Задания к контрольной работе. Тема 1.3 Электрические машины ЭПС
В.П. КИРПИЧЕНКО
ПМ.01. ЭКСПЛУАТАЦИЯ И ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ
ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
Тема 1.3 Электрические машины ЭПС
Методические указания и контрольные задания для обучающихся заочного отделения специальности 23.02.06
«Техническая эксплуатация подвижного состава железных дорог»
Красноярск
КрИЖТ ИрГУПС
УДК 656.222
И 93
Рецензенты:
Домнин С.В., председатель цикловой комиссии специальности 23.02.06 КТЖТ КрИЖТ ИрГУПС, преподаватель.
УДК 656.222
И 93
Кирпиченко В.П. ПМ.01. Эксплуатация и техническое обслуживание
подвижного состава. Тема 1.3 Электрические машины ЭПС: метод. указания и контрольные задания для обучающихся заочного отделения специальности 23.02.06 «Техническая эксплуатация подвижного состава железных дорог» В.П. Кирпиченко; КТЖТ КрИЖТ ИрГУПС. – Красноярск: КрИЖТ ИрГУПС, 2015. – 83 с.
Методические указания предназначены для выполнения контрольных работ обучающимися заочного отделения специальности 23.02.06 «Техническая эксплуатация подвижного состава железных дорог».
Приведены рекомендуемые вопросы лекционного курса по темам. Даны методические рекомендации по выполнению контрольных работ.
Ил.37. Библиогр. Прил.
Рассмотрено и одобрено на заседании цикловой комиссии по специальности 23.02.06 «Техническая эксплуатация подвижного состава железных дорог».
Протокол № 9 от «06 мая» 2015г.
Председатель цикловой комиссии: Домнин С.В.
Рекомендовано к изданию методическим советом КТЖТ КрИЖТ ИрГУПС
Печатается в авторской редакции
Ó Автор текста, 2015
Ó Красноярский институт железнодорожного транспорта, 2015
Содержание
Пояснительная записка………………………… ………………...4
Методические указания…………………………………….……..5
Задания к контрольной работе………………..………………. …6
Задачи 1 – 10………………………………………………………..6
Задачи 21-30………………………………………………………..8
Вопросы 31-40……………………………………………………..9
Вопросы для самопроверки при подготовке к экзамену………11
Список рекомендованной литературы……………..…..……. .. 15
Пояснительная записка
Согласно рабочей программе профессионального модуля ПМ.01 по специальности 23.02.06 «Техническая эксплуатация подвижного состава железных дорог» предусмотрено выполнение 1 контрольной работы.
Результатом освоения программы обучения является овладение обучающимися видом профессиональной деятельности Эксплуатация и техническое обслуживание подвижного состава, в том числе профессиональными и общими компетенциями:
| Код | Наименование результата обучения |
| ПК 1.1 | Эксплуатировать подвижной состав железных дорог |
| ПК 1.2 | Производить техническое обслуживание и ремонт подвижного состава железных дорог в соответствии с требованиями технологических процессов |
| ПК 1.3 | Обеспечивать безопасность движения подвижного состава |
| ОК 1 | Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес |
| ОК 2 | Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество |
| ОК 3 | Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность |
| ОК 4 | Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития |
| ОК 5 | Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности |
| ОК 6 | Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями |
| ОК 7 | Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), за результат выполнения заданий |
| ОК 8 | Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации |
| ОК 9 | Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности |
Методические указания
Задания на контрольную работу составлены в 50 вариантах.
Номер варианта определяется студентом по таблице вариантов №1 двумя последними цифрами шифра.
Контрольная работа выполняется в отдельной тетради. На первой странице указывается номер варианта и номер задач и вопросов.
При выполнении контрольной работы необходимо соблюдать стандарты. Ответы на поставленные вопросы должны быть конкретными и соответствовать требованиям задания.
В конце работы приводится список Список рекомендованной литературы, подпись студента и дата ее выполнения.
Ответы на вопросы задания необходимо дополнять эскизами, рисунками и схемами.
Контрольная работа считается выполненной, если отчет содержит необходимые схемы, таблицы, расчеты и отчеты, выполненные правильно и аккуратно.
Таблица №1
| Две последние цифры шифра | № варианта | Номер задач и вопросов | Две последние цифры шифра | № варианта | Номер задач и вопросов | ||||||||||
Задания к контрольной работе
Задачи 1 – 10
Для простой двухслойной обмотки якоря машины постоянного тока с одновитковыми секциями определить:
1. шаги по якорю у1, у2, у;
2. шаг по коллектору ук;
3. число секций S;
4. число коллекторных пластин K;
5. число реальных пазов Z;
6. эдс обмотки якоря Еа.
Начертить развернутую схему обмотки, показать расположение полюсов и щеток.
Необходимые данные для решения задачи представлены в таблице1.
Таблица 2
| Величины | Номера задач | |||||||||
| Тип обмотки | Петл. | Волн. | Петл. | Волн. | Петл. | Волн. | Петл. | Волн. | Петл. | Волн. |
| Число элементарных пазов Zэ, шт. | ||||||||||
| Магнитный поток на пару полюсов Ф, Вб | 0,142 | 0,085 | 0,460 | 0,052 | 0,250 | 0,015 | 0,165 | 0,142 | 0,065 | 0,084 |
| Частота вращения якоря n, об/мин | ||||||||||
| Число полюсов 2р, шт. |
Задачи 11-20
Трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором имеют величины, значения которых приведены в таблице 2.
Вычислить:
1. активную Р, реактивную Q и полную S мощности, потребляемые двигателем;
2. число полюсов 2р;
3. скольжение ротора S, %;
4. частоту эдс во вращающемся роторе f2.
Таблица 3
| Величины | Номера задач | |||||||||
| частота вращения магнитного поля n1, об/мин | ||||||||||
| частота питающей сети f1, Гц | ||||||||||
| частота вращения ротора n2, об/мин | ||||||||||
| номинальная (полезная) мощность на валу Рн, кВт | 13,0 | 13,5 | 14,0 | 14,5 | 15,0 | 13,3 | 14,2 | 14,8 | 13,8 | 13,2 |
| коэффициент мощности cosφ | 0,81 | 0,82 | 0,83 | 0,84 | 0,80 | 0,79 | 0,85 | 0,86 | 0,87 | 0,88 |
| КПД двигателя ηн | 0,85 | 0,86 | 0,87 | 0,88 | 0,84 | 0,83 | 0,87 | 0,84 | 0,85 | 0,86 |
Задачи 21-30
Для трехфазных трансформаторов основные величины и их значения приведены в таблице 3.
Определить фазные напряжения, коэффициенты трансформации по фазным и линейным напряжениям, линейные и фазные токи обмоток высшего и низшего напряжения, коэффициент полезного действия при номинальной нагрузке. Начертить принципиальную схему трансформатора.
Таблица 4
| Величины | Номера задач | |||||||||
| номинальная мощность Sн, кВА | ||||||||||
| номинальное первичное напряжение U1н, кВ | ||||||||||
| номинальное вторичное напряжение U2н, кВ | 0,4 | 10,5 | 10,5 | 10,5 | 0,525 | 0,4 | 6,3 | 10,5 | ||
| мощность потерь холостого хода Ро ном, кВт | 0,88 | 6,5 | 24,5 | 3,65 | 9,6 | 2,45 | 1,26 | 0,465 | ||
| мощность потерь короткого замыкания Рк, кВт | 4,05 | 12,2 | 1,97 | |||||||
| номинальный коэффициент мощности cosφн | 0,85 | 0,95 | 0,9 | 0,92 | 0,83 | 0,9 | 0,85 | 0,93 | 0,9 | 0,95 |
| схема соединения обмоток трансформатора | Y/∆ | Y/∆ | Y/∆ | Y/∆ | Y/∆ | Y/∆ | Y/∆ | Y/∆ | Y/∆ | Y/∆ |
Вопросы 31-40
31. Опишите способы возбуждения синхронных машин, приведите поясняющие схемы.
32. Опишите конструкцию и принцип действия синхронных генераторов, приведите поясняющие схемы.
33. Объясните устройство и принцип действия трёхфазного синхронного двигателя. В чём особенность этих двигателей?
34. Приведите и поясните энергетическую диаграмму трёхфазного асинхронного двигателя. Как зависит от нагрузки КПД этого двигателя?
35. Укажите особенности, поясните устройство асинхронных двигателей с улучшенными пусковыми характеристиками.
36. Сравните асинхронный двигатель и трансформатор. Начертите принципиальные схемы. Что между ними общего, а в чём различия?
37. В каких режимах может работать трёхфазная асинхронная машина? Объясните каждый режим.
38. Поясните, какие потери мощности возникают при работе трансформаторов и как их определяют опытным путём?
39. Приведите примеры использования одноякорных преобразователей и двигателей генераторов. Каковы их достоинства и недостатки?
40. Что понимают под номинальным режимом работы электрических машин? За счёт чего происходит нагревание и какие способы охлаждения электрических машин и трансформаторов Вы знаете?
Задачи 41-50
Генератор постоянного тока параллельного возбуждения имеет основные величины, значения которых приведены в таблице 4. падение напряжения в переходных контактах щеток ∆Uщ – 2 В.
Вычислить для номинального режима работы генератора:
1. ЭДС Еа, ток Iа и сопротивление Rа обмотки якоря;
2. потери мощности в обмотке якоря Ра;
3. тормозной электромагнитный момент Мэм;
4. номинальную полезную мощность генератора Р2.
Таблица 5
| Величины | Номера задач | |||||||||
| тип обмотки | Волн. | Петл. | Волн. | Петл. | Волн. | Петл. | Волн. | Петл. | Волн. | Петл. |
| число полюсов 2р, шт. | ||||||||||
| число активных проводников якоря N, шт. | ||||||||||
| магнитный поток на пару полюсов Ф, Вб | 0,011 | 0,0144 | 0,035 | 0,0132 | 0,02 | 0,0376 | 0,032 | 0,01 | 0,0092 | 0,038 |
| частота вращения n, об/мин | ||||||||||
| номинальный ток Iн, А | 137,5 | |||||||||
| сопротивление цепи возбуждения Rв, Ом | 57,5 | 28,75 | 14,4 | 25,6 | ||||||
| потери мощности в цепи возбуждения Рв, Вт |
Вопросы для самопроверки при подготовке к экзамену
1. Правило « Правой руки ». Элементарный генератор.
2. Правило « Левой руки ». Элементарный двигатель.
3. Магнитное поле проводника с током.
4. Магнитное поле катушки с током.
5. Способы индуцирования ЭДС в электрических машинах.
6. Вихревые токи. Их возникновение и способы уменьшения
вредного действия
7. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца.
8. Ферромагнитные материалы. Их основные характеристики
9. Магнитное поле и его основные характеристики.
10. ЭДС самоиндукции. Индуктивность.
11. Взаимоиндукция.
12. Материалы, применяемые в электромашиностроении. Классы изоляции.
13. Классификация электрических машин: по принципу
действия, по току, по мощности, по назначению.
14. Основные конструктивные элементы машин
постоянного тока, их назначение и устройство.
15. Якорные обмотки. Основные понятия и определения.
16. Простая петлевая обмотка якоря.
17. Простая волновая обмотка якоря.
18. Магнитная цепь машины постоянного тока.
19. Магнитное поле машины постоянного тока при
холостом ходе и нагрузке.
20. Реакция якоря машины постоянного тока.
21. Способы устранения вредного влияния реакции якоря.
22. Причины, вызывающие искрение на коллекторе.
Прямолинейная коммутация.
23. Криволинейная замедленная и ускоренная коммутации.
24. Способы улучшения коммутации.
25. Способы возбуждения машин постоянного тока.
26. Номинальный режим. Номинальные данные.
27. Энергетическая диаграмма генератора постоянного
тока.
28. Генератор независимого возбуждения: схема включения
и характеристики.
29. Генератор смешанного возбуждения: схема включения и
характеристики.
30. Генератор параллельного возбуждения: схема включения
и характеристики.
31. Обратимость машин постоянного тока. Классификация
двигателей по способу возбуждения.
32. Вращающий момент двигателя. Уравнение моментов.
Уравнение ЭДС двигателя.
33. Энергетическая диаграмма двигателя.
34. Пуск в ход двигателя постоянного тока параллельного
возбуждения.
35. Регулирование частоты вращения двигателя пост,
тока.
36. Двигатель параллельного возбуждения: схема включения,
рабочие, механические и регулировочные характеристики.
37. Двигатель -последовательного возбуждения: схема
включения, рабочие, механические регулировочные
характеристики.
38. Режимы работы машин постоянного тока.
39. Электрическое торможение двигателей постоянного
тока.
40. Потери мощности и КПД машин постоянного тока.
41. Тахогенераторы. Сварочные генераторы.
42. Принцип действия однофазного трансформатора.
43. Устройство однофазных и трёхфазных
трансформаторов, их эл. Схемы
44. ЭДС первичной и вторичной обмоток трансформатора.
45. Уравнения ЭДС, МДС и токов трансформатора.
46. Режим холостого хода трансформатора.
47. Режим короткого замыкания трансформатора.
48. Нагрузочный режим работы трансформатора.
49. Упрощённая векторная диаграмма.
50. Внешняя характеристика трансформатора.
51. Потери мощности и КПД трансформатора.
52. Схемы соединений обмоток трёхфазных
трансформаторов.
53. Параллельная работа трансформаторов, условия
включения.
54. Специальные трансформаторы.
55. Сварочные трансформаторы.
56. Назначение и устройство магнитных усилителей.
57. Принцип действия магнитного усилителя.
58. Питание обмоток МУ, понятие об обратных связях.
59. Трансформаторы постоянного тока и напряжения.
60. Классификация машин переменного тока.
61. Принцип действия синхронного генератора.
62. Принцип действия асинхронного двигателя.
63. Устройство статора бесколлекторной машины и
основные понятия об обмотках статора.
64. Основные типы статорных обмоток.
65. Принцип получения вращающейся МДС.
66. Основные параметры трёхфазной, двухслойной,
распределённой обмотки статора.
67. Синхронная и асинхронная частоты вращения.
Скольжение.
68. Круговое эллиптическое и пульсирующее магнитные
поля
69. Режимы работы асинхронной машины.
70. Устройство синхронного генератора.
71. Возбуждение синхронных машин.
72. Магнитное поле синхронной машины.
73. Реакция якоря синхронной машины.
74. Характеристики синхронного генератора.
75. Потери и КПД синхронных машин.
76. Включение синхронных генераторов на параллельную
работу.
77. Синхронные генераторы индукторного типа.
78. Принцип действия синхронного двигателя.
79. Устройство синхронного двигателя и особенности
его конструкции.
80. Пуск синхронных двигателей.
81. Синхронный компенсатор.
82. Устройство асинхронных двигателей.
83. Магнитная цепь асинхронной машины.
84. ЭДС обмоток статора и ротора при неподвижном и
вращающемся роторе.
85. Уравнения МДС и токов асинхронного двигателя.
86. Потери мощности и КПД асинхронного двигателя.
87. Электромагнитный момент и механические
характеристики асинхронного двигателя.
88. Рабочие характеристики асинхронного двигателя.
89. Пусковые свойства асинхронных двигателей.
Пуск в ход двигателя с короткозамкнутым ротором.
90. Короткозамкнутые асинхронные двигатели с
улучшенными пусковыми характеристиками.
91. Регулирование частоты вращения асинхронных
двигателей.
92. Принцип действия и пуск однофазных асинхронных
двигателей.
93. Индукционный регулятор напряжения и фазорегулятор.
94. Контактные и бесконтактные сельсины.
95. Основные типы серийно выпускаемых асинхронных
двигателей.
96. Устройство кислотных аккумуляторов.
97. Заряд, разряд кислотных аккумуляторов.
98. Устройство щелочных аккумуляторов.
99. Заряд, разряд щелочных аккумуляторов.
100.Электрические характеристики аккумуляторов.
101.Способы соединения аккумуляторов в батареи.