Задача 5. Электрические машины переменного тока. Устройство, принцип действия, область применения. Синхронные и асинхронные машины

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, с номинальной мощностью Р_н, включен в сеть под номинальное напряжение U_н с частотой f=50 Гц. Определить: номинальный Iн и пусковой I_п токи; номинальный М_н , пусковой М_п и максимальный М_м моменты; полные потери в двигателе при номинальной нагрузке ΔР_н. Построить механические характеристики М=f(s) и n=f(М). Как изменится пусковой момент двигателя при снижении напряжения на его зажимах на 15% и возможен ли пуск двигателя при этих условиях с номинальной нагрузкой?

Паспортные данные асинхронного двигателя (номинальное скольжение , номинальный коэффициент полезного действия , номинальный коэффициент мощности , число пар полюсов , кратность максимального момента , кратность пускового момента , кратность пускового тока ) приведены в таблице 32.

Схема 29.1	Схема 29.2
Схема 29.3	Схема 29.4
Схема 29.5	Схема 29.6
Схема 29.7	Схема 29.8
Схема 29.9	Схема 29.10
Схема 30.1	Схема 30.2
Схема 30.3	Схема 30.4
Схема 30.5	Схема 30.6
Схема 30.7	Схема 30.8
Схема 30.9	Схема 30.10
Схема 31.1	Схема 31.2
Схема 31.3	Схема 31.4
Схема 31.5	Схема 31.6
Схема 31.7	Схема 31.8
Схема 31.9	Схема 31.10
Схема 31.11	Схема 31.12
Схема 31.13	Схема 31.14
Схема 31.15	Схема 31.16
Схема 31.17	Схема 31.18
Схема 31.19	Схема 31.20
Схема 31.21	Схема 31.22
Схема 31.23	Схема 31.24
Схема 31.25

Таблица 28

Вариант	Рис.	E1, B	E2, B	E3, B	R1, Ом	R2, Ом	R3, Ом	R4, Ом	R5, Ом	R6, Ом
	29.1
	29.2
	29.3
	29.4
	29.5
	29.6
	29.7
	29.8
	29.9
	29.10
	29.1
	29.2
	29.3
	29.4
	29.5
	29.6
	29.7
	29.8
	29.9
	29.10
	29.1
	29.2
	29.3
	29.4
	29.5

Окончание таблицы 28

Вариант	Рис.	E1, B	E2, B	E3, B	R1, Ом	R2, Ом	R3, Ом	R4, Ом	R5, Ом	R6, Ом
	29.6
	29.7
	29.8
	29.9
	29.10
	29.1
	29.2
	29.3
	29.4
	29.5
	29.6
	29.7
	29.8
	29.9
	29.10
	29.1
	29.2
	29.3
	29.4
	29.5
	29.6
	29.7
	29.8
	29.9
	29.10

Таблица 29

Вариант	Схема	E, B	R1, Ом	R2, Ом	R3, Ом	C1, мкФ	C2, мкФ	C3, мкФ	L1, мГн	L2, мГн	L3, мГн
	30.1					44.00	—	35.72	—		—
	30.2					—	34.28	—
	30.3					—	15.19	—		—
	30.4				—	—	—	130.30			—
	30.5			—		—	49.25	20.32		—
	30.6				—	35.81	16.51	—	—	—
	30.7					20.03	—	—	—
	30.8					—	—	35.07		—	—
	30.9					—	—	31.53	—		—
	30.10		—		—	21.51	33.36	—	—	—
	30.1					17.96	—	15.02	—		—
	30.2					—	28.32	—
	30.3					—	23.14	—		—
	30.4				—	—	—	48.47			—
	30.5			—		—	20.36	44.63		—
	30.6				—	30.87	24.83	—	—	—
	30.7					42.43	—	—	—
	30.8					—	—	31.95		—	—
	30.9					—	—	34.72	—		—
	30.10		—		—	44.82	21.05	—	—	—
	30.1					39.33	—	37.71	—		—
	30.2					—	30.31	—
	30.3					—	33.92	—		—
	30.4				—	—	—	44.11			—
	30.5			—		—	32.65	28.61		—

Окончание таблицы 29

Вариант	Схема	E, B	R1, Ом	R2, Ом	R3, Ом	C1, мкФ	C2, мкФ	C3, мкФ	L1, мГн	L2, мГн	L3, мГн
	30.6				—	16.21	25.57	—	—	—
	30.7					36.24	—	—	—
	30.8					—	—	38.45		—	—
	30.9					—	—	10.71	—		—
	30.10		—		—	33.83	26.63	—	—	—
	30.1					40.00	—	21.50	—		—
	30.2					—	10.54	—
	30.3					—	43.02	—		—
	30.4				—	—	—	48.17			—
	30.5			—		—	130.86	31.75		—
	30.6				—	23.12	40.27	—	—	—
	30.7					40.96	—	—	—
	30.8					—	—	41.54		—	—
	30.9					—	—	29.62	—		—
	30.10		—		—	23.29	430.90	—	—	—
	30.1					25.05	—	38.27	—		—
	30.2					—	39.35	—
	30.3					—	17.72	—		—
	30.4				—	—	—	14.16			—
	30.5			—		—	38.04	19.58		—
	30.6				—	15.09	45.41	—	—	—
	30.7					37.55	—	—	—
	30.8					—	—	36.62		—	—
	30.9					—	—	39.91	—		—
	30.10		—		—	42.60	24.78	—	—	—

Таблица 30

Вариант	Схема	Uл, В	R, Ом	xL, Ом	xC, Ом	Вариант	Схема	Uл, В	R, Ом	xL, Ом	xC, Ом
	31.1						31.1
	31.2						31.2
	31.3						31.3
	31.4						31.4
	31.5						31.5
	31.6						31.6
	31.7						31.7
	31.8						31.8
	31.9						31.9
	31.10						31.10
	31.11						31.11
	31.12						31.12
	31.13						31.13
	31.14						31.14
	31.15						31.15
	31.16						31.16
	31.17						31.17
	31.18						31.18
	31.19						31.19
	31.20						31.20
	31.21						31.21
	31.22						31.22
	31.23						31.23
	31.24						31.24
	31.25						31.25

Таблица 31

Вариант	Группа со­единений	Sном, кВА	U1ном, В	U20, В	i0, %	Pк, Вт	P0, Вт	uк, %
	Y/Yo-0
	У/Δ-11
	Y/Yo-0
	Y/Yo-0
	Y/Yo-0							7,5
	Y/Yo-0							7,5
	Y/ Δ -11
	Y/Yo-0
	Y/ Δ -11				6,5			7,5
	Y/Yo-0				5,5			6,5
	Y/Yo-0				4,5
	Y/Yo-0				4,7
	Y/ Δ -11				4,5
	Y/ Δ -11				4,7
	Y/Yo-0				4,5
	Y/Yo-0				4,5
	Y/Yo-0				4,7
	Y/ Δ -11							3,2
	Y/ Δ -11				4,5			2,8
	Y/ Δ -11				4,5			2,8
	Y/ Δ -11				4,7			2,8
	Y/Yo-0				4,7			2,8
	Y/Yo-0				4,7			2,8
	Y/Yo-0				4,5			2,6
	Y/Yo-0				4,5			2,8
	Y/ Δ -11				4,7			2,6

Окончание таблицы 31

Вариант	Группа со­единений	Sном, кВА	U1ном, В	U20, В	i0, %	Pк, Вт	P0, Вт	uк, %
	Y/A =11				4,7			2,6
	Y/A =11				4,5			2,6
	Y/Yo=0				4,5			2,6
	Y/A =11				4,7			2,6
	Y/Yo=0				4,7			2,6
	Y/A =11				4,7			2,6
	Y/Yo=0				4,7			2,6
	Y/A =11				4,5			2,4
	Y/A =11				4,5			2,4
	Y/Yo=0		10 000		4,5			2,4
	Y/Yo=0				4,5			2,4
	Y/A =11				4,5			2,4
	Y/A =11		6 000		4,5			2,3
	Y/A =11				4,5			2,3
	Y/Yo=0				4,7			2,3
	Y/Yo=0				4,7			2,3
	Y/Yo=0				4,5			3,2
	Y/Yo=0				4,5			3,2
	Y/Yo=0				4,5			3,2
	Y/Yo=0		6 300		4,5			3,2
	Y/Yo=0				4,5			3,2
	Y/Yo=0				4,5			3,2
	Y/Yo=0		10 000		4,5			3,2
	Y/Yo=0							3,2
	Y/Yo=0							3,2

Таблица 32

Вариант	U2, В	Рн, кВт	, %
1, 26		0.8		0,78	0,86		2,2	1.9
2, 27		0,1		0,795	0,87		2,2	1,9
3, 28		1,5		0,805	0,88		2,2	1,8
4, 29		2,2	4,5	0,83	0,89		2,2	1,8
5, 30			3,5	0,845	0,89		2,2	1.7
6, 31				0,855	0,89		2,2	1,7
7, 32		5,5		0,86	0,89		2,2	1,7
8, 33		7,5	3,5	0,87	0,89		2,2	1,6
9, 34				0,88	0,89		2,2	1,5
10, 35			3,5	0,88	0,89		2,2	1.5
11, 36			3,5	0,88	0,9		2,2	1,2
12, 37			3,5	0.88	0,9		2,2	1,1
13, 38				0,89	0,9		2,2	1,1
14, 39				0.89	0,91		2,2
15, 40				0,9	0,92		2,2
16, 41				0,9	0,92		2,2
17, 42			2,5	0,915	0.92
18, 43				0,885	0,87			1,4
19, 44				0,885	0,89			1,3
20, 45				0,89	0,89			1.3
21, 46				0,9	0,9			1,2
22, 47				0,91	0,91			1,2
23, 48				0,925	0,92			1.1
24, 49				0,925	0,92			1,1
25, 50				0,925	0,92			1,1

6.2. Вопросы для подготовки к зачету

1. Основные понятия и определения - источники и приемники электрической энергии, обозначения электрических величин и элементов электрических цепей.

2. Основные законы электрических цепей.

3. Линейные электрические цепи постоянного тока, области применения.

4. Расчет простых линейных цепей постоянного тока - последовательное, параллельное и смешанное соединения.

5. Расчет сложных линейных цепей постоянного тока с использованием законов Ома и Кирхгофа.

6. Баланс мощности.

7. Однофазные цепи синусоидального тока. Способы представления синусоидальных токов, напряжений и ЭДС.

8. Действующие значения синусоидальных токов, напряжений и ЭДС.

9. Простейшие линейные электрические цепи однофазного синусоидального тока (цепи с R, L, C элементами).

10. Мгновенная мощность.

11. Комплексный метод расчёта цепей синусоидального тока.

12. Анализ и расчет цепей с последовательным соединением элементов R, L, C. Активное, реактивное и полное сопротивление цепи. Векторные диаграммы.

13. Резонанс напряжений и его практическое значение.

14. Анализ и расчет цепей с параллельными приемниками. Активная, реактивная и полная проводимости, треугольник проводимостей. Векторные диаграммы.

15. Резонанс токов и его практическое использование.

16. Активная, реактивная и полная мощности.

17. Трехфазные цепи. Элементы трехфазной цепи. Способы соединения фаз трехфазных источников и приемников электрической энергии. Трех- и четырех проводные системы питания приемников.

18. Понятия о фазных и линейных напряжениях и токах.

19. Соединение приемников трехфазной цепи «звездой» и «треугольником», особенности их расчета при симметричной нагрузке.

20. Соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами.

21. Несимметричные трехфазные цепи при соединении приемников «звездой» и «треугольником».

22. Назначение нейтрального провода.

23. Построение топографических диаграмм напряжений и векторных диаграмм токов.

24. Активная, реактивная и полная мощность трехфазной цепи. Способы измерения активной мощности трехфазных приемников.

25. Трансформаторы. Назначение и области применения трансформаторов.

26. Устройство и принцип действия однофазного двухобмоточного трансформатора.

27. Режимы работы однофазного двухобмоточного трансформатора. Внешняя характеристика трансформатора.

28. Потери энергии и КПД трансформатора.

29. Трёхфазные трансформаторы.

30. Специальные трансформаторы.

31. Асинхронные машины. Назначение и области применения асинхронных машин.

32. Устройство и принцип работы трехфазного асинхронного двигателя.

33. Пуск и реверсирование трехфазного асинхронного двигателя.

34. Механические и рабочие характеристики трехфазного асинхронного двигателя.

35. Синхронные машины. Устройство трехфазной синхронной машины.

36. Работа трехфазного синхронного генератора в автономном режиме.

37. Синхронный двигатель, механическая характеристика.

38. Особенности пуска синхронного двигателя. Асинхронный пуск синхронного двигателя.

39. Машины постоянного тока. Назначение, устройство и способы возбуждения.

40. Генератор постоянного тока независимого возбуждения.

41. Двигатели постоянного тока.

42. Пуск и реверсирование двигателей постоянного тока с различными способами возбуждения.

43. Рабочие характеристики двигателей постоянного тока.

44. Электрический привод. Уравнение движения электропривода.

45. Основные режимы работы электропривода.

46. Выбор мощности двигателя. Выбор вида и типа двигателя.

47. Управление электроприводом.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Осно