случаев cosφ = 0, 8 (акт-инд. нагрузка) и cosφ = 1, 0;

в) начертить хар-ку U₂=f (I₂) по значениям токов, как в п.б.;

г) максимальные КПД h_MAX и соответствующие первичный и

вторичные токи h_{max (0.8)}, h _{max(1, 0)} и cosφ = 0, 8 и cosφ = 1, 0;

д) cosφ ₀.

20) З^х-фазный трансформатор D / Y - 11, U₁ / U₂= 21000 / 400 В, причем обмотка ВН изготовлена с ±3%-ными отпайками; S_HOM= 40 кВА, Р₀= 210 Вт, Р₀ = 4%, Р_{обм ном} = 1150 Вт, U_H = 4, 5%.

Определить: a) W₁ ± D W₁, W₂, если U_bht=7, 25 В/вит;

б) U₂ при том же токе, cosφ = 1 и cosφ = 0, 8 (акт-инд. нагрузка) при всех 3^х положениях переключателя;

в) КПД h 5/4, h 4/4, h3/4, h 2/4, h1/4, при cosφ = 0, 78 и 5/4, 4/4, 3/4, 2/4, 1/4 - кратных значениях номинального тока;

г) вычертить график h=f(I₂);

д) определить cosφ _K, cosφ ₀;

е) активное сопротивление и индуктивное сопротивление

рассеяния R, Х_s.

21) Однофазный броневой трансформатор, S_hom =100 кВА, U₁/U₂=5000/400B, U_bht=4, 26 В/вит, f = 50 Гц. Со стороны НН нагружен Z_hatp ⁼ 1, 2 +j 1, 5 Ом.

Определить: а) h при данной нагрузке:

б) Х_{НАГР min} и cosφ _mах, которая при постоянном значении сопротивления R_haпp ⁼ 1, 2 Ом нагружает тр-р номинальным током;

в) h при нагрузке в соответствии п.б.;

г)U₂₁, U₂₂.

22) Для питания 3*-фазной сети потребителя мощностью Р = 60 кВт с активно-индуктивной нагрузкой выбрать 1 из 3 трансформаторов со следующими данными:

I II Ш

Ном. мощность, кВА 63 100 160

Потери в обм., кВт 1, 65 2, 6 3, 9

Потери XX, кВт 0, 29 0, 375 0, 55

 

Определить: а) полные мощности при максимальных КПД трех тр-ров h_МАХ

P _I, Р_II, Р_III

б) максимальные КПД h_mах при cosφ = 1, 0 и cosφ = 0, 8;

в) максимальные КПД h трансформаторов при данной нагрузке;

г) расходы на потери в течении одного года (8760 ч) К₆₃, К₁₀₀ К₁₆₀ (e = 0, 5руб/(кВт-ч);

д) экономию годовых расходов потери э/энергии, которую можно достигнуть при эксплуатации наиболее экономичного трансформатора.

23) З^х-фазный трансформатор S_HОМ = 400 кВА, U₁ / U₂= 1000 / 660В, число витков на фазу на стороне ВН W₁ = 800.

Потери XX Р₀ = 0, 032 S_HOM, u_K = 6, 2%, cosφ _K = 0, 48.

Со стороны НН подключена нагрузка, активная мощность и фазовый угол которой могут изменяться.

Определить: а) максимальную активную мощность Р_mах, которую можно передать нагрузке через тр-р без опасения его перегрева;

б) максимальный КПД h_max и соответствующую активную мощность при фазовых углах нагрузки φ = 0°, φ = 30°, φ = 60°;

в) вторичное напряжение U₂ при U_H0M и фазовых углах нагрузки φ = -60° и φ = +60°, U₂ (-60), U₂ (+60);

г) те изменения числа витков W тр-ра, которые обеспечивают номинальное напряжение при фазовых углах нагрузки ± 60°.

24) 3^x-фазный трансформатор Y/Z -11, S_HOM= 180 кВА, U₁ / U₂= 35 / 0, 4 В за 1 год передает W_ГОД = 312000 кВт-ч эл. энергии. За этот период максимальная мощность Р _mах =110 кВт при соsφ = 0, 82 и акт-инд. нагрузке. Потери хх Р₀ = 1100 Вт, Р_{ОБМ НОМ} =4, 900 кВт.

Определить: а) годовой КПД h_Г;

б) максимальный КПД h_mах0.82 при соsφ = 0, 82;

в) соsφ _к, если U_K = 6%;

г) соsφ ₀, если I₀ = 2, 9%.

25) Для определения групп соед. тр-ров с U₁ / U₂= 380 /110 В в соответствии схемы производились измерения напряжений при питании Ui = 190 В. данные измерений приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 Величины напряжений

Транс-р	UAa, B	UCa, B	UAc, B	UCc, B
I
II
III
IV

Определить:

а) относительные фазовые углы между одноименными напряжениями для всех 4^х случаев путем построения векторной диаграммы;

б) все напряжения указанные в таблице при питании Ui= 250 B.

26) На КТП установлен трехфазный трансформатор, Sh - 40 кВА, U₁ / U₂ = 6, 3/4 кВ, D / Y-11, P₀ = P_х = 0, 198 кВт, I₀ = 0, 04 I_Н, Р_к = 1, 12 кВт, u_к% = 4, 5%, В_m = 1, 68 Тл.

Определить: a) cosφ ₀ (коэффициент мощности при XX) и соsφ _к (коэффициент мощности при К.З.);

б) R, Xs (активное и индуктивное сопротивления рассеяния обмотки);

в) U_BИТ, если чистое сечение стали стержня А_ст = 654 см²;

г) W₁ и W₂;

д) R₁ (активное сопротивление первичной обмотки), если средняя длина витка l­_{СР ВИТ} = 0, 567 м., сечение провода А₁ = 0, 503 мм², r₂₀ =0, 024 мм²·Ом/м.

27) З^х-фазный трансформатор. U₁ /U₂=5/1 кВ, D/Y - 5, S_HOM =180 кВА,

U_K = 4%, U _ка= 1, 8%. Со стороны НН трансформатор нагружен током 1, 2 I_НOM при активно-индуктивном соsφ ₂ =0, 9.

Определить: a) W₁ и W₂, если U_ВИТ = 6, 8 В/виток;

б) максимальное значение Ф_м при f=50 Гц;

в) I_{1 НОМ}, I_{2 НОМ};

г) hпри данной нагрузке, если Р_С=0, 026 S _НОМ, а также R₁ R₂, предполагая, что R₁ = R₂;

д) номинальные потери в обмотке Р_{обм ном} и cosφ _H;

е) вычертить векторную диаграмму напряжения.

28) З^х-фазный трансформатор с U₁ / U₂= 21 /0, 4 кВ, Y/Z -11. Р_Х=Р₀= 0, 20 кВт, I₀= 0, 03 I_НОМ, Р_{обм ном}= 1, 5 кВт, U_K=4, 2%, U_Ka= 2, 5%, S_H= 60 кВА.

Определить: a) cosφ ₀ и соsφ _K;;

б) суммарное сопротивление R и индуктивное сопротивление X;

в) h₁ при номинальной нагрузке и h_0.8 для случаев cosφ =l, 0, и соsφ =0, 8;

г) активную мощность нагрузки на вторичной стороне, при которой h_max для случаев соsφ =0, 8.

29) 3^x-фазный трансформатор с S_HOM =40 кВА, U₁ / U₂= 10, 5 / 0, 4 В, D / Y-11, P₀=145Вт.

Определить: а) полную мощность S при h_mах, если U_Ka=2, l%;

б)h_mах при соsφ ₂=0, 2; 0, 4; 0, 6; 0, 8; 1, 0

h _{max (0.2)}, h _{max (0, 4)}, h _{max ( 0.6}), h _{max (0.5)}; h _{max (1.0)}

в)Начертить хр h_max =f (сosφ );

г) потери в обмотке Р_{обм ном} соответств. ном. токам, а также определить соsφ _K, если U_K=4, 5%;

д) W₁ ±D W₁, W₂, если U_ВИТ=2, 22 В/вит и отводы дают ±5%;

e)R₂, ecли R₁ =l, 14R₂;

ж) инд. рассеяния L_s1, L_s2, если X_s1 = Х_s2;

з) потери Р_С, если на первичной обмотке подается 0, 92 U_h

Р_{С 1.05}, Р_{С 1.0}, Р_{С 0.95}

30) З^х-фазный трансформатор D / Y- 11, S_hoм = 320 кВА, U₁ / U₂= 21 / 0, 4 кВ при номинальной нагрузке Р_{обм ном} = 4, 75 кВт, Р_С= 0, 8 кВт. За год Wгод ⁼ 250000 кВт-ч, Р_mах= 150 кВт, соsφ =0.7 (акт-инд. нагрузке).

Определить: а) годовой КПД h_ГОД;

б) годовые затраты на потери в трансформаторе, если стоимость э/энергии e=1, 00 р (кВгч);

в) U₂ при максимальной заданной нагрузке, если U_K=4, 5%

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

1. Беспалов, В.Я. Электрические машины [Текст]: учебник / В.Я. Беспалов [и др.]. – М.: Академия, 2006. – 313 с.

2. Ванурин, В.Н. Электрические машины [Текст]: учебник / В.Н. Ванурин. – М.: Энергия, 2006. – 380 с.

3. Епифанов, А.П. Электрические машины [Текст]: учебник / А.П. Епифанов. – М.: Лань, 2006. – 263 с.

4. Копылов И.П. Электрические машины [Текст]: учебник / И.П. Копылов. - М.: Логос, 2007. - 607 с.

5. Торопцев Н.Д. Электрические машины сельскохозяйственного назна­чения [Текст]: учебник / Н.Д. Торопцев. - М.: Колос, 2005. - 223 с.

6. СТО 0493582-003-2009 Стандарт организации / Самостоятельная рабо­та студента. Оформление текста рукописи. Взамен СТП 0493582-003-2006. Введен в действие с 01 апреля 2009г. - Уфа.: БашГАУ, 2009. - 36 с.

 

 

Лицензия РБ на издательскую деятельность № 0261 т 10.04.1998 г.

Подписано в печать ______________________2009г.

Формат 60Ч84. Бумага типографская.

Гарнитура Таймс. Усл. печ. л. ______. Усл. изд. л. _____.

Тираж 100 экз. Заказ №______.

Издательство Башкирского государственного аграрного университета.

Типография Башкирского государственного аграрного университета.

Адрес издательства и типографии: 450001, г.Уфа, ул. 50 лет Октября, 34.

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Кафедра электрических машин и электрооборудования

 

 

СД. 02 «Электрические машины»

 

123456Следующая ⇒

Поделиться: