2 Методические указания по выполнению контрольной работы

Задания контрольной работы составлены в ста двадцати вариантах. Номера вариантов и перечень вопросов и задач приведены в таблице 2.

Вариант контрольной работы определяется по номеру фамилии студента в журнале группы или выдается преподавателем.

Контрольная работа должна быть выполнена в отдельной тетради и написана, синей или черной пастой, разборчивым почерком. Допускается оформление контрольной работы с использованием персонального компьютера, в соответствии с требованиями действующего положения.

При оформлении контрольной работы необходимо записать вопрос или условие задачи.

Ответы на вопросы должны быть кратки, лаконичны, и полностью раскрывать суть вопроса.

Решая задачу, необходимо давать объяснения выполняемым действиям. Записав формулу, необходимо пояснить сущность величин, входящих в формулу, и их размерность, а затем выполнять действия с ними. В тексте выполняемой контрольной работы необходимо указывать ссылку на учебную литературу, методические пособия, перечень которых должен быть приведен в конце тетради. В конце тетради также необходимо оставить, как минимум, один чистый лист для рецензии и замечаний.

Если контрольная работа не зачтена, то необходимо на чистых листах тетради дополнить ответы на вопросы, дать правильный ответ или правильно решить задачу. Исправления в тексте контрольной работы не допускаются.

Если контрольная работа не сдана на проверку или не исправлены ошибки после проверки контрольной работы, то студент не допускается к сдаче зачета или экзамена по предмету.

3 Методика решения типовых задач контрольной работы

Пример 1.(Задачи 54–67).

Для электропривода комбайна КА–90 рассчитать ток уставки максимальной токовой защиты и подобрать стандартное значение уставки по шкале блока защиты, встроенного в магнитный рудничный пускатель. Проверить надежность срабатывания защиты в соответствии с требованиями «Правил безопасности» при заданном токе короткого двухфазного замыкания в конце защищаемой линии. Сделать вывод по результатам проверки. Исходные данные для расчета приведены в таблице.

Таблица – Исходные данные для расчёта

№ задачи	Наименование машины (механизма)	Uн, В	Рн, кВт	cоsн	н, %		Количество	Iк.з.(2), А	Примечание
	Комбайн КА–90	1140	220	0,86	84,2	6,0	1	2010	–

Решение.

1. Определяется расчетный ток уставки максимальной токовой защиты по формуле

 _{у. расч.} = _пуск.,

где _пуск. – пусковой ток электродвигателя комбайна, А, определяется по формуле

_пуск. = к_п  _н., А;

_пуск.

где к_п. – кратность пускового тока, к_п. = ^_________ = 6;

_н.

_н – номинальный ток электродвигателя, А, определяется по формуле

Р_н.  10³

_н = ^{___________________________} , А,

3  U_н. соs_н. _н.

где Р_н. – номинальная мощность электродвигателя, кВт;

U_н.– номинальное напряжение, В;

соs_н.– коэффициент мощности электродвигателя при номинальной нагрузке;

_н.– коэффициент полезного действия электродвигателя при номинальной нагрузке;

подставляется в формулу в относительных единицах;

220  10³

_н = ^{_________________________________} = 154 А.

3  1140  0,86  0,842

 _{у. расч.} = 6  154 = 924 А.

2. Выбирается рудничный магнитный пускатель, в который встроена максимальная токовая защита, по условиям:

U_н.ап. = 1140 В = U_н.дв. = 1140 В; _н.ап. = 320 А  _н.дв. = 154 А;

Р_н.ап. = 320 кВт  Р_н.дв. = 220 кВт.

Принимается рудничный магнитный пускатель ПВВ-320Т.

По условию _{у.станд.} = 1000 А   _{у. расч.} = 924 А принимается стандартное значение уставки 1000 А, что соответствует второму делению по шкале блока ПМЗ.

3. Защита, встроенная в рудничный магнитный пускатель, проверяется на надежность срабатывания в соответствии с требованием Правил безопасности по условию

I _к.з.⁽²⁾

  1,5;

I_{у.станд.}

где I _к.з.⁽²⁾ – ток короткого двухфазного замыкания в наиболее электрически удаленной точке сети, А.

2010

 = 2,011,5.

1000

Условие проверки соблюдается.

Пример 2.(Задачи 91–105).

Рассчитать электрическое освещение камеры электровозного гаража шириной –

а = 10 м, длиной - в = 25 м и высотой - Н = 4 м. Стены и потолок камеры побелены. Напряжение осветительной сети 127 В.

Решение.

Определяется световой поток всех светильников, необходимых для создания заданной минимальной освещенности по формуле

F = Е_мин.  S  Z  К_з  / К_исп., лм,

где Е_мин. – минимальная освещенность для камеры электровозного гаража Е_мин. = 10 лк, нормируемая в горизонтальной плоскости на уровне 0,8 м от почвы 14, с.124-125,табл.XV.I;

S – площадь освещаемой рабочей поверхности, м², определяется по формуле

S = а  в = 10  25 = 250 м²;

Z – коэффициент неравномерности освещения, равный отношению средней освещенности к минимальной, принимается Z = 1,3 –1,4 3, с.400;

К_з – коэффициент запаса, учитывающий загрязнение прозрачных элементов светильника при эксплуатации и снижение светового потока ламп к концу срока их службы; принимается К_з = 1,5 14, с.128, табл.XV.4 для локомотивных гаражей при числе чисток светильников с лампами накаливания не менее одного раза в месяц;

К_исп. – коэффициент использования светового потока, представляющий отношение светового потока, падающего на рабочую поверхность, к световому потоку всех ламп.

По кривой 1  3, рис. 18.5, а  при показателе помещения i , определяемого по формуле

а  в

i = ––––––––––––,

н   а  в 

где н – высота подвеса светильника над рабочей поверхностью исходя из высоты камеры (Н = 4 м), расстояния светового центра светильника от потолка (примерно 0,3 м) и уровня рабочей поверхности (0,8 м).

н = 4 – 0,3 – 0,8 = 2,9 м.

10  25

i = ––––––––––––– = 2,5; принимается К_исп. = 0,38.

2,9   10  25

F = 10  250  1,4  1,5 / 0,38 = 13816 лм.

Для освещения камеры принимаются светильники РП–100М с лампами накаливания мощностью 100 Вт, , имеющими световой поток 1540 лм; к.п.д. светильника  = 0,6 напряжением питания 127 В  3, с.394 .

Определяется необходимое число светильников для освещения камеры по формуле

п = F / F_св,

где F_св, – световой поток светильника, лм, определяется по формуле

F_св, = F_л   = 1540  0,6 = 924 лм.

п = 13816 / 924 = 15.

Принимается 16 светильников, расположенных в два ряда (по 8 светильников в ряду).

Расстояние между светильниками (с учетом расстояния до стен камеры, вдвое меньшего, чем между светильниками): по длине – в/8 = 25/8 = 3,1 м; по ширине – а/2 = 10/2 =5 м.

Пример 3.(Задачи 91–105).

Для освещения конвейерного штрека длиной 270 м выбрать тип светильников определить их количество. Рассчитать мощность осветительного трансформатора и выбрать его тип. Рассчитать сечение рабочей жилы кабеля по длительному допустимому току нагрузки из условия нагрева, по потере напряжения. Выбрать магистральный кабель. Шахта отнесена к опасной по газу и пыли.

Решение.

1. В соответствии с областью применения (ПБ) принимается светильник типа РВЛ-20М.

2. Определяется количество светильников по формуле

,

где L – длина освещаемой части выработки, м;

L₀ – расстояние между светильниками, м; расстояние между светильниками принимается 6 м [14].

Число светильников для освещения штрека определится

3. Определяется требуемая активная мощность для освещения конвейерного штрека по формуле

Р_осв. = Р_л  n_св, Вт,

где Р_л – мощность лампы светильника, Вт; для светильника РВЛ-20М – Р_л. = 20 Вт.

Активная мощность светильников для освещения штрека определится

Р_осв.ш = Р_л. n_св.ш = 20  45 = 900 Вт.

4. Расчётная мощность трансформатора для осветительной нагрузки определяется по формуле

, кВА,

где _с – коэффициент полезного действия сети;  = 0,95;

_св – электрический коэффициент полезного действия светильника; для светильника

РВЛ-20М = 0,85 [3];

cos_св – коэффициент мощности светильника; cos_св = 0,5.

Расчётная мощность трансформатора для освещения штрека определится

кВА.

По условию S_тр.н. = 4 кВА > S_тр.р.ш. = 2,2 кВА принимается осветительный аппарат

АОС-4В.

5. Определяется расчётный ток осветительного кабеля по формуле

, А.

Расчётный ток осветительного кабеля штрека определится.

А.

По условию I_дл.доп = 54 А  10,1 А принимается кабель КГЭШ сечением рабочей жилы

4 мм².

6. Определяется сечение рабочей жилы осветительного кабеля по потере напряжения по формуле

,

где =50 м/Ом·мм²; удельная проводимость меди;

U_доп.к. – допустимая потеря напряжения с осветительной сети, %; U_доп.к. = 4 %;

U_н – номинальное напряжение сети, В.

М – максимальный момент нагрузки на осветительный кабель, Вт·м; определяется

по формуле.

, Втм,

где n_св – количество светильников;

Р_л – мощность лампы светильника, Вт;

_св – электрический коэффициент полезного действия светильника;

L₀ – длина кабеля до первого светильника, м;

L – длина освещаемой части выработки, м;

1,1 – коэффициент, учитывающий провисание гибкого кабеля.

Составляется расчётная схема осветительной сети конвейерного штрека.

АОС-4 5 270

n_св.штр. = 45.

Рисунок. 1- Расчётная схема осветительной сети штрека

Определяются момент нагрузки и сечение рабочей жилы осветительного кабеля штрека

Втм;

мм².

Окончательно принимается кабель КГЭШ 36 + 14.

Пример 4.(Задачи 91–105).

Рассчитать освещение квершлага длиной 280 м. Крепление квершлага бетонное, высота 3,5 м. Шахта опасна по газу и пыли. Напряжение осветительной сети 127 В.

Решение.

При напряжении осветительной сети 127 В принимаем светильники РВЛ-20М с люминесцентной лампой ЛБ20ПТБ40 мощностью 20 Вт (световой поток F_л = = 980 лм) и располагаем их перпендикулярно к оси квершлага. Высота подвеса светильника над рабочей поверхностью прини­мается 3,2 м исходя из высоты камеры (3,5 м), расстояния светового центра светильника от потолка (0,3 м).

По ПТЭ [14] находится для квершлага минимальная горизонтальная осве­щенность на почве выработки Е_г = 2 лк, а также коэффициент запаса к_з = 1,6.

Наименьшая освещенность будет на перпендикулярной к квершлагу линии между дву­мя светильниками. Поскольку на этой линии каждый светильник должен обеспечить половину нормируемой освещенности (1 лк), расчет выполняется для одного светильника.

Определим значение I_α, пользуясь кривой распределения силы света светильника РВЛ-20М в поперечной плоскости (кривая 5 на рис. 18.2, б) [3, с. 402-403].

Хотя угол α нам не из­вестен, но из кривой 3 видно, что при α = 0 ÷ 75° значение I_α примерно постоянно и составляет 90 кд. Тогда согласно выражению

I_α = I ^׀_α F_л/1000 = 90  980/1000 = 88,2 кд.

Пользуясь формулой (18.6) [], определяем cosα

cosα = = = 0,57,

откуда находится значение тангенса угла α: tg α = 1,43. Половина расстояния между светильниками

L₀/2 = Н  tg α = 31,43 = 4,29 м. Принимаем с небольшим запасом L₀ =8 м.

Число светильников для освещения квершлага определяется по формуле

;

где L – длина освещаемой части выработки, м;

L₀ – расстояние между светильниками, м;

Число светильников для освещения квершлага определится

шт.

Расчётная мощность трансформатора для освещения квершлага определится

кВА.

По условию S_тр.н. = 4 кВА > S_тр.р. = 1,73 кВА принимаются осветительный трансформатор АОС-4 [6].

Сечение силовой жилы осветительного кабеля определяется по формуле

100 М

F_осв. = , мм² ;

 U_н² U_{доп .}

где М - максимальный момент нагрузки на осветительный кабель, Вт·м; определяется по формуле

n _св. Р_л L

М =   1,1( L _о + ), Вт·м;

_св 2

где L _о – расстояние до первого светильника, м;

U_{доп .-} допустимая потеря напряжения в осветительной сети, %;

U_{доп .}= 4% [14].

Расчет сечения силовой жилы осветительных кабелей осуществляется в соответствии с расчетной схемой, приведенной на рисунке 1.

АОС-4 5 280

n_{св.кверш.} = 35.

Рисунок 1 - Расчетная схема осветительной сети квершлага

Определяется момент нагрузки на осветительный кабель квершлага

3520 280

М =   1,1(5 + ) = 131353 Вт·м;

0,85 2

Определяется сечение силовой жилы осветительного кабеля квершлага

100  131353

F =  = 4,0 мм² .

50  4  127²

Определяется расчётный ток осветительного кабеля по формуле

, А.

Расчётный ток осветительного кабеля квершлага определится

А.

По условию I_дл.доп = 54 А  I_осв. = 7,9 А принимается кабель КГЭШ сечением рабочей жилы 4 мм².

Окончательно для освещения квершлага к прокладке принимается кабель, сечением силовой жилы 4 мм², КГЭШ 34 + 12,5 [16].