Пример 15.

Генератор с независимым возбуждением (рис. 43) работает в номинальном режиме при напряжении на зажимах Uн=200 В. Сопротивление обмотки якоря Rя =0,2 Ом; об­мотки возбуждения Rв=55 Ом. Напряжение для питания це­пи возбуждения Uв=110 В. Генератор имеет шесть полюсов (2р=6). На якоре находятся N==240 проводников, образую­щих шесть параллельных ветвей 2а=6. Магнитный поток по­люса Ф=0,05 Вб. Номинальная Частота вращения якоря nн=l200 об./мин.

Определить ЭДС генератора; силу тока, отдаваемого по­требителю; силу тока в обмотке возбуждения; мощность, от­даваемую генератором; сопротивление нагрузки.

Рис. 43.

Решение.

Схема генератора с независимым возбуждением

1. ЭДС генератора

Е=(Ф ∙ р ∙ n ∙ N) : 60а=(0,05 ∙ 3 ∙ 1200 ∙ 240) : (60 ∙ 3)=240 В.

2. Силу тока, отдаваемого потребителю, определим из формулы E=U + Iя ∙ Rя. Так как в генераторе с независимым возбуждением ток нагрузки равен току якоря, то

Iя= Iн=(Е-U) : Rя=(240-220) :0,2=100 А.

3. Сила тока в обмотке возбуждения

Iв= Uв : Rв=110 : 55=2 А.

4. Отдаваемая генератором мощность

Р2н=Uн ∙ Iн=220 ∙ 100 =22000 Вт =22 кВт.

5. Сопротивление нагрузки (потребителя)

Rн= Uн : Iн=220 : 100=2,2 Ом

Пример 16.

Напряжение на зажимах генераторам параллельным возбуждением Uн=120 В; сопротивление нагрузки Rн=3 Ом, сопротивление обмотки якоря Rя=0,2 Ом; сопротивление обмотки возбуждения Rв=50 Ом.

Определить ЭДС генератора Е, ток в обмотке якоря Iя, мощность P1н, потребляемую генератором, если КПД генератора ηн=0,8. Схема соединений генератора представлена на рис. 44.

Рис. 44.

Решение.

1. Ток, отдаваемый во внешнюю цепь (ток нагрузки),

Iн= Uн : Rн=120 : 3=40 А.

2. Ток в обмотке возбуждения.

Iв= Uн : Rв=120 :50=2,4 А.

3. Ток в обмотке якоря

Iя= Iн + Iв=40 + 2,4=42,4 А.

4. ЭДС генератора

Е=Uн + Iя ∙ Rя=120 + 42,4 ∙ 0,2=128,5 В.

5. Полезная мощность, отдаваемая генератором

Р1н= Р2н : ηн=4,8 : 0,8=6 кВт.

Пример 17.

Двигатель параллельного возбуждения, схема соединений которого представлена на рис. 45, питается от сети напряжением Uн=220 В и вращается с частотой nн=450 об./мин. Потребляемый двигателем ток Iн=680 А; противо-ЭДС в обмотке якоря Е=209 В, сопротивление обмотки возбуждения Rв=44 Ом.

Определить ток в обмотке якоря Iя; сопротивление обмотки якоря Rя; полезную мощность двигателя Р2н; вращающий момент М2н, если КПД двигателя ηн=90,5%

Рис. 45.

Решение.

1. Ток в обмотке возбуждения

Iв=Uн : Rв=220 : 44=5 А.

2. Ток в обмотке якоря

Iя=Iн - Iв=680 - 5=675 А.

3. Сопротивление обмотки якоря находим из формулы

Iя=( Uн – Е) : Rя; откуда

Rя=(Uн – Е) : Iя=(220 – 209) : 675=0,016 Ом.

4. Потребляемая двигателем мощность

Р1н=Uн ∙ Iн= 220 ∙ 680=15000 Вт = 150 кВт

5. Полезная мощность

Р2н= Р1н ∙ ηн=150 ∙ 0,905= 136 кВт.

6. Вращающий момент

М2н=(9550 ∙ Р2н) : nн=(9550 ∙ 136) : 450=2880 Н ∙ м.

Пример 18.

Двигатель постоянного тока с последовательным возбуж­дением питается от сети напряжением U=440 В. Частота вращения n=1000 об./мин., полезный вращающий момент М2=200 Н ∙ м; КПД двигателя η=86%; сопротивление обмотки якоря Rя=0,4 Ом; обмотки возбужден ин Rв=0,3 Ом.

Определить полезную мощность двигателя Р2; потребляемую из сети P1; ток I, потребляемый двигателем; суммарные потери мощности ΣP; противо-ЭДС двигателя—Е. Схема соединений представлена на рис. 46.

Рис. 46.

Решение.

1. полезная мощность двигателя

Р2=( М2 ∙ n) : 9550=(200 ∙ 1000) : 9550=20,9 кВт. 2. Мощность, потребляемая двигателем,

Р1= Р2 : η=20,9 : 0,86=24,3 кВт.

3. Потребляемый двигателем ток

I= Р2 : U=24300 : 400=55 А.

4. Противо-ЭДС двигателя

Е=U – I ∙ (Rя + Rв)=440 – 55 ∙ (0,4 + 0,3)=401,5 В.

5. Суммарные потери мощности в двигателе

ΣP= Р1 - Р2=24,3 – 20,9=3,4 кВт.

Задачи 31—40 содержат материал темы

«Электронные выпрямители» и включают: 1) составление схемы одно- и двухполупериодного выпрямителей

на полупроводниковых вентилях

2) подбор диодов для таких схем по заданным электрическим параметрам тока, напряжения, мощности. При изучении материала темы следует обратить особое внимание на устройство и работу полупроводниковых диодов

(учебник (2), §16.3—§ 16.7; §18.4 и (6), §3.3), а также на схемы выпрямителей на -полупроводниковых диодах (учебник (2), §18.1— §18.2 и (6), §5.1— §5.3).

При решении задач следует помнить, что основными параметрами полупроводниковых диодов являются допусти­мый ток Iдоп, на который рассчитан данный диод, и обрат­ное напряжение Uобр, которое выдерживает диод без пробоя в непроводящий период (эти данные приведены в табл. 2). При составлении схемы выпрямителя обычно задаются: мощность потребителя Pd, получающую питание от данного выпрямителя, и выпрямленное напряжение Ud. Отсюда можно определить ток потребителя Id=Pd : Ud. Сравнивая ток потребителя Id с допустимым током диода Iдоп, выбирают диоды для схемы выпрямителя. Следует помнить, что для схемы однополупериодного выпрямителя надо соблюдать ус­ловие: Iдоп ≥ Id. Для двухполупериодной схемы с выведенной средней точкой вторичной обмотки трансформатора и мос­товой схемы следует соблюдать условие Iдоп ≥ 0,5 ∙ Id.

Напряжение, действующее на диод в непроводящий период, Uв также зависит от схемы выпрямителя.

Для однополупериодной схемы и двухполупериодной схемы с выведенной средней точкой вторичной обмотки транс­форматора

Uв= π ∙ Ud=3,14 ∙ Ud.

Для двухполупериодной мостовой схемы

Uв=(π ∙ Ud) : 2=1,57 ∙ Ud.

При выборе диода должно соблюдаться условие

Uобр ≥ Uв.

Рассмотрим примеры на составление схем выпрямителей.

Пример 19.

Для питания постоянным током потребителя мощностью Pd=300 Вт при напряжении Ud=100 В необходимо собрать схему однополупериодного выпрямителя и подобрать диоды, технические данные которых приведены в табл. 2. Начертить схему выпрямителя (см. рис. 47).

Решение.

1. Схема однополупериодного выпрямителя

Рис. 47.

2. Определим ток потребителя Id из формулы мощности

Pd=Ud ∙ Id; Id=Pd : Ud=300 : 100=3 А.

3. Найдем напряжение, действующее на диод в непроводящий период, Uв для заданной схемы выпрямителя

Uв=π ∙ Ud=3,14 ∙ 100=314 В.

4. По значениям Id=3 A и Uв=3l4 B из таблицы 2 подберем диод, исходя из условий

Iдоп ≥ Id и Uобр ≥ Uв

Этим условиям будет удовлетворять диод Д 232, у которого Iдоп=10 А > Id=3 А; Uобр=400 В > Uв=314 В.

Чертим схему однополупериодного выпрямителя (рис. 48).

Пример 20.

Для питания постоянным током потребителя мощностью Pd=600 Вт при напряжении Ud=100 В необходимо собрать схему двухполyпepиодного выпрямителя с выводом от средней точки вторичной обмотки трансформатора, подобрав диоды, технические данные которых приведены в табл. 2. Начертить схему выпрямителя.

Решение.

1. Определим ток потребителя Id из формулы мощности

Pd=Ud ∙ Id; Id=Pd : Ud=500 : 100=5 А.

2. Определим напряжение, действующее на диод в непро­водящий период, Uв для заданной схемы

Uв=π ∙ Ud=3,14 ∙ 100=314 В.

3. По значениям Id=5 А и Uв=314 В из табл. 2 подберем диод, исходя из условии:

Iдоп ≥ 0,5 ∙ Id и Uобр ≥ Uв.

Этим условиям будет удовлетворять диод Д 232Б, у которого:

Iдоп=5 А > 0,5 ∙ Id=0,5 ∙ 5=2,5 А и

Uобр=400 В > Uв=314 В.

4. Начертить схему выпрямителя (рис. 48).

Рис. 48.

Пример 21.

Для питания постоянным током потребителя мощностью Pd=1000 Вт при напряжении Ud=100 В необходимо собрать мостовую схему двухполупериодного выпрямителя, подобрав диоды, технические данные которых приведены в табл. 2. Начертить схему выпрямителя.

Решение.

1. Определим ток потребителя из формулы мощности:

Pd=Ud ∙ Id; Id=Pd : Ud=1000 : 100=10 А.

2. Найдем напряжение, действующее на диод в непроводящий период, Uв для мостовой схемы

Uв=1,57 ∙ Ud=1,57 ∙ 100=157 В.

3. По значениям Id=l0 А и Uв=l57 В из табл. 2 выбира­ем тип диода, исходя из условий:

Iдоп ≥ 0,5 ∙ Id и Uобр ≥ Uв.

Этим условиям будет удовлетворять диод Д 215, у которого

Iдоп=5 А ≥ 0,5 ∙ Id=0,5 ∙ 10=5 А и

Uобр=200 В > Uв=157 В.

4. Чертим схему выпрямителя (рис. 49).

Тип диода	Iдоп, А	Uобр, В	Тип диода	Iдоп, А	Uобр, В
Д 205	0,4	400	Д 243	5	200
Д 207	0,1	200	Д 243 А	10	200
Д 209	0,1	400	Д 243 Б	2	200
Д 210	0,1	500	Д 217	0,1	800
Д 211	0,1	600	Д 218	0,1	1000
Д 214	5	100	Д 221	0,4	400
Д 214А	10	100	Д 222	0.4	600
Д 214Б	2	100	Д 224	5	50
Д 215	5	200	Д 224А	10	50
Д 215А	10	200	Д 224Б	2	50
Д 215Б	2	200	Д 226	0,3	400
Д 233	10	500	Д 226А	0,3	300
Д 233Б	5	500	Д 231	10	300
Д 234Б	5	600	Д 231Б	5	300
Д 242	5	100	Д 232	10	400
Д 242А	10	100	Д 232Б	5	400
Д 242Б	2	100	Д 244	5	50
Д 244А	10	50	Д 303	3	150
Д 244Б	2	50	Д 304	3	100
Д 302	1	200	Д 305	6	50

Таблица № 2.

Вопросы для самопроверки при подготовке

к экзамену.

1. Перспективы развития электроэнергетики, электротехники, электроники.

2. Общие сведения об электрическом поле. Напряженность, напряжение, потенциал. Соотношение между ними.

3. Электрический ток, его направление и плотность. Сила тока и единицы ее измерения.

4. Понятие об электродвижущей силе и напряжении на зажимах источника. Единицы измерения этих величин. 5. Электрическое сопротивление, единицы измерения. Назначение резисторов и реостатов. 6. Общие сведения о влиянии температуры на электрическое сопротивление различных материалов.

7. Понятие об электрической цепи и ее элементах.

8. Закон Ома для участка электрической цепи и для всей цепи.

9. Электрическая энергия и мощность, единицы измерения этих величин.

10. Первый закон Кирхгофа.

11. Параллельное соединение резисторов, характерные особенности.

12. Последовательное соединение резисторов, характерные особенности.

13. Второй закон Кирхгофа.

14. Тепловое действие электрического тока, закон Джо­уля-Ленца.

15. Магнитное поле электрического тока, его изображение. Правило буравчика.

16. Характеристики магнитного поля, их обозначения и единицы измерения: магнитная индукция, напряженность магнитного поля, магнитный поток. Намагничивающая сила.

17. Абсолютная и относительная магнитная проницае­мость, их физический смысл.

18. Проводник с током в магнитном поле. Электромагнитная сила.

19. Явление электромагнитной индукции при движении проводника в магнитном поле.

20. Классификация электроизмерительных приборов.

21. Устройство, принцип действия и область применения магнитоэлектрического измерительного механизма.

22. Устройство, принцип действия и область применения электромагнитного измерительного механизма.

23. Устройство, принцип действия и область применения электродинамического и ферродинамического измерительного механизма.

24. Расширение пределов измерения амперметров и вольтметров магнитоэлектрической системы. Шунты и добавочные сопротивления.

25. Способы измерения сопротивлений.

26. Способы измерения мощности. Электродинамический ваттметр.

27. Измерение электрической энергии однофазным счетчиком. Подключение счетчика.

28. Принцип действия генератора переменного тока.

29. Переменный ток, мгновенное, максимальное и действующее значения; период, частота.

30. Графическое изображение синусоидальных переменных величин при помощи волновой и векторной диаграмм. Фаза. Начальная фаза, сдвиг фаз.

31. Цепь переменного тока с активным сопротивлением.

32. Цепь переменного тока с индуктивностью.

33. Цепь переменного тока с емкостью.

34. Неразветвленная цепь переменного тока с индуктивностью и активным сопротивлением. Полное сопротивление, векторная диаграмма тока и напряжений.

35. Неразветвленная цепь переменного тока, содержащая активное сопротивление, индуктивность и емкость.

36. Векторная диаграмма тока и напряжений, треугольник сопротивлений.

37. Резонанс напряжений в неразветвленной цепи переменного тока; его особенности, применение.

38. Активная, реактивная и полная мощности переменного тока, их единицы измерения.

39. Цепь переменного тока с параллельным соединением активно-индуктивного и емкостного сопротивлений. Резонанс токов, его особенности, применение.

40. Принцип действия и устройство трехфазного синхронного генератора.

41. Фазовые и линейные напряжения четырехпроводной трехфазной системы при соединении обмоток генератора звездой, их соотношение.

42. Соединение трехфазных потребителей звездой при равномерной и неравномерной нагрузке; роль нейтрального провода.

43. Соединение потребителей треугольником при равномерной и неравномерной нагрузке.

44. Мощность трехфазной системы при соединении потребителей звездой и треугольником.

45. Устройство и назначение трансформаторов.

46. Принцип действия однофазного трансформатора, коэффициент трансформации.

47. Номинальные параметры трансформатора: мощность, напряжение, токи.

48. Потери и КПД трансформатора. Зависимость КПД от нагрузки.

49. Общие сведения о трехфазных трансформаторах.

50. Устройство трехфазного асинхронного двигателя.

51. Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя.

52. Изменение направления вращения трехфазного асинхронного двигателя.

53. Общие сведения о свойствах трехфазного асинхронно­го двигателя и его применении.

54. Понятие об устройстве электрических машин постоянного тока.

55. Принцип действия генератора постоянного тока.

56. Классификация генераторов постоянного тока по способу возбуждения.

57. Принцип действия электродвигателя постоянного тока.

58. Роль пускового реостата при пуске электродвигателей

постоянного тока.

59. Регулирование частоты вращения и изменение направления вращения (реверсирование) двигателей постоян­ного тока.

60. Основные свойства и область применения электродви­гателей постоянного тока.

61. Понятие об электроприводе. Режимы работы двигателей в электроприводе.

62. Краткие сведения о пускорегулирующей аппаратуре

ручного управления.

63. Назначение, устройство и работа магнитных пускателей.

64. Защитное заземление, его назначение, устройство, контроль состояния.

65. Классификация и применение электронных приборов.

66. Понятие о двухэлектродной лампе и работе ее в схе­ме простейшего выпрямителя.

67. Понятие о полупроводниках и их свойствах.

68. Устройство, характеристика и применение

полупровод­никовых диодов.

69. Понятие о транзисторах и их применении в

электрон­ных устройствах.

70. Понятие об устройстве, принципе действия и примене­нии тиристора.

71. Назначение и структурная схема выпрямителя. Одно- и двухполупериодное выпрямление.

72. Понятие о трехэлектродной лампе и работе ее в схе­ме простейшего усилителя.

73. Назначение электронного усилителя и его структурная схема.

74. Общие сведения об электронных генераторах, их на­значение.

75. Понятие об устройстве, принципе действия и назна­чении осциллографа.

76. Принципиальная схема и принцип действия фотореле.

77. Роль микро-ЭВМ в развитии народного хозяйства страны.

78. Структурная схема микро-ЭВМ.