Расчет электрических параметров выпрямителя, двигателя, трансформатора

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства РФ

Департамент научно-технологической политики и образования

ФГОУ ВПО ГСХА

Костромская государственная сельскохозяйственная академия

Кафедра ТОЭ и автоматики

Специальность ТОиРМ

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По курсу электротехники

Выполнил студент 4 курса 1 группы

Беседа Дмитрий Геннадьевич

Проверил Смирнов Владимир Борисович

Кострома 2011



Задача 1

Вычертить схему и рассчитать основные электрические параметры однополупериодного выпрямителя с активным сопротивлением нагрузке R_н при питании от источника синусоидального напряжения U:

1. Среднее значение выпрямленного напряжения и тока U_н.ср и I_н.ср.

2. Среднюю мощность нагрузочного устройства P_н.ср.

3. Амплитуду основной гармоники выпрямленного напряжения U_осн.m.

4. Коэффициент пульсаций p выпрямленного напряжения.

5. Действующее значение тока нагрузки I.

6. Полную мощность S источника питания.

7. Активную мощность P в сопротивлении нагрузки.

8. Коэффициент мощности выпрямителя.

Дано:

U = 67 B

R_н = 7 Oм

Определить:

U_н.ср, I_н.ср, U_осн.m; p;

I; S; P;.

Решение:

Однополупериодный выпрямитель состоит из трансформатора T, к вторичной обмотке которого последовательно присоединен диод V и нагрузочное сопротивление R_н.

Расчет выполняем при следующих допущениях у диода прямое сопротивление равно нулю, а обратное сопротивление равно бесконечности.

1. Среднее значение выпрямленного напряжения определяем по выражению:

U_н.ср=

U_н.ср = 0.45 30.15B.

Среднее значение выпрямленного тока

I_н.ср= ; I_н.ср= = 4,30А.

2. Средняя мощность нагрузочного устройства.

P_н.ср= U_н.ср I_н.ср; P_н.ср= 30,154,30 = 129,86Вт.

3. Амплитуду основной гармоники выпрямленного напряжения определяем из разложения в ряд Фурье выходного напряжения однополупериодного выпрямителя:

u_н= U_н.ср(1+

откуда следует, что амплитуда основной (первой) гармоники выпрямленного напряжения

U_осн.m= U_н.ср , т.е. U_осн.m =

4. Коэффициент пульсации, который дает количественную оценку формы выпрямленного напряжения (т.е. оценку качества выпрямления), определяем как отношение амплитуды основной (первой) гармоники выпрямленного напряжения к среднему значению выпрямленного напряжения:

p = =

5. Действующее значение тока нагрузки

I=1,57 I_н.ср; I=1,574,30=6,76А.

6. Полная мощность источника питания что превышает почти в 3,5 раза среднюю мощность нагрузочного устройства:

S=U I; S= 676,76=453,06ВА,

S/P_н.ср= 453,06/129,86 = 3,48

Таким образом, в данной схеме трансформатор используется не полностью, т.к. ток во вторичной обмотке протекает только в течение полупериода.

6. Активная мощность в сопротивлении нагрузки

P= I²R_н ;P=6,76²7=320,09Вт.

7. Коэффициент мощности выпрямителя:

;



Задача 2

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором включен в сеть на номинальное напряжение 380В.

Определить:

1. Номинальный ток I_H.

2. Номинальный момент M_H/

3. Пусковой ток I_пуск, пусковой М_пуск и максимальный М_макс моменты

4. Мощность Р₁, потребляемую двигателем из сети при номинальной нагрузке.

5. Полные потери в двигателе при номинальной нагрузке.

6. Построить механическую характеристику двигателя n=

7. С учетом каталожных данных нанести на график механической характеристики двигателя пусковой, максимальный и номинальный моменты и уточнить характеристику.

Дано:

U_н=380В;

Двигатель 4А90L2 , технические данные при n_c=3000 об/мин.

Номинальная мощность = 3,0 кВт

КПД = 84,5%

Коэффициент мощности _н= 0,88

Номинальное скольжение s_н= 4,3%

Критическое скольжение s_кр =32,5%

Кратность пускового тока I_пуск/I_н=6,5

Кратность пускового момента М_пуск/М_н=2,1

Определить:

I_н; М_н; I_пуск; М_пуск, М_макс; Р_1;; построить n=

Решение:

1. Номинальный ток двигателя определяем по формуле

I_н=

в которой значение номинальной мощности - в ваттах, а КПД - в относительных единицах.

Вычисляем:

I_н= = 6,12А.

2. Номинальный момент двигателя

М_н=9550,

где - номинальная мощность двигателя, кВт;

n_н - номинальная скорость вращения ротора, об/мин.

Номинальную скорость n_н вычисляем по формуле:

n_н= n_с(1- s_н) ,

где n_с - скорость вращения магнитного поля статора, об/мин;

s_н - номинальное скольжение в долях единицы.

Вычисляем:

n_н=3000(1-0,043)=2871об/мин;

М_н=9550=9,97Нм.

3. Пусковой ток, пусковой и максимальный (критический) моменты определяем по соответствующим отношениям к номинальным значениям согласно каталожным данным:

I_пуск=5I_н=56,12=30,64А;

М_пуск=2М_н=29,97=19,95Нм

М_макс=2,2М_н=2,29,97=21,95 Нм

4. Мощность, потребляемая двигателем из сети, больше его номинальной мощности на величину потерь в двигателе, которые определяют его КПД =Р_н/Р₁, откуда

Р₁=; Р₁ =3,55кВт

параметр выпрямитель двигатель трансформатор

5. Полные потери в двигателе при номинальной нагрузке

;3,55-3,0=0,55кВт

6. Механическую характеристику двигателя n= строим, пользуясь формулой

,

где - критическое скольжение, при котором двигатель развивает максимальный (критический) момент;

s - текущее скольжение, за которое принимаем несколько значений от 0 до1 (в том числе значения s_н и s_кр).

Скорость n вращения ротора (вала) определяем по скольжению:

n= n_с(1- s) .

при s=0.01

=1.3497

n= 3000(1-0.01)=2970об/мин

при s = 0.043

=5.7094

n= 3000(1-0.043)=2871об/мин

при s = 0.1

= 12.34

n= 3000(1-0.01)=2700об/мин

при s =0.2

=19.59

n=3000(1-0.2)=2400об/мин

при s=0.325

=21.95

n= 3000(1-0.325)=2025об/мин

при s= 0.4

=21.49

n= 3000(1-0.4)=1800об/мин

при s=0.5

=20.06

n= 3000(1-0.5)=1500об/мин

при s= 0.6

=18.38

n= 3000(1-0.6)=1200об/мин

при s= 0.7

=16.77

n= 3000(1-0.7)=900об/мин

при s= 0.8

=15.31

n= 3000(1-0.8)=600об/мин

при s= 0.9



=14.02

n= 3000(1-0.9)=300об/мин

при s=1

=12.90

n= 3000(1-1)=0об/мин

Вычисленные для построения механической характеристики величины заносим в таблицу

Таблица

Расчетные данные для построения механической характеристики

s	0.01	0.043	0.1	0.2	0.32	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1
n	2970	2871	2700	2400	2025	1800	1500	1200	900	600	300	0
M	1.34	5.70	12.3	19.59	21.95	21.49	20.06	18.38	16.77	15.31	14.02	12.9

Строим расчетную механическую характеристику, выбрав масштабы по скорости (m_n=200 ) и моменту (m_n=2Hм/см)



Задача 3

Однофазный трансформатор имеет следующие номинальные данные: мощность S_н; высшее напряжение U_1н; низшее напряжение U_2н.

Кроме того, заданы величины: мощность потерь холостого хода P_o; процентное соотношение напряжения короткого замыкания u_k=5%; коэффициент мощности при коротком замыкании ; коэффициент мощности вторичной обмотки cos.

Определить:

1. Номинальные токи I_1н и I_2н.

2. Коэффициент трансформации k.

3. Коэффициент полезного действия трансформатора при значениях коэффициента нагрузки =0,1; 0,5; 0,75; 1,0; 1,25.

4. Построить график зависимости .

Дано:

S_н=750кВА; U_1н=10кВ; U_2н=400B;

P_o=2500Вт; u_k=5%; =0,28; cos=0,7

Определить: I_1н, I_2н, k., при =0,1; 0,5; 0,75; 1,0; 1,25; построить график зависимости .

Решение

1. Номинальные токи в обмотках:

I_1н= ,I_1н=;

I_2н = ,I_2н =



2. Коэффициент трансформации , где и - действующее значение ЭДС первичной и вторичной обмоток, B.

В режиме холостого хода U₁₀= U_1н и =U₂₀= U_2н. Поэтому можно принять, что

, т.е.

3. КПД трансформатора при любой нагрузке определяют по формуле:

,

где - коэффициент нагрузки, определяемый как отношение тока во вторичной обмотке к номинальному току вторичной обмотки;

и - потери мощности при холостом ходе и коротком замыкании,Вт

Мощность потерь при коротком замыкании определяем по формуле:

,

Где ;

- напряжение короткого замыкания.

Вычисляем мощность потерь при коротком замыкании:

Вычисляем КПД трансформатора при cos=0,7 и заданных значениях коэффициента нагрузки .

при :

при

при

при

при

Строим график зависимости



Размещено на Allbest.ru