Указания к решению задач 6, 7.

Для решения этих задач необходимо знать основные параметры трансформаторов, их определение.

Основные параметры трансформатора:

1. S_Н – номинальная мощность.

2. U_Н – номинальное первичное напряжение.

3. U_2Н - номинальное вторичное напряжение. Это напряжение на зажимах вторичной обмотке при холостом ходе трансформатора и номинальном первичном напряжении. При нагрузке вторичное напряжение U₂ снижается из-за его потери в трансформаторе, т. е. U₂ < U_2Н.

4. I_1Н, I_2Н – номинальные токи. Это токи, вычисленные по номинальной мощности и номинальным напряжениям обмоток.

Для однофазного трансформатора:

I_1Н=S_Н / U_1Н; I_2Н= S_Н / U_2Н.

Для трехфазного трансформатора:

Трансформатор обычно работает с нагрузкой меньше номинальной. Поэтому вводят коэффициент нагрузки: .

5. Отдаваемая потребителю мощность:

P₂= S_Н cosj₂; Q₂= S_Н sinj₂.

 

 

Пример 6.

Трехфазный трансформатор имеет следующие номинальные характеристики: S_НОМ= 10000 кВ× А, U_НОМ1= 10 кВ, U_НОМ2 = 400 В. Потери в стали Р_СТ = 2, 45 кВт, потери в обмотках Р_{О. НОМ} = 12, 2 кВт. Первичные обмотки соединены в треугольник, вторичные – в звезду. Сечение магнитопровода Q= = 450cм², амплитуда магнитной индукции в нем В_m= 1, 5 Тл. Частота тока в сети ¦= 50 Гц. От трансформатора потребляется активная мощность Р₂ = 810 кВт при коэффициенте мощности cosj₂ = 0, 9. Определить: 1) номинальные токи в обмотках и токи при фактической нагрузке; 2) числа витков обмоток; 3) к. п. д. трансформатора при номинальной и фактической нагрузках.

Решение.

1. Номинальные токи в обмотках:

;

.

2. Коэффициент нагрузки трансформатора:

Kн=P₂/(S_НОМ× cosj₂) = 810/(1000× 0, 9) = 0, 9

3. Токи в обмотках при фактической нагрузке:

I₁=k_Н× I_НОМ1= 0, 9× 58 = 52 А; I₂=k_Н× I_НОМ2=0, 9× 1445 = 1300 А.

4. Фазные э. д. с., наводимые в обмотках. Первичные обмотки соединены в треугольник, а вторичные – в звезду, поэтому, пренебрегая падением напряжения в первичной обмотке, считаем:

E_1Ф»U_НОМ1= 10 000В; E_2Ф=U_НОМ2 / = 400 / = 230 В.

5. Числа витков обеих обмоток находим из формулы:

E_1Ф=4, 44¦w₁Ф_m= 4, 44¦w₁B_mQ

w₁= E_1Ф/(4, 44В_mQ)= 10000/(4, 44× 50× 1, 5× 0, 045)= 667. Здесь: Q= 450 cм² = 0, 045 м²

w₂= w₁E_2Ф/E_1Ф= 667× 230/10000 = 15, 3

6. К. п. д. трансформатора при номинальной нагрузке:

7. К. п. д. трансформатора при фактической нагрузке:

Пример 7.

Однофазный понижающий трансформатор номинальной мощностью S_НОМ= = 500 В× А служит для питания ламп местного освещения металлорежущих станков. Номинальные напряжения обмоток U_НОМ2 = 24 В. К трансформатору подсоединены десять ламп накаливания мощностью 40 Вт каждая, их коэффициент мощности cosj₂ = 1. Магнитный поток в магнитопроводе Ф_m = = 0, 005 Вб. Частота тока в сети ¦= 50 Гц. Потерями в трансформаторе пренебречь. Определить: 1) номинальные токи в обмотках; 2) коэффициент нагрузки трансформатора; 3) токи в обмотках при действительной нагрузке; 4) числа витков обмоток; 5) коэффициент трансформации.

Решение.

1. Номинальные токи в обмотках:

I_НОМ1=S_НОМ/U_НОМ1= 500 / 380 = 1, 32 А;

I_НОМ2=S_НОМ/U_НОМ2= 500 / 24 = 20, 8 А.

2. Коэффициент нагрузки трансформатора:

k_Н=P₂ / (S_НОМ× cosj₂) = 10× 40 / (500× 1) = 0, 8.

3. Токи в обмотках при действительной нагрузке:

I₁=k_Н× I_НОМ1= 0, 8× 1, 32 = 1, 06 А; I₂=k_Н× I_НОМ2= 0, 8× 20, 8 = 16, 6 А.

4. При холостом ходе Е₁=U_НОМ1; Е₂=U_НОМ2. Числа витков обмоток находим из формулы:

Е = 4, 44¦wФ_m.

Тогда w₁=E₁ / (4, 44¦Ф_m) = 380× (4, 44× 50× 0, 005) = 340 витков; w₂=E₂ / / (4, 44¦Ф_m) = 24× (4, 44× 50× 0, 005) = 22 витка.

5. Коэффициент трансформации:

К=Е₁ / Е₂ = w₁ / w₂ = 340 / 22 = 15, 5.

Контрольная работа.

Задача №1.

Цепь постоянного тока содержит несколько резисторов, соединенных смешанно. Схема цепи с указанием сопротивлений резисторов приведена на соответствующем рисунке, а также известные величины токов, напряжений, мощности приведены в таблице 2. Определить общее сопротивление цепи, а также ток и напряжение на всех участках цепи (если они не заданы в таблице), а также мощность, потребляемую всей цепью и расход электрической энергии за 8 часов работы

Указание: См. решение типового примера 1.

Внимание: Индекс тока, напряжения и мощности совпадает с индексом резистора, через который течет ток, на котором действует это напряжение или выделяется эта мощность. Например, через резистор R₁ протекает ток I₁ и на нем действует напряжение U₁, выделяется мощность Р₁. I – общий ток цепи.

 

 

Таблица 2.

Номер варианта.	Номер схемы.	Задаваемая величина.
		UОБЩ. = 100 В.
		I1= 20 A.
		U2= 30 B.
		I5=10 A.
		I2= 3, 75 A.
		I4= 5 A.
		U5= 30 B.
		I3= 1, 25 A.
		U1= 20 B.
		U4= 36 B.
		UОБЩ. = 50 B.
		I2= 2 A.
		I1= 5 A.
		U5= 18 B.
		I3= 1, 2 A.
		I5= 6 A.
		I6= 3 A.
		U4= 10 B.
		U1= 20 B.
		U2= 30 B.
		I1= 50 A.
		I2= 15 A.
		U2=120 B.
		UОБЩ. = 250 B.
		I6= 8 A.
		I4= 4 A.
		I5= 4, 8 A.
		U1= 200 B.
		I4= 4 A.
		U5= 12 B.
		P2= 512 Bт.
		P3= 64 Bт.
		Р4= 16 Вт.
		UОБЩ. = 110 В.
		U1= 16 B.

Задача №2.

Цепь переменного тока содержит различные элементы (резисторы, индуктивности, емкости), включенные последовательно. Схема цепи приведена на соответствующей схеме. Номер схемы и значения сопротивлений всех элементов, а также один дополнительный параметр задачи в таблице 3.

Определить следующие величины, если они не заданы в таблице 3:

1. Полное сопротивление цепи Z.

2. Напряжение U, приложенное к цепи.

3. Силу тока в цепи I.

4. Угол сдвига фаз (величину и знак).

5. Активную, реактивную и полную мощность, потребляемую цепью.

Начертить в масштабе векторную диаграмму цепи и пояснить ее построение.

Указание: см. решение типового примера 2.

Примечание: индексы буквенных обозначений следует понимать: Q_L1 – реактивная мощность в первом индуктивном сопротивлении, P_R2 – активная мощность в первом активном сопротивлении, U_R1 – падение напряжения на первом активном сопротивлении, U_L1 – падение напряжения на первом индуктивном сопротивлении.

 

Таблица 3

№ варианта	№ схемы	R1 (Ом)	R2 (Ом)	XL1 (Ом)	XL2 (Ом)	XС1 (Ом)	XС2 (Ом)	Дополнительный параметр.
			¾		¾		¾	QL1= 150 Bap
					¾		¾	U= 40 B
				¾	¾		¾	I= 50 A
					¾	¾	¾	PR1= 150 Bт
						¾	¾	S= 360 BA
			¾	¾	¾			I= 4 A
			¾		¾			Р= 200 Вт
			¾				¾	U= 80 В
				¾	¾			I= 2A
					¾			Q=-192 Вар
			¾		¾		¾	U= 50 B
					¾		¾	I= 4 A
				¾	¾		¾	UR1= 20 B
					¾	¾	¾	S=320 BA
						¾	¾	P= 400 Вт
			¾	¾	¾			S= 160 BA
			¾		¾			I= 4 A
			¾				¾	P= 54 Bт
				¾	¾			S= 180 BA
					¾			P= 256 Bт
			¾		¾ -		¾	I= 5 A
					¾		¾	P= 24 Bт
				¾	¾		¾	S= 250 BA
					¾	¾	¾	Q=80 Вар
						¾	¾	Q=64 Вар
				¾			¾	U= 40 B
			¾		¾			U L1=60 В
			¾				¾	Q= 75 Bap
				¾	¾			UR2= 24 B
					¾			QL1= 16 Bap
			¾		¾		¾	P= 800 Bт
					¾		¾	Qc1= -160 Bap
				¾	¾		¾	P= 100 Bт
					¾	¾	¾	I= 2 A
						¾	¾	U= 60 B

 

 

Задача №3.

В трехфазную четырехпроводную сеть с линейным напряжением U_НОМ включили звездой разные по характеру сопротивления (см. 28 – 37). Определить фазные и линейные токи, активную, реактивную, полную мощность. Начертить в масштабе векторную диаграмму цепи. По векторной диаграмме определить числовое значение тока в нулевом проводе. Данные для своего варианта взять из таблицы 4.

Указание: см. решение типового примера 3.

 

Таблица 4.

№ варианта	№ схемы	UНОМ (В)	№ варианта	№ схемы	UНОМ (В)	№ варианта	№ схемы	UНОМ (В)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 4.

В трехфазную трехпроводную сеть с линейным напряжением U_НОМ включили треугольником разные по характеру сопротивления (схема 38 – 49). Определить фазные токи, активную, реактивную и полную мощность трехфазной системы. Начертить в масштабе векторную диаграмму цепи. Из векторной диаграммы определить числовые значения линейных токов. Данные для своего варианта взять из таблицы 5.

Указание: см. решение типового примера 4.

Таблица 5.

№ варианта	№ схемы	UНОМ (В)	№ варианта	№ схемы	UНОМ (В)	№ варианта	№ схемы	UНОМ (В)
14

 

 

А В С   А В С

А В С   А В С

 

Задача №5.

Каждая фаза трехфазного симметрического потребителя (электродвигатель переменного тока) рассчитана на фазное напряжение U_Ф и имеет активное R_Ф и индуктивное X_Ф сопротивления. Номинальное напряжение сети U_НОМ1. Выбрать схему соединения потребителя в зависимости от номинального напряжения сети U_НОМ1 (звездой или треугольником) и начертить ее. Определить активную P, реактивную Q и полную S мощности, расходуемые потребителем. Вычислить потребляемый линейный ток. Данные для своего варианта взять из таблицы 6.

Таблица 6.

№ варианта	UФ (В)	RФ (Ом)	XФ (Ом)	UНОМ1 (В)	UНОМ2 (В)
		8, 5	5, 25
			10, 5
		4, 25	2, 6
		5, 4	2, 6
		13, 5	6, 55
		7, 2	3, 5
			8, 7
		22, 5	10, 9
		10, 2	6, 3

Указания: 1. Фазный ток потребителя определяем по формуле:

I_Ф= U_Ф/Z_ф, где .

1. Активная, реактивная и полная мощности потребителя вычисляем соответственно по формулам:

; ;

 

Задача №6.

К трехфазному трансформатору с номинальной мощностью S_НОМ и номинальными напряжениями первичной U_НОМ1 и U_НОМ2 обмоток присоединена активная нагрузка Р₂ при коэффициенте мощности cosj₂. Определить: 1) номинальные токи в обмотках I_НОМ1 и I_НОМ2; 2) коэффициент нагрузки трансформатора k_Н; 3) токи в обмотках I₁ и I₂ при фактической нагрузке; 4) суммарные потери мощности å Р при номинальной нагрузке; 5) Коэффициент полезного действия трансформатора при фактической нагрузке. Данные для своего варианта взять из таблицы 7.

Каково назначение замкнутого стального магнитопровода в трансформаторе? Почему магнитопровод должен иметь минимальный воздушный зазор и выполняться не сплошным, а из отдельных стальных листов, изолированных друг от друга лаком?

Указание: см. решение типового примера 6.

Таблица 7.

№ вариата	SНОМ (кВ× А)	UНОМ1 (кВ)	UНОМ2 (кВ)	Р2 (кВт)	cosj2
			0, 69		0, 95
			0, 4
			0, 23		0, 9
			0, 4		0, 85
			0, 4		0, 92
			0, 69		0, 88
			0, 23
			0, 4		0, 93
			0, 23
			0, 4		0, 9
			0, 4		0, 94
			0, 23		0, 95
			0, 4		0, 9
			0, 69		0, 95
			0, 4		0, 86

 

Задача №7.

Для питания пониженным напряжением цепи управления электродвигателями на пульте установлен однофазный двухобмоточный трансформатор номинальной мощностью S_НОМ. Номинальное напряжение U_НОМ1 и U_НОМ2; номинальные токи в обмотках I_НОМ1 и I_НОМ2. Коэффициент трансформации равен К. Числа витков обмоток w₁ и w₂. Магнитный поток в магнитопроводе Ф_м. Частота тока в сети ¦= 50 Гц. Трансформатор работает с номинальной нагрузкой. Потерями в трансформаторе можно пренебречь. Используя данные трансформатора, указанные в таблице 8 определить все неизвестные величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов. Данные для своего варианта взять из таблицы 8.

Указание: см. решение типового примера 7.

Таблица 8.

№ варианта	SНОМ В× А	UНОМ1 В	UНОМ2 В	IНОМ1 A	IНОМ1 A	W1	W2	K	Фм Вб
	¾		¾	1, 43	¾	¾	¾	15, 8	0, 005
	¾			¾	33, 4		¾	¾	¾
		¾		¾	¾		¾	31, 6	¾
	¾		¾	4, 72		¾		¾	¾
				¾	¾	¾	¾	¾	0, 025
	¾			3, 64	¾	¾	¾	¾	0, 005
		¾	¾		¾			¾	¾
	¾		¾	¾	20, 8			¾	¾
			¾	¾	¾	¾	¾	20, 8	0, 0015
	¾	¾		3, 2	¾		¾	41, 6	¾
		¾		¾	¾	¾	¾	18, 3	0, 02
	¾	¾			¾	¾	¾	13, 9	0, 003
	¾		¾	4, 2	¾	¾	24, 4	¾	0, 002
			¾	¾	¾		¾	6, 12	¾
	¾	¾		¾			¾	¾	0, 001
	¾		¾	¾	13, 9	¾	¾	13, 9	0, 003
		¾		¾	¾	¾		15, 8	¾
	¾	¾		0, 5	10, 4	¾	¾	¾	0, 0018
	¾			¾		¾	¾	31, 6	¾
		¾	¾	3, 64	¾	¾		9, 18	¾

 

Таблица 9 - Технические данные трансформаторов

 

Тип трансформатора	Sном, Кв*А	Потери мощности, кВт
Рст	Ро.ном
ТМ-25/6; 10		0, 13	0, 69
ТМ-40/6; 10		0, 175	1, 0
ТМ-63/6; 10		0, 24	1, 47
ТМ-100/6; 10		0, 33	2, 27
ТМ-160/6; 10		0, 51	3, 1
ТМ-250/6; 10		0, 74	4, 2
ТМ-400/6; 10		0, 95	5, 5
ТМ-630/6; 10		1, 31	7, 6
ТМ-1000/6; 10		2, 45	12, 2
ТМ-1600/6; 10		3, 3	18, 0
ТМ-2500/6; 10		4, 3	24, 0

Вопросы контрольной работы.

1. Основные понятия об электрических измерениях. Классификация электроизмерительных приборов. Погрешности.

2. Устройство, достоинства, недостатки и принцип работы магнитоэлектрических, электромагнитных, элеутродинамических и индукционных систем.

3. Измерения напряжения и тока. Расширение пределов измерения приборов. Добавочные сопротивления и шунты.

4. Измерение электрической мощности, Электрической энергии и электрического сопротивления различными методами.

5. Полупроводниковые приборы, их преимущества и недостатки. Электрофизические свойства полупроводников. Образование электро-дырочного перехода, его свойства и вольтамперная характеристика.

6. Устройство, классификация полупроводниковых диодов, его вольтамперная характеристика, работа диода.

7. Понятие выпрямителя, виды схем выпрямления, однополупериодная и двухполупериодная схемы выпрямления.

8. Мостовая схема выпрямления, фильтры, их назначение и виды.

9. Трехфазный выпрямитель, его схема, работа и применение.

10. Назначение, устройство и принцип работы стабилизаторов напряжения на полупроводниковых приборах.

11. Фотоэффект и фотоэлементы, их типы, свойства, характеристики.

12. Фотоэлементы с внешним фотоэффектом, устройство, принцип работы и применение.

13. Фотоэлементы с внутренним фотоэффектом, устройство, принцип работы и применение.

14. Виды, устройство, применение и принцип работы тиристоров. Схема включения, ВАХ тиристоров.

15. Фотодиоды и фототранзисторы, назначение устройство, работа.

16. Классификация, основные параметры и характеристика электронных усилителей. Схема усилительного каскада на транзисторе.

17. Усилители мощности, их применение и характеристика. Назначение.

18. Усилители постоянного тока, устройство, работа и применение.

19. Устройство, схемы и принцип действия генераторов синусоедальных колебаний, назначение элементов.

20. Генераторы пилообразного напряжения, их схемы, основные элементы и режимы.

21. Мультивибратор, схема, основные элементы, работа.

22. Интегральные микросхемы, их назначение, классификация, способы изготовления, особенности.

23. Электрические машины, определение, классификация, понятие обратимости, асинхронный двигатель, определение, принцип работы.

24. Пуск в ход АД (асинхронный двигатель) схемы пуска, достоинства, недостатки, применение.

25. Синхронные машины, устройство, работа, особенности.

26. Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя. Зависимость вращающего момента от скольжения.

27. Однофазный электродвигатель. Потери и К. П. Д. асинхронного двигателя.

28. Общее устройство электрических машин постоянного тока, основные элементы конструкции и их назначение. Принцип работы.

29. Генератор постоянного тока с независимым возбуждением, его схема и характеристики (холостого хода и внешняя).

30. Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением, его схема и внешняя характеристика.

31. Генератор постоянного тока со смешанным возбуждением при согласном и встречном соединении обмоток возбуждения, внешние характеристики, потери, к. п. д.

32. Электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением, его схема. Пуск двигателя.

33. В чем заключается явление реакции якоря, каковы ее последствия для генератора и двигателя?

34. Принцип самовозбуждения машин постоянного тока. В каких случаях машина может не возбудиться?

35. Принцип действия электродвигателя постоянного тока. Назначение коллектора и его устройство.

⇐ Предыдущая12

Поделиться: