Задача 9.

Понижающий однофазный двухобмоточный трансформатор с естественным воздушным охлаждением подключен к сети напряжением U1н=220 В. Трансформатор работает в номинальном режиме и используется для питания стенда, имеющего активно-индуктивную нагрузку z (рис. 41). Но­минальная мощность трансформатора Sн=220 В·А; напря­жение вторичной обмотки U_2H=44 В. КПД трансформатора η=0,8; коэффициент мощности вторичной цепи cos φ2н=0,91.

Определить ток вторичной обмотки I₂н; коэффициент трансформации К; активную номинальную мощность, потребляемую трансформатором из сети, Р_1н; активную номинальную мощность Р₂н, отдаваемую трансформатором. На­чертить электрическую схему включения трансформатора.

Рис. 41

Задача 10.

Двухобмоточный однофазный трансформатор использу­ется для питания ламп накаливания, освещающих рабочие места в цехе сборки вагонов. Первичная обмотка трансформатора подключена к сети напряжением U1=240 В. К вторичной обмотке подключены лампы одинаковой мощности Р_л=12 Вт (мощность одной лампы). Коэффициент трансформации трансформатора К=10; активная мощность, отда­ваемая трансформатором Р₂=240 Вт; режим работы трансформатора не номинальный. '

Определить напряжение вторичной обмотки трансформа­тора U₂; ток вторичной обмотки трансформатора I₂; ток од­ной лампы I_л; число ламп n_л. Начертить электрическую схе­му включения трансформатора.

Задача 11.

Трехфазный шестbполюсный асинхронный двигатель (р=3), включенный в сеть с напряжением U1=380 В, час­тотой f1=50 Гц, развивает полезный вращающий момент М₂=41 В·м при скольжении S=5%. Мощность, потребляе­мая двигателем, Р1=5,2 кВт; ток I1=11 A.

Определить частоту вращения ротора n₂, полезную мощность двигателя Р₂, КПД η и коэффициент мощности cos φ1, суммарные потери мощности в двигателе ΣР.

Задача 12.

Трехфазный асинхронный двигатель серии 4А имеет следующие номинальные характеристики: номинальная мощность Рн=11 кВт; частота вращения ротора n2н=2900об/мин; номинальный КПД — ηн=0,88; коэффициент мощности cos φн=0,9. Номинальное напряжение двигателя Uн=380 В. Частота тока в сети f1н=50Гц.

Определить частоту вращения магнитного поля n1; скольжение Sн; номинальный момент Мн двигателя.

Задача 13.

На заводе для работы вентиляторов используются асинхронные двигатели. Двигатели работают в номинальном ре­жиме и подключены к электрической сети напряжением U_л=380 В. Число полюсов двигателей: 2р=6, номинальная мощность P2н=55 кВт; скольжение Sн=4,4% коэффициент мощности cos φн=0,88; КПД ηн==0,93; частота тока в сети f1=50 Гц.

Определить частоту вращении магнитного поля статора n1; частоту вращения ротора n1н; ток двигателя I1н; номинальный момент вращения Мн активную мощность, потреб­ляемую двигателем из сети Р1н.

Здача 14.

Трехфазный двухполюсный асинхронный двигатель (2р=2) питается от сети напряжением U1=380 В, частотой f1=50 Гц. Двигатель имеет следующие данные: полезная мощность P2=17 кВт; скольжение S=2%; КПД—η=88%; коэффициент мощности cos φ=0,88.

Определит ток и мощность, потребляемые двигателем из сети, I1, P1; частоту вращения магнитного поля статора n1 и частоту вращения ротора n2, полезный вращающий момент М2 и суммарные потери мощности в двигатели ΣР.

Задача 15.

Трехфазные асинхронные двигатели используются для работы токарных станков металлообрабатывающего завода. Все двигатели работают в номинальном режиме и подклю­чены к сети с линейным напряжением Uл=380 В, промыш­ленной частоты f=50 Гц. Число полюсов двигателей 2р=8; номинальная, мощность Р₂н=15 кВт; частота вращения ро­тора n₂н= 735 об/мин; коэффициент мощности cos φн=0,91 и КПД—ηн=0,89.

Определить частоту вращения магнитного поля статора n1, скольжение Sн; ток двигателя I1н; номинальный момент вращения Мн; активную мощность, потребляемую двигате­лем из сети, Р1н.

Задача 16.

Трехфазный четырехполюсный асинхронный двигатель (р=2) имеет следующие номинальные данные: номинальная мощность Р2н=115 кВт; напряжение сети U1н=220 В; частота тока в сети f₁=50 Гц; коэффициент мощности cos φн=0,86; КПД—ηн= 0,91; частота вращения ритора n2н=1455 об/мин.

Определить мощность, потребляемую двигателем Рн1, ток двигателя I_1н; вращающий момент Мн; номинальное сколь­жение S_H.

Задача 17.

Трехфазный восьмиполюсный асинхронный двигатель (р=4) включен в сеть напряжением U1=380 В и частотой f1=50 Гц. Двигатель развивает вращающий момент М₂=911 Н·м при скольжении S=2%. Потребляемая из сети мощность P1=81 кВт, ток I1=l40 A.

Определить частоту вращения магнитного поля статора n1; частоту вращения ротора n₂; коэффициент мощности дви­гателя cos φ1; КПД—η; полезную мощность двигателя Р₂ и суммарные потери мощности в нем ΣP.

Задача 18.

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором работает в номинальном режиме и подключен к электрической сети напряжением Uл=380 В. Двигатель развивает номинальную мощность на валу Р2н=20 кВт и имеет число полюсов 2р=10. Скольжение S_H=2,5%, коэффициент мощности cos φ=0,88; КПД—ηn=0,93. Частота, тока f1=50Гц.

Определить частоту вращения магнитного поля статора n1 и частоту вращения ротора n2н; ток двигателя I1н; номи­нальный момент вращения М_н; активную мощность, потреб­ляемую двигателем из сети, P1н.

Задача 19.

Трехфазный шестиполюсный асинхронный двигатель (р=3) подключен к сети напряжением U1=220 В, частотой f1=50 Гц. Двигатель потребляет мощность P1=40 кВт при частоте вращения ротора n2=960 об/мин и коэффициенте мощности cos φ1=0,75. Суммарные потери мощности в двигателе ΣР=7 кВт.

Определить полезную мощность двигателя Р2, КПД−η и полезный вращающий момент М2; ток, потребляемый двигателем, I1; частоту вращения магнитного поля статора n1 и скольжение S.

Задача 20.

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором работает в номинальном режиме и подключен к се­ти с линейным напряжением Uл=380 В, промышленной час­тоты =50 Гц. Число полюсов двигателя 2р=12; номинальная мощность Р2н=45 кВт; частота вращения ротора n2н=490 об/мин; коэффициент мощности cos φн=0,91; КПД—ηн=0,94.

Определить частоту вращения магнитного поля статора n1; скольжение Sн; ток двигателя I1н; номинальный момент вращения Мн; активную мощность, потребляемую двигате­лем из сети Р1н.

Задача 21.

Номинальная мощность генератора постоянного тока независимого возбуждения Р2н=50 кВт; коэффициент полезного действия ηн=0,86; ток во внешней цепи (ток нагрузки) Iн=Iн=109 А; напряжение возбуждения Uв=230 В, сопро­тивление цепи возбуждения Rв=40,9 Ом; сопротивление це­пи якоря Rя=0,15 Ом.

Определить напряжение на зажимах генератора Uн; ЭДС генератора Е; мощность Р1н, потребляемую генератором от первичного двигателя; сопротивление внешней цепи Rн, ток возбуждения Iв, суммарные потери мощности в генераторе ΣР. Начертить схему соединений генератора независимого возбуждения.

Задача 22.

Двигатель постоянного тока последовательного возбуждения потребляет из сети напряжением U=220 В мощность P1=21,5 кВт. Частота вращения якоря n=1000 об/мин; КПД—η= 0,79; сопротивление цепи двигателя Rя+Rв=0,217 Ом.

Определить полезную мощность на валу двигателя Р2; ток п обмотке якоря Iя; противо-ЭДС—Е в обмотке якоря, момент вращения двигателя М, суммарные потери мощности ΣР. Начертить схему соединений, двигателя последователь­ного возбуждения.

Задача 23.

Генератор постоянного тока с параллельным возбужде­нием (рис. 45) используется для питания специальной аппа­ратуры предприятия. Напряжение на зажимах генератора U=250 В; ток в нагрузке I=95 А. Сопротивление обмотки якоря Rя=0,1 Ом; возбуждение Rв=50 Ом; КПД генератора η=0,9.

Определить ЭДС генератора— Е; токи в обмотке якоря Iя в обмотке возбуждения Iв; полезную мощность, отдавае­мую генератором, Р2; мощность, затраченную электродвига­телем на работу генератора, Р1. Начертить схему соединений генератора с параллельным возбуждением.

Задача 24.

Двигатель постоянного тока с параллельным возбужде­нием используется для приведении в движение центробеж­ного насоса. Противо-ЭДС, которая индуцируется в обмотке якоря при работе двигателя, Е =265 В; ток в обмотке якоря Iя=100 А; сопротивление обмотки якоря Rя=0,l Ом; воз­буждение Rв=55 Ом; КПД двигателя η=0,85; частота вра­щения якоря n=956 об/мин.

Определить напряжение сети, от которой питается двигатель, U; момент вращения двигателя М; ток в обмотке возбуждения Iв; общий ток двигателя I; мощности: на валу двигателя Р2 и потребляемую из сети Р1. Начертить схему соединений двигателя с параллельным возбуждением.

Задача 25.

Номинальная мощность генератора постоянного тока параллельного возбуждения Р2н=100 кВт; КПД—η= 0,9; ток во внешней цепи I=235 А; ЭДС генератора Е—460 В; сопротивление цепи возбуждения Rв=48 Ом.

Определить мощность, потребляемую генератором, Р1н; напряжение на зажимах генератора Uн; сопротивление цепи якоря Rя: ток в обмотке возбуждения I_в; потери мощности в цепи возбуждения Рв. Начертить схему соединений генерато­ра параллельного возбуждения.

Задача 26.

Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения, полезная мощность которого Р2=60 кВт, питается от сети напряжением U=100 В, потребляя ток из сети I=608 А. Ток в цепи возбуждения Iв=8 А, частота вращения якоря n=980 об/мин.

Определить вращающий, момент двигателя М2; потребляемую двигателем мощность Р1, КПД—η, ток в обмотке якоря Iя; сопротивление обмотки возбуждения Rв; потери мощности в обмотке возбуждения Рв. Начертить схему сое­динений двигателя параллельного возбуждения. Задача 27.

Генератор постоянного тока параллельного возбуждения потребляет от первичного двигателя мощность Р1н= 84 кВт;

напряжение на зажимах генератора Uн=230 В; сопротивление внешней цепи Rн=0,7 Ом; сопротивление обмотки якоря Rя=0,03 Ом; ток в обмотке возбуждения Iв= 10 А.

Определить номинальную мощность генератора Р2н; КПД—η; ток, отдаваемый во внешнюю цепь, Iн; ток в об­мотке якоря Iя; потери мощности в обмотках: якоря Ря и возбуждения Рв; ЭДС генератора—Е. Начертить схему соединений генератора параллельного возбуждения.

Задача 28.

Генератор постоянного тока с независимым возбужде­нием отдает в нагрузку мощность Р_2н=8,17 кВт. Сопротивле­ние нагрузки Rн=1,62 Ом, сопротивление обмотки якоря Rя=0,12Om. КПД генератора ηг=0,85.

Определить напряжение на зажимах генератора—Uн: ток нагрузки Iн; ЭДС генератора—Е; мощность Р1д двига­теля, приводящего генератор во вращение. Начертить схему такого генератора.

Задача 29.

Двигатель постоянного тока с последовательным возбуждением включен в сеть напряжением Uн=220 В; частота вращения якоря n=1000 об/мин. КПД двигателя: ηд=0,882; ток в обмотке якоря Iя=77,3 А; противо-ЭДС Е =205,5 В.

Определить полезный момент М двигателя; полезную мощность на валу Р2; потребляемую из сети мощность Р1; сопротивление обмотки якоря и последовательной обмотки возбуждения Rя+Rпо; суммарные потери мощности в двига­теле ΣР. Начертить схему такого двигателя.

Задача 30.

Двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением развивает номинальную мощность Рн=40 кВт при нап­ряжении Uн=220 В. КПД двигателя ηн=0,9. Частота вра­щения якоря nн=800 об/мин; сопротивление обмотки якоря Rя=0,1 Ом, обмотки возбуждения Rв=55 Ом.

Определить потребляемую из сети мощность Р1н; ток двигателя Iн; суммарные потери мощности в двигателе ΣP; токи в обмотках якоря Iя и возбуждения Iв; номинальный момент Мн; противо-ЭДС—Е двигателя. Начертить схему такого двигателя.

Задача 31.

Потребитель подключен к однополупериодному выпрямителю и потребляет ток Id=3 А при мощности Pd=450 Вт.

Подберите полупроводниковые диоды по допустимому то­ку Iдоп и обратному напряжению U_обр (табл. 2) для работы в качестве вентилей такой схемы выпрямителя. Начертите схему выпрямителя и кратко опишите назначение её элементов.

Задача 32.

От двухполупериодного выпрямителя, собранного по мостовой схеме, потребителю подается выпрямленное напряжение Ud=80 В при мощности Pd= 400 Вт.

Подберите полупроводниковые диоды по допустимому то­ку Iдоп и обратному напряжению Uобр (табл. 2) для работы в качестве вентилей в заданной схеме выпрямления. Начер­тите схему выпрямителя, кратко опишите назначение её эле­ментов.

Задача 33.

От двухполупериодного выпрямителя, собранного по схе­ме с выводом от средней точки вторичной обмотки трансформатора, потребителю подается выпрямленное напряжение Ud=90 В при мощности Рd=450 Вт.

Подберите полупроводниковые диоды по допустимому току Iдоп и обратному напряжению, Uобр для работы в качест­ве вентилей в заданной схеме выпрямления. Начертите схе­му выпрямителя, кратко опишите назначение её элементов.

Задача 34.

Подобрать диоды по допустимому току Iдоп и обратному напряжению U_обр (табл. 2) для работы в качестве вентилей в схеме однополупериодного выпрямителя при значениях выпрямленного напряжения Ud=30 В и мощности Pd=60 Bт. Начертить схему выпрямителя и кратко описать назначение её элементов.

Задача 35.

Выпрямленное напряжение выпрямителя, собранного по однополупериодной схеме, Ud=l00 В при мощности Pd=50 Вт. Подобрать диоды по допустимому току Iдоп и обратно­му напряжению Uобр (табл. 2) для работы в качестве венти­лей, такой схемы. Начертить схему выпрямителя и кратко описать назначение её элементов.

Задача 36.

От двухполупериодного выпрямителя, собранного по мостовой схеме, потребителю подается выпрямленное напряжение Ud=30 В при мощности Р = 300 Вт..

Подберите полупроводниковые диоды по допустимому току и обратному напряжению (табл.2) для работы в качест­ве вентилей в заданной схеме. Начертите схему выпрямителя, кратко опишите назначение её элементов.

Задача 37.

Потребитель подключен к однополупериодному выпрямителю и потребляет ток Id=8 А при мощности P_d=480 Вт.

Подберите полупроводниковые диоды по допустимому току Iдоп и обратному напряжению Uобр (табл. 2) для рабо­ты в качестве вентилей такой схемы выпрямления. Начер­тите схему выпрямителя и кратко опишите назначение её элементов.

Задача 38.

От двухполупериодного выпрямителя, собранного по схе­ме с выводом от средней точки вторичной обмотки транс­форматора, потребителю подается выпрямленное напряже­ние Ud=25 В при мощности P_d=250 Вт.

Подберите полупроводниковые диоды по допустимому то­ку Iдоп и обратному напряжению U_обр (табл. 2) для работы в качестве вентилей в заданной схеме выпрямления. Начер­тите схему выпрямителя, кратко опишите назначение ее элементов.

Задача 39.

Подобрать диоды по допустимому току Iдоп и обратному напряжению Uобр (табл. 2) для работы в качестве вентилей в схеме однополупериодного выпрямителя при значениях выпрямленного напряжения Ud=60 В и мощности Рd=120Bт. Начертить схему выпрямителя и кратко описать назначение её элементов.

Задача 40.

Выпрямленное напряжение выпрямителя, собранного по однополупериодной схеме, Ud=150 В при мощности P_d=15 Вт.

Подобрать диоды по допустимому току Iдоп и обратному напряжению Uобр (табл. 2) для работы в качестве вентилей такой схемы. Начертить схему выпрямителя и кратко опи­сать назначение её элементов.

Методические указания к выполнению домашней контрольной работы № 2

Задачи 1—10 посвящены теме 1.7 «Трансформаторы». Для решения этих задач надо знать устройство, принцип действия, основные формулы для однофазных и трехфазных трансформаторов.

Каждый трансформатор рассчитывается на номинальный режим работы, который соответствует его загрузке на 100%. Величины, относящиеся к этому режиму, называются номинальными и указываются в паспорте трансформатора. К таким величинам относятся:

Sн− номинальная мощность—это полная мощность при номинальном режиме (трансформатор передает активную и реактивную мощности);

U1н, U2н − номинальные напряжения на первичной и вторичной обмотках трансформатора (у трехфазных трансфор­маторов эти напряжения линейные);