ЗАДАНИЯ И ВАРИАНТЫ ДЛЯ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

Вторая часть контрольной работы для студентов – заочников включает разнообразные задачи по определению отдельных параметров различного электротехнического оборудования, а именно, трансформаторов, электрических машин с вращающимся якорем (машины постоянного тока) или ротором (машины переменного тока), а также электрических цепей, содержащих полупроводниковые элементы.

Замечание: Следует помнить, что вариант контрольной работы выбирается по двум последним цифрам шифра обучающегося! Четность варианта определяется суммой двух последних цифр шифра, например, две последние цифры 12 = 1+2=3вариант нечетный, но если 33=3+3= 6 – вариант четный.

1. ЗАДАЧА «ТРАНСФОРМАТОРЫ»

Студенты, имеющие нечетный шифр, решают задачу 1, а при четном шифре 2.

Задача 1

Трехфазный трансформатор с номинальными данными, представленными в таблицах 6.1 и 6.2, работает в течение времени Т часов в год с полной нагрузкой при заданном коэффициенте мощности cos φ₂.

Потери холостого хода p₀ и потери короткого замыкания p_k приведены в процентах от полной мощности трансформатора. Ток холостого хода I₀ – в процентах от номинального тока, напряжение короткого замыкания – в процентах от номинального напряжения.

Определить:

а) КПД при номинальной нагрузке, а также среднегодовой КПД. Построить зависимость КПД от коэффициента нагрузки при коэффициенте мощности нагрузки cos φ₂;

б) параметры упрощенной «Г» образной схемы замещения трансформатора в номинальном режиме;

в) построить внешнюю характеристику трансформатора.

Таблица 6.1

Таблица 6.2

Задача 2.

Понижающий трехфазный трансформатор с номинальной мощностью S_H и номинальными линейными напряжениями U_1H и U_2H при частоте 50 Гц при мощности холостого хода p₀ и короткого замыкания p_К питают нагрузку с заданным коэффициентом мощности cosφ₂.

Определить:

а) линейные и фазные токи обмоток при номинальной нагрузке;

б) параметры «Т» образной схемы замещения;

в) полные активные и индуктивные сопротивления короткого замыкания;

г) напряжение на нагрузке при заданном коэффициенте загрузки трансформатора β и коэффициенте мощности cosφ_2;

д) построить зависимость падения напряжения при изменении − π/2 ≤ φ ≤ π/2

Таблица 6.3

Таблица 6.4

2. ЗАДАЧА «АСИНХРОННЫЕ МАШИНЫ»

Студенты, имеющие четный шифр, решают задачу 3, а при нечетном шифре 4

Задача 3

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором питается от сети 50 Гц с линейным напряжением U₁. Величины, характеризующие номинальный режим работы двигателя: мощность на валу двигателя Р_2Н ; число пар полюсов р; коэффициент мощности cos φ_1H; номинальное скольжение s_Н, номинальный КПД η_Н, кратность пускового тока К_I, кратность пускового момента K_П, кратность максимального момента К_М, номинальный коэффициент мощности cosφ_н.

Определить:

а) номинальный, максимальный и пусковой моменты на валу;

б) фазный и линейный ток при номинальной нагрузке, пусковой ток;

в) электрические потери энергии в роторе при номинальной нагрузке;

г) частоту вращения ротора при максимальной нагрузке;

д) построить кривую M(s).

Таблица 6.5

Таблица 6.6

Задача 4

Асинхронный двигатель с фазным ротором приводит во вращение подъемный механизм. Номинальные величины, характеризующие двигатель: мощность Р_Н; номинальное скольжение s_H,%_. Активное сопротивления фазы статора r₁ и приведенное ротора r’₂; реактивная составляющая сопротивления короткого замыкания на фазу x_K; номинальный КПД η_Н, кратность пускового тока К_I, кратность пускового момента K_П, кратность максимального момента К_М, номинальный коэффициент мощности cosφ_Н.

Определить:

а) приведенное активное сопротивление r_Д’, которое должно быть включено в фазу ротора для того, чтобы начальный пусковой момент двигателя был равен критическому.

б) Определить номинальный ток статора и ток соответствующий номинальному моменту с учетом добавочного сопротивления в цепи ротора. Определить для этого режима электрические потери в роторе.

в) Пользуясь результатами вычислений, построить искусственную (с учетом добавочного сопротивления в цепи ротора) и естественную механическую характеристику электродвигателя.

Таблица 6.7

Таблица 6.8

3. ЗАДАЧА «МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА»

Студенты, имеющие нечетный шифр, решают задачу 5, а при четном шифре– 6.

Задача 5

Электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением характеризуется следующими номинальными величинами: напряжение U_H; Мощность на валу Р_Н; номинальная частота вращения якоря а n_Н; КПД η; сопротивление цепи якоря R_Я; сопротивление цепи возбуждения R_B.

Определить:

а) частоту вращения якоря при холостом ходе;

б) частоту вращения якоря при номинальном моменте на валу двигателя и включении в цепь якоря добавочного сопротивления, равного R_Д=0,5R_A;

в) ток и мощность, потребляемые двигателем из сети;

г) КПД двигателя при токе якоря 50% от номинального;

д) построить естественную и искусственную механические характеристики электродвигателя.

Таблица 6.9

Таблица 6.10

Задача 6

Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением характеризуется следующими номинальными величинами: номинальное напряжение U_Н; номинальная мощность Р_Н; номинальная частота вращения n_Н, частота вращения холостого хода, мощность потерь в номинальном режиме в процентах от Р_Н, мощность потерь в цепи якоря Р_Я , в цепи возбуждения Р_В при заданном напряжении генератора.

Определить:

а) ток якоря и ток нагрузки генератора в заданном режиме; б) номинальный ток возбуждения I_B;

в) сопротивление в цепи якоря генератора и сопротивление нагрузки; г) частоту вращения якоря генератора в заданном режиме;

д) номинальный КПД генератора;

е) построить график U=f(I₂), где I₂ ток нагрузки в цепи якоря генератора

Указание. Суммарные добавочные потери принять равными 5% по отношению к номинальной мощности. Кривая намагничивания магнитной цепи в относительных единицах задана в табл. 6.12.

Таблица 6.11

Таблица 6.12

Таблица 6.12

4. ЗАДАЧА «ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ»

Задача 7

Определить действующее U₂ и амплитудное U_2m значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора, I_2m – максимальное значение тока нагрузки, постоянную составляющую выпрямленного тока I₀, выпрямленное напряжение U₀ на нагрузочном резисторе R_H. Выбрать полупроводниковые вентили по полученным расчетам выпрямителя, согласно схеме указанного рисунка. Напряжение питающей сети U₁. Коэффициент трансформации К.

Таблица 6.14

Таблица 6.15