См. решение типового примера 5

Таблица 21

 

Номер вари­анта	Р, кВт	ном об/мин	n1, об/мин	f2S, Гц
	0,65	0,86
	1,5	0,88		1,67
	1,64	0,87		1,67

 

 

Задача 16. В табл. 22 задан тип трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором серии 4А. Номинальное напряжение двигателя380 B. Используя данные о двигателях этой серии, приведенные в табл. 4.

Определить:1) номинальную мощность Р_ном2; 2) синхронную частоту вращения n₁ и частоту вращения ротора n_ном2;

3) номинальное скольжение s_ном; 4) номинальный ток I_ном
5) пусковой ток I_п; 6) мощность P₁, потребляемую из сети; 7) номинальный M_ном пусковой М_п и максимальный M_max моменты.

 

Таблица 22

 

Номер вари­анта	Тип двигателя
	4А160S8/4У3
	4А112М2СУ3
	4АР180S4У3

 

Таблица 23

 

Величины	Варианты
Рном 2, кВт
Uном, B
nном2,об/мин
ном	0,88	0,9	0,9
cos φном	0,9	0,87	0,83
In/Iном	7,5	7,5
Мmax/Мном	2,2	2,2	1,7
Мn/Мном	1,6		1,2
Тип провод­ника	Провод	Кабель	Провод
Способ прокладки провод­ника	В трубе	Открыто	В трубе

 

 

Расшифро вать условное обозначение двигателя. Для двухскоростных двигателей эти величины определить для каждой частоты вращения ротора. Пояснить принцип действия асинхронного двигателя. Почему такой двигатель называют асинхронным?

Указание. См. решение типовых примеров 4, 5.

Задача 17. Трехфазный асинхронный электродвигатель с фазным ротором имеет технические данные, приведенные в табл.23. Пользуясь ими, определить следующие величины: 1) номинальный I_ном и пусковой I_п токи; 2) номинальный М_ном, максимальный M_max и пусковой М_п моменты при номинальном напряжении; 3) кратность пускового тока I_п/I_ном, кратность пускового момента M_п/M_ном и способность к перегрузке M_max/M_ном при снижении напряжения в сети на 10%. Возможен ли в этом случае пуск двигателя при полной нагрузке? Пользуясь
данными табл. 5, определить сечение алюминиевых проводников для питания электродвигателя. Тип проводника и способ его прокладки указаны в табл. 23.

В таблице вариантов заданы: номинальная мощность Р_ном2; номинальное напряжение U_ном; частота вращения ротора п _ном2; к. п. д. двигателя _ном; коэффициент мощности cos _ном; кратность пускового тока I_п/I_ном; способность к перегрузке M_max/M_ном; кратность пускового момента M_п/M_ном.

Какой вид имеет векторная диаграмма асинхронного двигателя?
Пояснить с помощью векторной диаграммы, почему мал пусковой момент асинхронного двигателя, несмотря на большой пусковой ток.

Указание. См. решение типового примера 5.

Задача 18. Генератор постоянного тока с независимым возбуждением используется для питания цепей автоматики станка с программным управлением, которые требуют постоянного напряжения. Генератор работает в номинальном режиме и отдает полезную мощность Р_ном2 при напряжении на зажимах U_ном, развивая э. д. с. Е. Мощность первичного двигателя, вращающего генератор, равна Р₁. Генератор отдает во внешнюю цепь ток нагрузки, равный току якоря I_ном=I_а; ток в обмотке возбуждения I_в. Сопротивление нагрузки равно R_н. Сопротивление обмотки якоря R_a, обмотки возбуждения R_в. Напряжение на обмотке возбуждения U_в.

К. п. д. генератора равен _ном. Электрические потери в обмотке якоря Р_а, в обмотке возбуждения Р_в. Суммарные потери в генераторе равны Схема генератора приведена на рис. 1. Используя данные, приведенные в табл. 24, определить величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов.

Пояснить сущность реакции якоря в генераторе, ее последствия и способы ограничения.

Указание. См. решение типового примера 7.

Задача 19. Электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением потребляет из сети мощность P₁ и развивает на валу номинальную мощность Р_ном2 при напряжении U_ном и токе I_ном.

 

Таблица 24

 

Величины	Варианты
Рном 2, кВт		—
Uном, B			—
Е,В	—	—
P1,кВт	—		—
Iном, А	—	—	—
Rн,Ом	—	—	0,23
Rа,Ом	0,026	0,054	__
RB,Ом		—	—
UB,В
ном	0,87	0,9	—
Ра, Вт	—	—	—
Рв, Вт	—
Р, кВт	—	—
Iв, А	—	1,15

 

 

Ток в обмотке якоря I_а, в обмотке возбуждения I_в. Номинальный вращающий момент двигателя М_ном при частоте вращения якоря n_ном. В якоре наводится противо-э.д. с. Е. Сопротивление обмотки якоря R_а, обмотки возбуждения R_в. Суммарные потери мощности в двигателе . К. п. д. двигателя - дв. Используя данные двигателя, приведенные в табл. 25, определить все величины, отмеченные прочерками в таблице
вариантов. Схема двигателя приведена на рис. 3. Начертить схему присоединения двигателя к сети и описать назначение всех ее элементов.
Пояснить процесс наведения противо-э. д. с. в якоре и ее роль при пуске двигателя.

Указание. См. решение типового примера 9.

Задача 20. Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением отдает полезную мощность Р₂ при номинальном напряжении U_ном. Сила тока в нагрузке равна I_н ток в цепи якоря I_а, в обмотке возбуждения I_в. Сопротивление цепи якоря равно R_а, обмотки возбуждения R_в. Генератор развивает э. д. с. Е. Электромагнитная мощность равна Р_эм. Мощность, затрачиваемая на вращение генератора, равна Р₁. Суммарные потери мощности в генераторе составляют при коэффициенте полезного действия _г. Потери мощности в обмотках якоря и возбуждения соответственно равны Р_а и Р_в. Схема генератора дана на рис. 2. Используя данные о генераторе, приведенные и табл. 26, определить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов.

Какие три причины снижают напряжение на зажимах генератора с параллельным возбуждением при увеличении его нагрузки? Какой вид имеет его внешняя характеристика?

Указание. См. решение типового примера 8.

 

Таблица 25

 

Величины	Варианты
P1, кВт		—	3,8
Рном 2, кВт	—	—	3,2
Uном, B	—	—
Iном, А		—	—
Iа, А	—	86,5	—
Iв, А	—		—
Мном,Н∙м	—		—
ном,об/мин		—
E, В	—	—	—
Rа,Ом	0,05	0,093	0,2
Rв,Ом
Р, кВт		—	—
дв	—	0,88	—

 

Таблица 26

 

Величины	Варианты
Р2, кВт	— —	20,65
Uном, B		—	—
Iн, А			—
Iв, А	—	—	2,9
Iа, А	—	—	—
Rа,Ом	0,15	0,2	—
Rв,Ом		—	—
E, В	—
Рэм, кВт	—	—	—
Р1, кВт	—	—	2,55
Р, кВт	—	2,8	—
дв	0,85	—	—
Ра, Вт	—	—	—
Рв, Вт	—	—	—

Таблица 27

 

Величины	Варианты
Рном 2, кВт		— —
Мном,Н∙м	—	28,65	—
ном, об/мин		—
Iном, А	113,6	—	—
Uном, B	—
Iа, А	—		—
Iв, А	5,6	—	1,1
Р1, кВт		4,14	12,5
Р, кВт	—	—	—
дв	—	0,87	—

 

Задача 21. Электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением, работая в номинальном режиме, отдает полезную мощность на валу P_{ном 2}, развивая при этом номинальный момент M_ном при частоте вращения U_ном. Двигатель потребляет из сети номинальный ток I_ном при напряжении U_ном. Ток в обмотке якоря I_а, в обмотке возбуждения I_в. Потребляемая из сети мощность равна P₁. Суммарные потери мощности в двигателе составляют , его коэффициент полезного действия, дв. Используя номинальные данные двигателя, приведенные в табл. 27, определить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов. Схема двигателя приведена на рис. 3. Начертить схему присоединения двигателя к сети и пояснить назначение всех ее элементов. Пояснить вывод формулы для электромагнитной мощности и электромагнитного момента такого двигателя.

Указание. См. решение типового примера 9.

 

Номер вари­анта	Тип дви­гателя по табл. 22	Uном B	Рном кВт
	П - 41		3,2
	П - 42		4,5
	П - 51		6,0

Таблица 28

 

Задача 22. Электродвигатели постоянного тока серии П имеют параллельную и
последовательную обмотки возбуждения (рис. 14). Сведения о них приведены в табл. 6. Рис. 14

Пользуясь этой таблицей, определить следующие величины: потребляемую из сети мощность Р₁; коэффициент полезного действия двигателя _дв; ток в параллельной обмотке возбуждения I_в; ток в обмотке якоря I_а; противо-э. д. с. Е, наводимую в обмотке якоря; суммарные потери в двигателе .

Данные для своего варианта взять из табл. 28.

Какие виды потерь имеют место в машине постоянного тока? Приведите формулы для определения к. п. д. генератора и двигателя.

Указания: 1. См. решение типового примера 9.

2. В сопротивление цепи якоря входят сопротивления обмотки якоря R_а, обмотки добавочных полюсов R_доб и последовательной обмотки возбуждения R _пос, т. е.

R _а = R_а+R_доб+R_пос. Например, для варианта 05: R _а=1,032+0,0328=1,0648 Oм.

 

Таблица 29

 

Величины	Варианты
Рном 2, кВт		—	—
Uном, B	—
Iном, А	—	18,2	—
Iа, А		—
Iв, А	4,6	—
E, В	—	230,4	—
Rн,Ом	—	—	—
Rа,Ом	0,21	—	0,7
Rв,Ом	—		—
г	—	0,8	0,85
Рдв, кВт		—	—

 

 

Задача 23. Генератор постоянного тока со смешанным возбуждением используется для питания временного поселка геологов. Работая в номинально режиме, отдает полезную мощность Р _{ном 2} при напряжении U _ном и токе нагрузки I_ном. Парал-

Рис. 15

лельная обмотка включена на полное напря-
жение генератора (рис. 15). Ток в цепи

якоря I_а, в параллельной обмотке возбуж-
денияI_в. Э.д. с. генератора равна Е. Со-
противление нагрузки R_н, сопротивление
обмотки якоря равно R_а; сопротивлением
последовательной обмотки пренебречь. Со-
противление параллельной обмотки возбуж-
дения R_B. Коэффициент полезного действия
генератора равен _г. Генератор приводится
во вращение первичным двигателем мощно-
стью Р _дв. Используя номинальные данные
генератора, приведенные в табл. 29, опреде-
лить все неизвестные величины, отмеченные
прочерками в таблице вариантов. Начертить
схему присоединения генератора к нагрузке
и пояснить назначение ее элементов.

Почему генератор со смешанным возбуждением обеспечивает практически постоянное напряжение на зажимах при изменении нагрузки? Поясните его внешнюю характеристику.

Указание. См. решение типового примера 8.

 

Задача 24. Электродвигатель постоянного тока с последовательным возбуждением отдает полезную мощность Р₂ и потребляет из сети мощность Р ₁ при напряжении Н_ном. Двигатель развивает полезный момент М при частоте вращения якоря п. Сила тока в цепи якоря равна I, противо-э.д.е. в обмотке якоря Е. Потери мощности в обмотках якоря и возбуждения равны Р_а. Сопротивление обмоток якоря и возбуждения R_a+R_пс. В момент пуска двигатель потребляет из сети пусковой ток I_п. Коэффициент полезного действия двигателя равен _дв. Используя данные, приведенные в табл. 30, определить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов.

Какой вид имеют графики изменения частоты вращения и момента
двигателя с последовательным возбуждением? Пояснить, почему недо пустима работа такого двигателя при малых нагрузках. Схема двигателя дана на рис. 4.

Указание. См. решение типового примера 11.

 

Таблица 30

 

Величины	Варианты
Р2, кВт		—	—
Р1,кВт	51,3	—	4,5
Uном, B	—		—
М, Н∙м
n, об/мин	—	—
I, A			—
Е, В	—	—	—
Rа, Вт		300	—
Rа + Rпс, Ом	—	—	0,55
Iп, А	—	—
дв	—	0,85	—

 

Таблица 31

 

Величины	Варианты
Р1,кВт	—	—	—
Рном, кВт		—	—
Р, кВт	—		—
г	0,84	—	0,79
Рэм, кВт	—	5,41	—
Iном, А	—	—	23,4
Uном, В		—
Rа, Ом	0,3	0,9	0,7
Е, В	—	—	—
Ра, Вт	—		—
Мэм, Н∙м	—		—
nном, об/мин		—

 

Задача 25. Генератор постоянного тока с независимым возбуждением предназначен для питания приводного электродвигателя постоянного тока металлорежущего станка с программным управлением (см. рис. 1). Генератор приводится во вращение двигателем переменного тока мощностью Р₁. Номинальная мощность генератора Р_ном. Суммарные потери мощности в генераторе при коэффициенте полезного действия генератора _г. Генератор развивает электромагнитную мощность Р_эм и отдает в нагрузку ток I_ном при напряжении U_ном. Сопротивление обмотки якоря равно R_a. Э.д.с. генератора равна Е. Потери
мощности в обмотке якоря Р_а. Электромагнитный тормозной момент на валу генератора, преодолеваемый приводным двигателем, равен М_эм. Частота вращения якоря равна n_ном. Используя данные генератора, приведенные в табл. 31, определить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов. Начертить схему такого генератора и пояснить назначение всех ее элементов. Вывести выражение для электромагнитного момента генератора.

Указание. См. решение типового примера 7.

Задача 26. Электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением потребляет ток I при напряжении U_ном. Сопротивление обмотки якоря R_a, обмотки возбужденияR_в. Магнитный поток полюса равен Ф. На якоре уложены N проводников, образующих а пар параллельных ветвей. Число пар полюсов двигателя равно р, Используя данные, приведенные в табл. 32 вариантов, определить следующие величины: 1) токи в обмотках якоря I_а и возбуждения I_в;

2) э.д.с. в обмотке якоря E; 3) частоту вращения n; 4) электромагнитный вращающий момент M_эм ; 5) электромагнитную мощность P_эм. Схема электродвигателя приведена на рис. 3. Начертить схему присоединения такого двигателя к сети и пояснить назначение каждого элемента схемы. Описать особенности рабочих характеристик такого двигателя.

Указание. См. решение типового примера 10.

 

Задача 27. Электродвигатель постоянного тока с последовательным возбуждением (см. рис. 4) развивает на валу полезную номинальную мощность Р_ном, потребляя номинальный ток I_ном при напряжении U_ном. Якорь двигателя вращается с номинальной частотой n_ном. Сопротивление обмотки якоря и последовательной обмотки возбуждения равно R_а+R_пс. Пользуясь данными, приведенными в табл. 33 вариантов, определить: 1) мощность Р₁ потребляемую из сети; 2) коэффициент
полезного действия ; 3) пусковой ток I_п; 4) сопротивление пускового реостата R_р для ограничения пускового тока до двойного номинального; 5) номинальный вращающий момент M_ном. Начертить схему присоединения к сети такого двигателя и пояснить назначение каждого элемента схемы. Описать область применения таких электродвигателей.

Указание. См. решение типового примера 11.

 

Таблица 32

 

Номер вари­анта	Uном, В	I, А	Rа, Ом	Rв, Ом	Ф, Вб	N	р	а
		53,15	0,182		0,0095
		24,1	0,643		0,006
		35,6	0,303		0,006

 

 

Таблица 33

 

Номер варианта	Рном, кВт	Uном, В	Iном, A	nном, об/мин	Rа+ Rпс, Ом
					0,51
					0,19
					0,13

 

Таблица34. Данные к задаче 28

 

Номера вариантов

Число двигателей

Тип ротора

Наличие реверса

Xарактер пуска

Число постов

Защита двига- теля

Световая сигнализация срабатывает при:

Коротко-замкну-тый

фазный

нет

есть

прямой

резистор в статоре

число пеней в роторе

Тепловые реле

Токовые реле

01 - 05

+

+

+

+

+

+

пуске каждого двигателя

06 - 10

+

+

+

+

+

+

останове двигателя

11 - 15

+

+

+

+

+

+

пуске каждого двигателя

16 - 20

+

+

+

+

+

+

останове двигателя

21 - 25

+

+

+

+

+

+

пуске двигателя

26 - 30

+

+

+

+

+

пуске последнего двигателя

 

Задача 28. Разработать и вычертить согласно ГОСТ 2.755—74
развернутую схему релейно-контакторного управления трехфазными
асинхронными электродвигателями. Данные для всех вариантов приведены в табл. 34. Пояснить работу схемы.

Указание. Предварительно ознакомьтесь с методическими указаниями к решению задачи 18.