Электротехника и основы электроники. Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников механических специальностей

Электрические цепи постоянного тока 1. Следует хорошо понять принципиальное различие между источниками напряжения и источниками тока. Если внутреннее сопротивление источника rв намного меньше, чем сопротивление приемника rп, тогда E = Irв + Irп ≈ Irп. В этом случае E = V = Irп = const, т. е. напряжение есть величина постоянная. Такой источник называется источником напряжения. Если внутреннее сопротивление rв намного больше, чем сопротивление приемника rп, тогда E = Irв + Irп ≈ Irв, т. е. I = Egв. В этом случае ток источника не зависит от сопротивления r, I = const. Такой источник называется источником тока. 2. Одним из важных вопросов этого раздела является расчет распределения токов в разветвленных линейных цепях с несколькими источниками питания. Основным методом расчета является метод непосредственного применения законов Кирхгофа. Пусть цепь, которую нужно рассчитать, содержит m ветвей и n узлов. Так как по каждой ветви проходит свой ток, то число неизвестных токов равно числу ветвей и для определения их необходимо составить m уравнений. Последовательность операции расчета: а) обозначают токи во всех ветвях (I1, I2, …, Im), произвольно выбирают их положительные направления и обозначают на схеме эти направления стрелками; б) составляют по первому закону Кирхгофа уравнения для (n – 1) узлов; в) недостающие m – (n – 1) уравнений получают по второму закону Кирхгофа, для чего выбирают в схеме m (n – 1) взаимно независимых контуров. Выбирают направления обхода этих контуров (по движению часовой стрелки или против него) и соответственно обозначают их на схеме; г) составляют по второму закону Кирхгофа уравнения для выбранных контуров и направлений их обхода. В результате получается система из m уравнений. Решение этой системы позволяет определить не только числовые значения токов, но и их действительные направления. Если решение привело к отрицательному знаку для какого-либо тока, то его действительное

направление противоположно произвольно выбранному в начале положительному направлению. В качестве иллюстрации рассмотрим цепь, схема которой изображена на рис. 1. Схема содержит 6 ветвей и 4 узла (m = 6, n = 4). На схеме обозначены выбранные положительные направления всех шести токов. По первому закону Кирхгофа составляем 4 – 1 = 3 уравнения для узлов a, b, c: узел a: I1 – I2 – I3 = 0; узел b: I2 + I4 + I5 = 0; узел c: -I5 – I4 – I6 = 0; По второму закону Кирхгофа составляем 6 – 3 = 3 уравнения для контуров adea, abcda, bfcb (направление обхода принимаем по часовой стрелке): контур adea: E1=I1(r01+r1) +I3r3; контур abcda: 0= I2r2- I4r4+ I6r7- I3r3; контур bfcb: - E2= -I5 (r02+r5+r6) +I4r4. Таким образом, при расчете данной цепи по методу непосредственного применения законов Кирхгофа приходится решать систему из шести уравнений. 3. Метод контурных токов позволяет сократить число совместно решаемых уравнений с m до (m-n+1). Последовательность операций расчета: а) выбирают в схеме взаимно независимые контуры (так, чтобы одна из ветвей соответствующего контура входила только в этот контур); б) для выбранных независимых контуров принимают произвольно направления контурных токов в них; в) составляют для выбранных контуров уравнения по второму закону Кирхгофа относительно контурных токов. Для цепи, изображенной на рис.1, выбирая прежние независимые контуры и принимая указанные на рис.2 направления контурных токов, получим следующие три уравнения E1=II (r01+r1+r3) -IIIr3; 0= II I (r2+r4+r7+r3) -IIr3+ IIII r4; E2= IIII (r02+r5 +r4 +r6) +IIIr4

Таблица 1 Величин а r1, Ом r2, Ом E, В r0, Ом

рис1 рис.2 После того как найдены контурные токи, определять действительные токи в ветвях. В ветвях, не являющихся общими для смежных контуров, найденный контурный ток будет равен действительному току ветви. В ветвях же общих для смежных контуров действительный ток равен алгебраической сумме контурных токов. Таким образом, в данном случае действительные токи равны: I1=II; I2=III; I3=II-III; I4= - (III+IIII ); I5=IIII; I6=III. Задача 1. Цепь (рис.3, таб.1) имеет ЭДС источника Е, внутреннее сопротивление r0. Сопротивление электроприемников равны r1 и r2. Определить токи в сопротивлениях r1 , r2, напряжение на зажимах электроприемников и составить уравнение баланса мощностей.

1 6 4 100 1,0

3 8 6 120 1,2

4 9 7 130 1,3

Номер варианта 5 6 7 10 12 13 8 9 10 140 150 160 1,4 1,5 1,6

r0

L0

I

I1 L1 r1

a

Uab r

E,r0

r1

r2

8 14 11 170 1,7

9 15 12 180 1,8

10 16 17 190 1,9

Электрические цепи переменного тока. Однофазные цепи 1. Одним из важных вопросов этого раздела является расчет цепей, и в частности, при смешанном соединении различного рода (активных и реактивных) сопротивлений. Все методы расчета линейных цепей постоянного тока могут применены для расчета сложных цепей синусоидального тока, если пользоваться методом комплексных чисел. На рис. 4 изображена цепь, которая легко рассчитывается этим методом.

U

Рис.3

2 7 5 110 1,1

b

Рис.4 Комплексное полное сопротивление всей цепи

I2 C

(r1 + jxL1 )(− jxC ) . r1 + jxL1 − jxC Зная ZЭ легко определить ток в неразветвленной части цепи: ZЭ= r0+jxL0+r+

İ=Ù/ŻЭ. Напряжение между точками а и b (r + jxL1 )(− jxC ) Ùab=İ 1 r1 + jxL1 − jxC После определения Ùab легко найти токи в параллельных ветвях. 2. При включении в цепь индуктивности L часто говорят об индуктивном сопротивлении, индуктивном падении напряжения или индуктивной составляющей напряжения. Однако в действительности в этих понятиях есть условность. При включении в цепь катушки, обладающей активным сопротивлением r и индуктивностью L, на переменное синусоидальное напряжение U уравнение по второму закону Кирхгофа записывается так: u=ir+(-eL). Это объясняется следующим: часть напряжения от U падает на сопротивление r (т.е. ir), а остальная часть – на компенсацию возникающей в L Э.Д.С. самоиндукции (т.е. –eL). Численно же величина возникающей э.д.с. ровна eL=-ωLI. Так как ωL выражается в омах, то xL =ωL называют реактивным индуктивным сопротивлением, а произведение xLI называют индуктивным падением напряжения (по аналогии с произведением rI). 3. Следует обратить внимание на то, что понятие активной и реактивной проводимостей имеют условно-расчетный характер. Например, для параллельно включенной катушки с сопротивлением r и индуктивностью L активная проводимость, определяемая по формуле r g= 2 , включает в себя не только активное сопротивление r, но r + x2L и индуктивное xL. Аналогично в формулу индуктивной проводимости x bL= 2 входит не только индуктивное сопротивление xL но и r + x2L активное r. 4. Изучая явление резонанса, необходимо усвоить следующее. При резонансе напряжения и ток на зажимах цепи всегда совпадают по фазе.

Настройка же цепи на резонанс зависит от схемы соединений индуктивности и емкости. Для последовательной цепи условием резонанса является равенство индуктивного и емкостного сопротивлений: xL=xC. Для цепи, содержащей параллельный контур, в одной из ветвей которого находится индуктивность, а в другой – емкость, условием резонанса является равенство реактивных проводимостей ветвей: bL= bC. 5. При выполнении расчетов по методу комплексных чисел следует иметь в виду, что вещественная и мнимая части комплексного сопротивления, комплексной проводимости и комплексной мощности всегда представляют собой соответственно активную и реактивную составляющие этих величин; что же касается комплексного напряжения и комплексного тока, то такое положение имеет место лишь в частных случаях. Вещественная и мнимая части комплексного напряжения и комплексного тока определяются начальными фазами величин, иначе говоря, зависит от расположения соответствующих векторов относительно осей комплексной плоскости, тогда как их активная и реактивная составляющие определяются углом сдвига по фазе φ между этими двумя векторами. Задача2. В сеть переменного тока напряжением U включена цепь, состоящая из ветвей с активными сопротивлениями r1, r2, r3, индуктивным сопротивлением xL, емкостным сопротивлением xC (рис.5 таб.2). Определить показание измерительных приборов, включенных в цепь, полную и реактивную мощность цепи, построить векторную диаграмму и треугольник мощностей.

A

U

. .r

1

W

. A1

r2

r3

XC

XL A2

Рис.5 Таблица 2 Величин а U, В r1, Ом r2, Ом r3, Ом xL, Ом xC, Ом

1 110 1,8 9 3,8 4,8 10

2 150 2,7 12 5,2 7,2 8

3 200 3,5 15 6,6 9,6 6

4 250 4 18 8 12 4

Номер варианта 5 6 7 300 350 380 4,8 5,6 6,5 21 24 27 9,4 10,8 12,2 14,4 17,4 18 12 14 17

понимать роль нейтрального провода; принципы построения потенциальных диаграмм; влияние рода и схемы включения нагрузки на величину тока в нейтральном проводе, схемы электроснабжения предприятия; 3) уметь анализировать различные режимы симметричных и несимметричных цепей; читать схемы соединения трехфазных и однофазных приемников; предвидеть последствия коммутационных изменений в цепи на ее электрическое состояние. Задача 3. В четырехпроводную трехфазную сеть с линейным напряжением Ùл=220 В включен звездой приемник, активные и индуктивные сопротивления фаз которого соответственно равны Rа=3 Ом, Ха=4 Ом, Rб=3 Ом, Хб=5,2 Ом, RC=4 Ом, ХС=3 Ом, (рис. 6). Определить токи в линейных и нейтральном проводах и построить векторную диаграмму. Решение. Считаем, что вектор фазного напряжения Ùа= Ùл/ 3 = =127 В, Ùб= 127е – j120° В, Ùс= 127е j120° В. Находим линейные токи: İа= Ùа/Zа= 127/(3+j4)=127/(5е j53°) =25,4е – j53° А; İб= Ùа/Zб= 127е – j120°/(3+j5,2) =127е – j120°/ (6е j60°)= = 21,2e –j180° А; İс=Ùс/Ζс=127еj120/(4+j3)=Uc 2)

8 400 7 30 13,6 19,6 12

9 500 8 33 15 21,6 14

10 600 10 36 16,6 25,2 10

Трехфазные цепи При изучении этого раздела особое внимание необходимо обратить на преимущество, которые дает трехфазная система по сравнению с однофазной. Рассматривая схемы соединения обмоток генераторов. надо уяснить связь между фазными и линейными напряжениями в схеме соединения звездой, а также связь между фазными и линейными токами в схеме соединения треугольником. Необходимо четко представить, что в трехфазной цепи могут быть два режима: симметричный и несимметричный. Расчет трехфазной цепи в симметричном режиме сводится к расчету для одной фазы и производится аналогично расчету однофазной цепи с одним источником. Трехфазная цепь может рассматриваться как разветвленная цепь с тремя источниками питания, и для ее расчета применяются методы, используемые при расчете электрических цепей с несколькими источниками. Например, если несимметричный приемник соединен без нейтрального провода, то для расчета трехфазной цепи можно применить метод узлового напряжения в комплексной форме. После изучения настоящего раздела студенты должны: 1) знать основные элементы трехфазной цепей, способы соединения фаз обмотки генератора и включения в трехфазную цепь приемников; способы изображения трехфазной симметричной системы э.д.с;

Рис.6

Рис.7

İс= Ùс/Zс= 127е j120°/(4+j3) =127е –j120°/ 5е j37°==25,4e j83° А; Ток в нейтральном проводе определяется как геометрическая сумма линейных токов: İN= İa+ İb+ İc=25,4e -j53°+21,2e – j 180°+ +25,4e j83°=5,9e j124°A. Векторная диаграмма показана на рис.7. При несимметричном нагрузке для определения активной мощности находят мощность каждой фазы отдельно: Pф=Uф Iфcosφ, а мощность всей трехфазной системы получают как сумму мощностей всех фаз или используют схему включения двух ваттметров. Задача 4. В трехфазную четырехпроводную цепь с симметричным линейным напряжением Uл включены звездой сопротивления r а,r b,r c и x a,x b, x c.(рис.8, таб. 3). Определить фазные и линейные токи, ток в нейтральном проводе, активную мощность всей цепи и каждой фазы в отдельности. Построить векторную диаграмму токов и напряжений.

a b c n

ra xa rc

xc

xb

Рис.8

rb

Таблица 3. Величина Uл, В r а, Ом r b, Ом r c, Ом xa, Ом xb, Ом xc, Ом

Номер варианта 1 2 3 4 5 6 7 380 220 127 380 220 127 380 2,5 7 4 5 1,5 1 3 3,5 8 5 15 6 2 4 5,5 1,0 7 15 8 3 6 3,5 8 5 6 1 2 4 2,5 7 4 5 1,5 1 3 7,5 12 9 10 2 4 8

8 220 6 7 9 7 6 11

9 127 3 3,5 3,5 4 6 8

10 380 4 6 8 12 6 3

Асинхронный двигатель

Изучение асинхронного двигателя надо начинать с его устройства и принципа работы. Необходимо обратить особое внимание на электромагнитные процессы, возникающие в двигателе, как при его пуске, так и в процессе работы. Векторная диаграмма и эквивалентная схема асинхронного двигателя облегчает изучение его работы и используется при выводе основных уравнений. Эксплуатационные параметры асинхронного двигателя демонсрируется механическими и рабочими характеристиками. После изучения данного раздела студент должен: 1) знать значения терминов: скольжение, синхронная скорость, круговое вращающееся магнитное поле, короткозамкнутый ротор, фазный ротор, поток полюса, глубокопазный ротор, двойная «беличья клетка» способы изменения направления вращения магнитного поля; устройства и области применения двух типов трехфазных асинхронных двигателей; условные обозначения трехфазных асинхронных двигателей на схемах; вид механических характеристик; способы регулирования частоты вращения двигателя; 2) понимать принцип возбуждения многополюсного вращающегося магнитного поля; принцип действия трехфазной асинхронной

машины в режимах двигателя, генератора и электромагнитного тормоза; факторы, влияющие на частоту вращения ротора трехфазного асинхронного двигателя; возможность замены трехфазного асинхронного двигателя с вращающимся ротором эквивалентным двигателем с неподвижным ротором; аналогию физических явлений в трехфазном асинхронном двигателе с неподвижным ротором и в трансформаторе с резистивной нагрузкой; энергетические преобразования в трехфазном асинхронном двигателе; 3) уметь осуществлять пуск асинхронного двигателя; измерять скольжение с помощью стробоскопического устройства, частоту вращения; оценивать величины номинального, пускового и максимального моментов, пускового тока и номинального скольжения по данным каталога. Приступая к изучению этой темы, необходимо понять условия возбуждения вращающегося магнитного поля. Механические характеристики M = f (S) и Ω = f (M) могут быть построены по расчетной формуле вращающего момента

Μ=

3U12ф

М=2М кр / (S кр /S+S/ S кр), (2) где М кр- критический (максимальный) вращающийся момент двигателя; S кр – скольжение, при котором двигатель развивает критический момент. Зная отношение критического момента к номинальному М кр/ М ном = λ и определив номинальный момент как М ном= 9550 Pном /η ном где Рном – номинальная мощность двигателя, кВт; η ном – номинальная частота вращения ротора, об/мин, легко получить выражение для S кр.

R2' S

, (1) 2 ⎡⎛ ⎤ 2 R2' ⎞ Ω 0 ⎢⎜⎜ R1 + ⎟⎟ + X 1 + X 2' ⎥ S ⎠ ⎢⎣⎝ ⎥⎦ где Μ – вращающий момент двигателя, Η·м; U1ф – фазное напряжение статорной обмотки; S – скольжение; R1, X1 – значения сопротивлений статорной обмотки; R2' , Χ '2 - приведенные значения сопротивлений роторной обмотки; f1 – частота напряжения питания статорной обмотки; 2πf1 p – число пар полюсов; Ω0 = - угловая скорость вращения p магнитного поля. По зависимости M = f (S) легко построить характеристику Ω = f (M). Механические характеристики можно построить и по данным каталога. Известно, что

(

)

Рис 9. Рассматривая уравнение (2) для номинального режима и учитывая, что М ном /Мкр=1/λ, получаем 1 2 = (3) λ S кр / S ном + S ном / S кр Решая уравнение (3) относительно критического скольжения, находим S кр = S ном(λ+ λ2 − 1 ). Зная М кр и S кр и задаваясь значениями S в пределах от 0 до 1, легко построить механическую характеристику М= f (S), данные для построения которой находят из уравнения (2).

Характеристику Ώ= f (M) получают из характеристики М= f(S), учитывая при этом, что (4) Ώ = Ώ0 (1- S), где Ώ- угловая скорость вращения ротора,1/с. Механические характеристики асинхронного двигателя, изображенные на рис 9 , показывают свойства двигателя в системе электропривода: пусковые свойства, перегрузочную способность, устойчивость работы. Для более полного выявления свойств двигателя служат рабочие характеристики, показывающие зависимость скорости вращения ротора Ώ, вращающегося момента М, к.п.д. η, тока I и коэффициента мощности cosφ от мощности на валу двигателя Р2. Эти характеристики можно рассчитать по данным каталога или получить в процессе испытания двигателя в лабораторных условиях. Рабочие характеристики асинхронного двигателя изображены на рис. 10.

номинальное и критическое скольжения. Построить механические характеристики М=f(S) и Ώ = f(M). Р е ш е н и е. Потребляемая мощность Р1 ном = Рном / ηном = 10 / 0,84 = 11,9 кВт.

Номинальный и максимальный моменты:

Ρном 10 = 9550 = 67,3 Η·м. 1420 nном Mmax = λMном = 1,8 · 67,3 = 121 Η·м.

Μ ном = 9550

Номинальный и пусковой токи: Ρ1ном 11,9 ⋅ 1000 = 21,2 А; = 3U ном cos ϕ ном 1,73 ⋅ 380 ⋅ 0,84 Iпуск = 6,5 I ном = 6,5 · 21,2 = 138 А.

Iном =

Номинальное и критическое скольжения: Sном = (n 0 – n ном)/n0 = (1500 – 1420)/1500 = 0, 053; Sкр = Sном (λ+ λ2 − 1 ) = 0,053 (1,8+ 1,82 − 1 ) = 0,175.

: Рис.10 Задача5 . Номинальная мощность трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором Р ном=10 кВт, номинальное напряжение U ном = 380 В, номинальная частота вращения ротора η ном = 1420 об/мин, номинальный коэффициент мощности cos φ ном= 0,85. Кратность пускового тока I пуск /Iном = 6,5,а перегрузочная способность двигателя λ= 1,8. Определить: 1) потребляемую мощность; 2) номинальный и максимальный (критический) вращающие моменты; 3) пусковой ток; 4)

Механическая характеристика М = f (S) строится по уравнению (2): М=

242 . 0,175 / S + S / 0,175

Задаваясь скольжением S от 0 до 1, подсчитываем вращающий момент. Скорость вращения ротора определяем из уравнения (4). Расчетные данные приведены в таб. 4 . Характеристики построенные по данным таблицы будут идентичными кривыми на рис 9.

S 0,053 0,10 0,175 0,2 0,3 0,4

Ω, 1/с 149 142 130 126 110 94

М, Н·м 67,3 104,3 121,0 120,5 105,3 88,8

S 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

Ω, 1/с 79 63 48 31,6 15,8 0

Таблица 4. М, Н·м 75,5 65,2 57,0 50,5 45,5 41,2

Задача 6. Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором имеет следующие данные: РN, nN, M m / MN p=2 (таб.5). Требуется: 1) построить механические характеристики М (S) двигателя: а) при номинальном напряжении; б) при пониженном напряжении U’= 0,9UN; 2) определить частоту вращения двигателя при моменте М=220 Н·м: а) при номинальном напряжении; б) при пониженном напряжении U’= 0,9UN; 3) определить возможность пуска двигателя при U’= 0,9UN , если момент сопративленияпроизводственного механизма, приводимого в действие двигателем, М с. нач=170 Н·м; 4) установить возможность работы двигателя при наличии мгновенных перегрузок М с. м=400 Н·м;

М ,Н •м

50 40 30 20 10 0

М1

М1 М2 М3

1 2

3 4

5 6 t,м и н

Рис.11 Таблица 6. Величина

n, об/мин n, об/мин

1 900 6 1410

Номер варианта 2 3 4 950 1460 2970 7 8 9 2920 730 2890

5 1480 10 710

Таблица 5. Величина PN, кВт nN, об/мин M m/MN= λ p Величина PN, кВт nN, об/мин M m/MN= λ p

Номер варианта 1 4 1450 2,2 2 6 18,5 1450 2,2 2

2 5,5 1450 2,2 2 7 22 1450 2,2 2

3 7,5 1450 2,2 2 8 30 1450 2,2 2

4 11 1450 2,2 2 9 37 1450 2,2 2

5 15 1450 2,2 2 10 45 1450 2,2 2

Задача 7. Режим работы станка задан графиком, приведенным на рис 11. Определить мощность и выбрать трехфазный асинхронный двигатель для привода станка, если частота вращения вала двигателя должна быть близкой к n (табл. 6).

Расчет электрической цепи электроснабжения цеха 1. Для сетей, питающих электроприемники без пусковых токов: а) определяют расчетный ток I расч. ; б) по расчетному току (по таблицам длительно допустимых токовых нагрузок) выбирают сечение провода из условия I доп ≥ Iрасч ; в) по расчетному току выбирают ближайшую стандартную плавкую вставку по условию I п. вст ≥ Iрасч ; При необходимости защиты провода от перегрузок по расчетному току выбирают ток плавкой вставки; сечение провода подбирают по условию I доп ≥ 1,25 I п. вст ; г) проверяют, защищает ли выбранная плавкая вставка сечение проводов от действия ТКЗ. 2. Для сетей, питающих электроприемники с пусковыми токами:

7 PN = = 14,4 A 3U Nη cos ϕ 1,73 ⋅ 0,38 ⋅ 0,82 ⋅ 089

Определяем ток плавкой вставки I пуск

Шины ТП СБ-1000

2,5

=

I N K I 14,4 ⋅ 5,5 = = 31,6 A. 2,5 2,5

ПР-500и ПР-500и ПР-500и Т РЩ-2

Нагрузка осветительной линии 1 составляет 20кВт, линии 2 – 30 кВт. Рассчитывать и подбирать плавкие вставки предохранителей и выбрать необходимые сечения проводов и кабелей. При расчете учесть, что электродвигатель 1 может быть перегружен. Решение. Электродвигатель1. Находим номинальный ток двигателя

ПР-500и

Характеристики асинхронных короткозамкнутых электродвигателей. Электродвигатели Характеристики 1 2 3 Мощность, кВт 7,0 14 10 Кратность пускового тока 5,5 5,0 5,5 Коэффициент полезного действия 0,82 0,85 0,87 Коэффициент мощности 0,9 0,88 0,92 Коэффициент загрузки 1,0 0,8 0,9

_2 14

1_ 7,0

Р=20кВт р cos = 1 Линия 1

ПР-500и

Iп.вст =

ПР-500и

Таблица 7

IN =

380/220 В

а) определяют расчетный ток I расч. б) по расчетному току выбирают сечение проводов по условиям нагрева; в) определяют пиковый ток Iпик и по нему выбирают плавкую вставку; г) ) проверяют, защищает ли выбранная плавкая вставка сечение проводов от действия ТКЗ. В случае необходимости (протяженные сети) рассчитывают значение однофазного ТКЗ и проверяют его на трехкратное превышение значения I п. вст ; Пример 1. От трансформаторной подстанции с номинальным напряжением на низкой стороне 380/220 В проложена электрическая сеть на электроснабжение цеха (рис.12). Электродвигатели (см.таб.7) на схеме – короткозамкнутые асинхронные, осветительная нагрузка симметричная. Сеть предполагается выполнить: 1) от шин ТП до щитка РЩ – 1 четырехжильным кабелем с медными жилами, проложенным по стене; 2) от щитка РЩ –1 до щитка РЩ – 2 проводом в газовых трубах; 3) все остальные сети – изолированным проводом на роликах по стенам (открытая проводка).

_3 10

Линия 2 Рр=30кВт cos =1

Рис.12 Принимаем стандартную плавкую вставку на ток Iп.вст =35 А. Ввиду того что электродвигатель 1 подвержен перегрузкам, проводка к нему должна быть защищена от токов перегрузки. Тогда Iдоп≥1,25 Iп.вст = 44А. По приложению 1 выбираем сечение медного провода марки ПР – 6 мм2.

Электродвигатель 2. Находим номинальный ток двигателя и ток плавкой вставки:

IN=

14 = 28,3 А; 3 ⋅ 0,38 ⋅ 0,85 ⋅ 0,88

28,3 ⋅ 5,0 = 56,5 А. 2,5 С учетом коэффициента загрузки Iп.отр=0,8IN=0,8·28,3 = 22,6 А. Ток ближайшей стандартной плавкой вставки Iп.вст = 60 А. По потребляемому току Iп.отр (см. таблицу Приложения 1) определяем сечение медных изолированных проводов S= 2,5 мм2. Для S= 2,5 мм2 выбираем Iдоп = 30 А. Проверяем выбранное сечение на защиту от токов короткого замыкания Iп.вст ≤ Iдоп ≤ 3; 60/30 <3. Электродвигатель 3. Определяем номинальный ток, потребляемый ток и ток плавкой вставки: Iп.вст=

IN=

10 = 19 А; 1,73 ⋅ 038 ⋅ 0,87 ⋅ 092 Iп.отр=0,9IN=0,9·19 А;

19 ⋅ 5,5 = 41,7 A. 2,5 Тогда Iп.вст = 60 А. Выбираем S =1,5 мм2, Iдоп = 23 А. Проверяем провод на защиту от токов короткого замыкания: 60/23 <3. Осветительная линия 1. Находим значения следующих параметров: Iп.вст ≥

Iрасч = 20/( 3 ⋅ 0,38 ) = 30 А. Iп.вст = 35 А; S=4 мм2; Iдоп = 41 А. Проверка на защиту от токов короткого замыкания дает значения 35/41 <3.

Выбираем для прокладки фазные провода сечением 4мм2, а нейтральный провод сечением 2,5 мм2. Осветительная линия 2. Имеем следующие значение параметров Iрасч = 30/( 3 ⋅ 0,38 ) = 45 А; Iп.вст = 60 А; S= 6 мм2; Iдоп = 50 А. Проверка на защиту от токов короткого замыкания дает значение 60/50 <3. Выбираем для прокладки линейные провода сечением : 6мм2, а нейтральный провод сечением 4мм2. Прокладка в газовых трубах между щитками РЩ – 1 и РЩ – 2 дает: Iрасч = 22,6 + 17 + 45=84,6 А; Iпик = 28,3 · 5 + 17 + 45= = 204 А; Iдоп = 100 А; Iп.вст ≥ 204/2,5 = 81,5 А; Iп.вст = 100 А; S = 25мм2. Проверяем провод на защиту токов короткого замыкания: 100/100 <3. Принимаем к прокладке фазные провода сечением 25 мм2, а нейтральный провод – сечением 16 м2. Четырехжильный кабель от ТП до щитка РЩ- 1: I расч = 0,9(22,6+17+45+14,4+30)= 116А; I пик = 0,9(17+45+14,4+30) +5·28,3 = 238А; I доп = 130А; Iп.вст ≥238/2,5=9,5А; S = 50 мм2. Выбираем Iп.вст = 125 А из условия селективности. Проверяем провод на действие токов короткого замыкания: 125/130< 3. Выбираем кабель марки СБ сечением 1 (3×50 - 1×25) мм2. Защита автоматическими выключателями Номинальный ток автомата, служащего для защиты проводов электрических линий от ТКЗ, должен удовлетворять соотношению IN ≤ Iдоп – для автоматов с тепловым и комбинированным расцепителями, Iуст ≤ Iдоп ≤ 4,5 – для автоматов с электромагнитным расцепителем, где Iуст – ток установки мгновенного срабатывания. При этом выбор номинального тока автомата с любым расцепителем производят по условию IN ≥ Iрасч где Iрасч – расчетный ток линии.

Следует обратить внимание, что автоматические выключатели с комбинированными и максимальным расцепителями имеют две токовые характеристики: а) номинальный ток автомата IN ; б) ток установки мгновенного срабатывания максимального расцепителя Iуст. Для защиты асинхронного короткозамкнутого двигателя автоматом с комбинированным расцепителем номинальный ток автомата должен удовлетворять соотношению IN = I п /К, где I п – пусковой ток электродвигателя; К – коэффициент, определяемый по заводским данным. Графики нагрузки и расчет мощности потребителя приведены в [5, с. 101 – 111]. Важно понять роль коэффициента мощности в экономии электроэнергии. Здесь необходимо разобраться в сущности явления и четко представлять взаимосвязь между коэффициентом мощности и потребителя и потерями энергии в элементах электроснабжения. Нужно также уметь объяснить способы искусственного и естественного повышения cosα потребителя [см. 5, с 175 - 190]. Задача № 8. Рассчитать электрическую линию однофазного переменного тока для питания группы ламп накаливания мощность Р при напряжении питающей сети U и протяжности линии L (таб. 8.). Условия прокладки линии и материала ее проводов также заданы в таб. 8. Выбрать предохранители и токи плавких вставок для защиты линии от короткого замыкания. Таблица 8 (к задаче 8) Величина Номер варианта 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Р, кВт 2 3,5 1,9 2,0 1,4 1,5 2,0 2,5 5 1,2 U, B 22 22 12 12 12 12 22 22 220 220 L, M 0 0 7 7 7 7 0 0 65 70 Условия 25 30 35 40 45 50 55 60 прокладки Т О Материал Т О Т О Т О Т О А М А М А М А М А М

Обозначения: Т- в трубе; О – открыто; А – алюминий; М – медь. Задача 9. Рассчитать электрическую линию для питания электродвигателя, тип которого указан в таб. 9. Напряжение питающей сети U. Проводку выполнить в трубах изолированными алюминиевыми проводами. Протяжность линии 40 м. Выбрать предохранители и токи плавких вставок для защиты двигателей от короткого замыкания. Таблица 9 (к задаче 9). U,В № Тип U, В № Тип вариан двигател вариан двигателя та я та 1 А2-61-2 220 6 А2-62-6 380 2 А2-61-4 380 7 А2-71-6 220 3 А2-61-6 220 8 А2-71-4 380 4 А2-62-2 380 9 В2-72-4 220 5 А2-62-4 220 10 А2-72-6 380 Усилители на биполярных транзисторах Усилители являются одним из самых распространенных электронных устройств, применяемых в системах автоматики и радиосистемах. Усилители подразделяются на усилители предварительные (усилители напряжения) и усилители мощности. Предварительные транзисторные усилители, как и ламповые, состоят из одного или нескольких каскадов усиления. При этом все каскады усилителя обладают общими свойствами, различие между ними может быть только количественное: разные токи, напряжения, различные значения резисторов, конденсаторов и т.п. Для каскадов предварительного усилителя наиболее распространены Рис. 13 резистивные схемы (с реостатно-емкостной связью). В зависимости

от способа подачи входного сигнала и получения выходного усилительные схемы получили следующие названия: 1) с общим эмиттером – ОЭ (рис.13); 2) с общей базой – ОБ (рис.14); 3) с общим коллектором (эмиттерный повторитель)- ОК (рис.15).

рис. 14

рис. 15

Наиболее распространенной является схема с ОЭ. Схема с ОБ в предварительных усилителях встречаются редко. Эмиттерный повторитель обладает наибольшим из всех трех схем входным и наименьшим выходным сопротивлениями, поэтому его применяют при работе с высокоомными преобразователями в качестве первого каскада усилителя, а также для согласования с низкоомными нагрузочным резистором. В таб.10. дается сопоставление различных схем включения транзисторов.

Таблица 10 Параметры с ОБ коэффициент усиления по напряжению коэффициент усиления по току коэффициент усиление по мощ – ности входное сопротив ление выходное сопро – тивление

Схема включения с ОЭ

с ОК

30-400 0м

30-1000

≈1

≈1

10-200

10-200

30-400

3000-30000

10-200

50-100 Ом

200-2000 0м

10-500 кОм

0,1-0,5 мОм

30-70 кОм

50-100 Ом

Рассмотрим усилительный каскад с ОЭ. При расчете каскада усилителя обычно известны: 1) Rн – сопротивление нагрузки, на которую должен работать рассчитываемый каскад; нагрузкой может являться и аналогичный каскад; 2) Iнm или Uнm – необходимое значение амплитуды тока или напряжения нагрузки; 3) допустимые частотные искажения; 4) диапазон рабочих температур; 5) напряжение источника питания коллекторной цепи в большинстве случаев является заданным. В результате расчета должны быть определены: 1) тип транзистора; 2) режим работы выбранного транзистора; 3) параметры каскада; 4) значение всех элементов схемы (резисторы, конденсаторы), их параметры и типы. Расчет каскада усилителя напряжения низкой частоты с реастатно-емкостной связью Последовательность расчета приводится для транзистора, включенного по схеме с ОЭ. На рис.13 дана схема каскада усилителя. Исходные данные: 1) напряжение на выходе каскада Uвых max (напряжение на нагрузке); 2) сопротивление нагрузки Rн; 3) нижняя граничная частота fн; 4) допустимое значение коэффициента частотных

искажений каскада в области нижних частот Мн; 5) напряжение источника питания Епит. Примечание. Считать, что каскад работает в стационарных условиях( Тmin= +15˚C ; Тmax=25˚C). при расчете влиянием температуры на режим транзистора пренебрегаем. Определить: 1) тип транзистора; 2) режим работы транзистора; 3) сопротивление коллекторной нагрузки Rk; 4) сопротивление в цепи эмиттера RЭ; 5) сопротивления делителя напряжения R1 и R2, стабилизирующие режим работы транзистора; 6) емкость резделительного конденсатора Ср; 7) емкость конденсатора в цепи эмиттера СЭ; 8) коэффициент усиления каскада по напряжению. Порядок расчета: 1. Выбираем тип транзистора, руководствуясь следующими соображениями: а) Uкэ доп≥(1,1÷1,3) Епит, Uкэ доп- наибольшее допустимое напряжение между коллектором и эмиттером, приводится в 2U выхm справочниках; б) Iк доп>2Iнm= , Iнm – наибольшая возможная RН амплитуда тока нагрузки; Iк доп – наибольший допустимый ток коллектора, приводится в справочниках. Примечание. а.) Заданному диапазону температур удовлетворяет любой транзистор. б) Для выбранного типа транзистора выписать из справочника значения коэффициентов усиления по току для ОЭ βmin и βmax ( h21min и h21 max ). В некоторых справочниках дается коэффициент усиления α потоку для схемы ОБ и начальный ток коллектора Iкн. Тогда β = α /(1-α) ( при выборе режима работы транзистора необходимо выполнить условие Iк min ≥ Iкн). в) Для каскадов усилителей напряжения обычно применяют маломощные транзисторы типа ГТ-108, ГТ-109, МП20, МП21, МП25, МП40, МП41, МП42, МП111, МП113 и др. Выбор конкретного типа транзистора производится по справочной литературе. 2. Режим работы транзистора определяем по нагрузочной прямой, построенной на семействе выходных статических (коллекторных) характеристик для ОЭ. Построение нагрузочной прямой показано на рис.16. Нагрузочная прямая строится по двум точкам: 0 – точка покоя (рабочая) и I, определяемая значением напряжения источника питания Епит. Координатами 0 являются ток покоя Iк0 и напряжение покоя UкЭ0 (т.е. ток и напряжение, соответствующие Uвх = 0). Можно принять Iк0 = (1,05 ÷ 1,2)Iвых ≈ (1,05 ÷ 1,2)Iнm. Напряжение покоя: UкЭ0 = Uвыхm+ ΔUкЭ = Uкm +

ΔUкЭ, где ΔUкЭ – напряжение на коллекторе, соответствующее области нелинейных начальных участков выходных характеристик транзистора. Для маломощных транзисторов можно принять ΔUкЭ = 0,5 ÷ 1,0 В. 3. Определяем значения сопротивлений Rк и RЭ. По выходным характеристикам (рис. 16) определяем Rоб= Rк+RЭ. Общее сопротивление в цепи эмиттер – коллектор Rоб = Епит/I где I – ток, определяемый точкой 4, т.е. точкой пересечения нагрузочной прямой с осью токов.

Рис.16 Принимая RЭ = (0,15 ÷ 0,25)Rк, получаем: Rк = Rоб/(1,15 ÷ 1,25); RЭ = Rоб - Rк. 4. Определяем наибольшие амплитудные значения входного сигнала тока Iвxm и напряжения Uвхm, необходимые для обеспечения заданного значения Uвыхm. Задавшись наименьшим значением коэффициента усиления транзистора по току βmin, получаем Iвхm= Iбm= Iкm/βmin, причем ток Iвхm не должен превыщать значение (Iбmax- Iбmin)/2, где для маломощных транзисторов Iбmax≈ 1÷2 мА, Iбmin≈0,05мА. По входной статической характеристике для схем ОЭ (рис.17) и найденным значениям Iбmin и Iбmax находят значение 2Uвхm. 4. Определяем входное сопротивление Rвх каскада переменному току (без учета напряжения R1 и R2):

Rвх~=2Uвхm/2Iвхm≈2Uвхm/2Iбm. 6. Рассчитываем сопротивление делителя R1 и R2. Для уменьшения шунтирующего действия делителя на входную цепь каскада по переменному току принимают R1-2≥(8÷12) Rвх~, где R1-2= R1 R2/( R1+ R2). Тогда R1=Eпит R1-2/ RэIэ= Eпит R1-2/ RэIко; R2= R1 R1-2/( R1 -R1-2). 7. Коэффициент нестабильности работы каскада

RЭ ( R1 + R2 ) + R1R2 , R1R2 RЭ ( R1 + R2 ) + 1 + β ьax где βmax - наибольший возможный коэффициент усиления по току выбранного типа транзистора. S=

Рис.17 Для нормальной работы каскада коэффициент нестабильности не должен превышать нескольких единиц. 8. Определяем емкость разделительного конденсатора Ср: 1 ; Ср= 2πf Н Rвых М 2 Н − 1 Rвых= Rвых т Rк/( Rвых т –Rк)+ RН. где Rвых т- выходное сопротивление транзистора, определяемое по выходным статическим характеристикам для схемы ОЭ. В большинстве случаев Rвых т» Rк, поэтому можно принять Rвых т≈ Rк+ RН. 9. Находим емкость конденсатора СЭ≥10/2πfнRэ.

10. Рассчитываем коэффициент усиления каскада по напряжению: KU=Uвыхm/Uвхm. Примечание. Приведенный порядок расчета не учитывает требований на стабильность работы каскада. При анализе транзисторных усилителей широкое распространение получили h- параметры. Электрическое состояние транзистора, включенного по схеме с ОЭ, характеризуется четырьмя величинами: Iб, Uбэ, Iк, Uкэ. Из практических соображений удобно выбирать в качестве независимых значений Uкэ и Iб, тогда Uбэ= f1(Iб Uкэ) и Iк= f2(Iб Uкэ). В усилительной схемах входным и выходным сигналами являются приращения входных и выходных напряжений и токов.

Рис.18. В пределах линейной части характеристик для приращений ∆Uбэ и ∆Iк справедливы равенства ∆Uбэ= h11∆Iб+h12∆Uкэ. (5) ∆Iк= h21∆Iб+h22∆Uкэ где h – параметры – соответствующие частные производные, которые легко можно найти по семейству входных и выходных характеристик транзистора, включенного по схеме ОЭ: h11=∆Uбэ/∆Iб при Uкэ= const (∆Uкэ=0); h12=∆Uбэ/∆Uкэ при Iб= const (∆Iб=0); h21=∆Iк/∆Iб при Uкэ= const (∆Uкэ=0); h22=∆Iк/∆Uкэ при Iб= const (∆Iб=0).

Значение h11 представляет собой входное сопротивление транзистора. Безразмерный параметр h12 является коэффициентом обратной связи по напряжению. Как показывает анализ схем на транзисторах, значение h12=0,002÷0,0002, поэтому при практических расчетах его можно пологать равным нулю: h21 – безразмерный коэффициент передачи по току, характеризующий усилительные свойства (по току) транзистора при постоянном напряжении на коллекторе; h22 характеризует выходную проводимость транзистора при постоянном токе базы; h – параметры хорошо описывают работу транзистора в области низких и средних частот. В соответствии с уравнениями (5) на рис. 18 изображена схема замещения транзистора для переменных составляющих токов и напряжений при h12=0. Для расчета параметров усилителя необходимо определить h – параметры вблизи рабочей точки по семействам соответствующих характеристик. При этом коэффициент усиления усилителя по напряжению в режиме холостого хода h21 RК h ≈ 21 RК , h11 1 + h22 RК h11 RН а при нагрузке (RН) Ku= Kux . RН + RК Входное сопротивление усилителя Rвх≈h11, а выходное сопротивление Rвых≈ RК. Задача 10. Рассчитать каскад транзисторного усилителя напряжения для схемы с общим эмиттером (см. рис.13): Uвыхm= 4В, RН=500 Ом, fН= 100 Гц, МН= 1,2, Епит= 12 В. Решение. 1. Uкэ доп≥Епит= 1,2·12=14,4 В. 4 U =0,016 А=16 мА. Iк доп›2Iнm= 2 выхm =2 RН 500 Выбираем транзистор МП42А, для которого Iк доп= 30 мА; Uкэ доп= 15 В, βmin=50, Iк min доп=25 мкА. 2. Для построения нагрузочной прямой находим (рабочую) точку покоя (0); для этого определяем Iк доп›1,2Iнm= 1,2·8= 9,6 мА; Uкэо= Uвыхm+∆Uкэ=4+1=5 В. Kux=

Вторая точка нагрузочной прямой Uкэ= Епит= 12 В. По полученным значениям строится нагрузочная прямая. 3. По статическим выходным характеристикам и нагрузочной прямой находим I= 18 мА, откуда Rоб=12/(18·10-3)=670 Ом Следовательно, Rн=Rоб/1,2=670/1,2=560 Ом; Rэ=Rоб – Rк= 670 – 560 =110 Ом 4. Наименьший коэффициент усиления по току (для схем ОЭ) для транзистора МП42А βmin=30, тогда Iвх min= Iб min= Iк min. Из-за малого значения Iк min можно принять Iк min≈0 и, следовательно, Iб min≈0. Iб m= Iк m/ βmin=14/30=0,47 мА. Амплитуда входного тока Iб m= Iб mах- Iб min/2=0,47/2=0,235 мА. По входной статической характеристике (для схемы ОЭ): Uбэ min=0,11 В, Uбэ mах=0,33 В; 2Uвх m= Uбэ mах- Uбэ min=0,33- 0,11=0,22 В. 5. Находим входное сопротивление транзистора переменному току: Rвх~=2Uвх m/2Iб m=0,22/0,47·10-3≈470 Ом. 6. Для определения R1и R2 находим R1-2≥8 Rвх~=8·470≈ ≈3800 Ом. Отсюда R1=Еп R1-2/ RэIко=12·3800/110·9,6·10-3=43000 Ом; R2= R1 R1-2/ (R1- R1-2)= 43000·3800/(43000=3800)=4200 Ом. Iб,мА 1,6 1,2 0,8

+E к

Rб

Rк

C

0,4

Uвх 0

7. Определяем, будет ли схема достаточно стабильна:

0,4

0,8

Uвых Uб,В 0

S =

R Э ( R1 + R 2 ) + R1 R 2 R Э ( R 1 + R 2 ) + R 1 R 2 /( 1 + β max )

Величина

110 ( 43000 + 4200 ) + 43000 ⋅ 4200 ≈ 2 , 66 110 ( 43000 + 4200 ) + 43000 ⋅ 4200 /( 1 + 50 ) Следовательно, работа рассчитанного каскада достаточно стабильна. 8. Определяем емкость: =

Ср =

1 2π f Н ( R К + R Н ) М

2

Н

1 0,4

2 0,5

3 0,6

8 1,2

9 1,4

10 1,6

=

−1

1

=

Iбо ,мА

Номер варианта 4 5 6 7 0,7 0,8 0,9 1

2 ⋅ 3 ,14 ⋅ 100 ( 560 + 500 ) ⋅ 1, 2 − 1 Принимаем Ср=3,0 мкФ. 9. Находим емкость 2

= 2 , 28 ⋅ 10 − 6 Ф

10 10 = = 159 ⋅ 10− 6 Ф = 159 мкФ . 2πf Н RЭ 2 ⋅ 3,14 ⋅ 100 ⋅ 110 Для полного устранения отрицательной обратной связи необходимо включить СЭ ≥159мкФ. Эта емкость слишком велика. Обычно используют СЭ=10÷30 мкФ. Принимаем СЭ=20 мкФ. 10. Коэффициент усиления каскада по напряжению СЭ≥

Кu= Uвых m/Uвх m=4/0,11=36,4. ПРИЛОЖЕНИЕ Задача 11. По входной характеристике транзистора (рис.19) определить сопротивление резисторов в цепи базы (рис.20) при условии, что ток смещения базы равен Iбо, при напряжении питания Ек=5 В. Использовать данные таблицы 11.

Рис.19

Приложение 1 Допустимые длительные токовые нагрузки на провода, шнуры и кабели с резиновой или пластмассовой изоляцией Сечение токопроводя-

Рис. 20 Таблица 11.

Провода, проложенные

Токовые нагрузки, А Провода, проложенные в одной трубе

1

2

3

4

5

6

7

1. Провода и шнуры с резиновой и полихлорвиниловой изоляцией с медными жилами 0,5 0,75 1 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 400

11 15 17 23 30 41 50 80 100 140 170 215 270 330 385 440 510 605 695 830

16 19 27 38 46 70 85 115 135 185 225 275 315 360

15 17 25 35 42 60 80 100 125 170 210 255 290 330

14 16 25 30 40 50 75 90 115 150 185 225 260

15 18 25 32 40 55 80 100 125 160 195 245 295

14 15 21 27 34 50 70 85 100 135 175 215 250

2. Провода с резиновой и полихлорвиниловой изоляцией с алюминиевыми жилами 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70

24 32 39 60 75 105 130 165 210

20 28 36 50 60 85 100 140 175

19 28 32 47 60 80 95 130 165

19 23 30 39 55 70 85 120 140

19 25 31 42 60 75 95 125 150

16 21 26 38 55 66 75 105 135

95 120 150 185 240 300 400

255 295 340 390 465 535 645

215 245 275

200 220 255

175 200

190 230

165 190

3. Провода с медными жилами, резиновой изоляцией в металлических защищенных оболочках и кабели с медными жилами, резиновой изоляцией в свинцовой, полихлорвиниловой, резиновой оболочках (бронированных и небронированных) Сечение токопроводящей жилы, мм 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240

Токовые нагрузки Провода, проложенные в воздухе и в земле одножильные двухжильные в воздухе в в земле в в земле воздухе воздухе 23 19 33 19 27 30 27 44 25 38 41 38 55 35 49 50 50 70 42 60 80 70 105 55 90 100 90 135 75 115 140 115 175 95 150 170 140 210 120 180 215 175 265 145 225 270 215 320 180 275 325 260 385 220 330 385 300 445 260 385 440 350 505 305 435 510 405 570 350 500 605

4. Провода с алюминиевыми жилами, резиновой или пластмассовой изоляцией в полихлорвиниловой и резиновой оболочках (бронированные и небронированные).

2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240

23 31 38 60 75 105 130 165 210 250 295 340 390 465

21 29 38 55 70 90 105 135 165 200 230 270 310

34 42 55 89 105 135 160 205 245 295 340 390 440

19 27 32 42 60 75 90 110 140 170 200 235 270

29 38 46 70 90 115 140 175 210 255 295 335 385

Приложение 2 Активные сопротивления медных и алюминиевых проводов при температуре 200 С Сечение токопроводящей жилы S , мм2 0,5 0,75 1 1,5 2,5 4 6 10 16

Активное сопративление провода R0, Ом/км медалюминого ниевого 36 59 24 39,3 18 29,5 12 19,65 7,2 11,8 4,5 7,37 3 4,315 1,8 2,95 1,125 1,842

Сечение токопроводящей жилы S, мм2 25 35 50 70 95 120 150 185 240

Активное сопративление провода R0, Ом/км медного 0,72 0,514 0,36 0,257 0,1895 0,15 0,12 0,0973 0,075

алюминиевого 1,18 0,843 0,59 0,4215 0,32 0,2455 0,1965 0,1593 0,1227

Приложение3 Технические данные асинхронных электродвигателей трехфазного тока с короткозамкнутым ротором закрытого обдуваемого исполнения серии 4А Типоразмер

Номинальна я мощность, кВт

При номинальной нагрузке ток коэфпри фици напряж КПД ент ении мощно 380 В сти

Кратность пуско вого тока

Кратность моментов макс пуско мини и вого маль мального ного

Синхронная частота вращения 3000 об/мин 4А71А2У3 4А61В2У3 4А80А2У3 4А80В2У3 4А902У3 4А1002У3 4А1002У3 4А112С2У3 4А132С2У3 4А1602У3 4А160М2У3 4А1802У3 4А18М2У3 4А00М2У3 4А2002У3

0,75 1,1 1,5 2,2 3 4 6,5 7,5 11,5 14 18,5 22 30 37 45

4А71В4У3 4А80А4У3 4А80В4У3 4А904У3 4А1004У3 4А1004У3 4А1124У3 4А1324У3 4А132М4У3 4А1604У3 4А160М4У3 4А180М4У3

0,75 1,1 1,5 2,25 3 4 5,5 7,5 11 15 18,5 22

1,7 2,5 3,3 4,6 6,1 7,9 10 14,8 21,2 28,5 34,6 41,7 55 70 84

0,77 0,775 0,81 0,83 0,845 0,865 0,875 0,875 0,88 0,88 0,885 0,885 0,9 0,9 0,91

0,87 0,87 0,85 0,87 0,88 0,89 0,91 0,88 0,9 0,91 0,92 0,91 0,92 0,89 0,9

5,5 5,5 6,5 6,5 6,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5

2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2

2 2 2 2 2 2 2 2 1,6 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4

1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1 1 1 1 1 1 1 1

Синхронная частота вращение 1500 об/мин 2,1 2,7 3,5 5 6,7 8,6 11,5 15,2 22 29,3 35,8 41,4

0,72 0,75 0,77 0,8 0,82 0,84 0,855 0,875 0,875 0,885 0,898 0,9

0,73 0,81 0,83 0,83 0,83 0,84 0,85 0,86 0,87 0,88 0,88 0,9

4,5 5 5 6 6,5 6,5 7 7,5 7,5 7 7 7

2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2

2 2 2 2 2 2,2 2 2 2 1,4 1,4 1,4

1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1 1 1

4А180М4У3 4А200М4У3 4А2004У3

30 37 45

56,1 68,7 83

0,905 0,91 0,92

0,9 0,9 0,9

7 7 7

2,2 2,2 2,2

1,4 1,4 1,4

1 1 1

Продолжение Типоразмер

Номинальна я мощность, кВт

При номинальной нагрузке ток коэфпри фици напряж КПД ент ении мощно380 В сти

Кратность моментов макс пуско минии вого мальмаль ного ного

Кратность пуско вого тока

Синхронная частота вращение 1000 об/мин 4А80А6У3 4А8РВ6У3 4А906У3 4А1006У3 4А112М6У3 4А112МВ6У 3 4А1326У3 4А132М6У3 4А1606У3 4А160М6У3 4А180М6У3 4А200М6У3 4А2006У3 4А225М6У3 4А2506У3

0,75 1,1 1,5 2,2 3 4 5,5 7,5 11 15 18,5 22 30 37 45

2,2 3 4,1 5,6 7,4 9,2 12,3 16,5 22,6 30 36,8 41,4 56,2 69,5 84

0,69 0,74 0,75 0,81 0,81 0,82 0,85 0,855 0,86 0,875 0,88 0,9 0,905 0,91 0,915

0,74 0,74 0,74 0,73 0,76 0,81 0,8 0,81 0,86 0,87 0,87 0,9 0,9 0,89 0,89

4 4 5,5 5,5 6 6 7 7 6 6 6 6,5 6,5 6,5 7

2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2 2 2 2 2 2

2 2 2 2 2 2 2 2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2

1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1 1 1 1 1 1 1

Приложение 4 Магнитные пускатели серии ПМЕ Марка

Наличие теплового реле -

Возможность реверса

Степень защиты

ПМЕ-211

Номинальный ток главных контактов, А 32

-

Открытый без кожуха

ПМЕ-212 ПМЕ-213 ПМЕ-214 МПЕ-221 ПМЕ-222 ПМЕ-223

25 32 25 23 23 23

+ + + -

+ + +

Защитный в кожухе

ПМЕ-224 ПМЕ-231 ПМЕ-232 ПМЕ-233 ПМЕ-234

23 23 23 23 23

+ + +

+ + +

Брызгозащищенный

Приложение 5 Плавкие предохранители Параметр

Номинальный ток, А: предохранител я плавкой вставки

Масса, кг

Тип предохранителя НПН 260

ПН210 0

ПН225 0

ПН2-400

ПН2-600

63 8;10;16; 20; 25; 32; 40; 63 До 0,2

100 30;40; 50;60; 80;100

250 80;100; 120;15 0; 200;25 0

400 200;250; 300;350; 400

600 300;400; 500;600;

0,563,33

Примечание. Предохранители типа НПН имеют цилиндрическую форму, типа ПН прямоугольную.

Составители: Николаев Г.М. Сультимова В.Д. Федоров К.А.

УЛАН-УДЭ 2002 г. МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВОСТОЧНО-СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ-ЗАОЧНИКОВ МЕХАНИЧЕСКИХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ

ЛИТЕРАТУРА

Основная 1. Электротехника / Под ред. В.Г.Герасимова.- М.: Высшая школа,1985. 2. Сборник задач по электротехнике и основам электроники / Под ред. В.Г.Герасимова.- М.: Высшая школа,1987. 3. Основы промышленной электроники / Под ред. В.Г.Герасимова. М.: Высшая школа,1986. 4. Борисов Ю.М., Липатов Д.Н., Зорин Ю.Н. Общая электротехника. М.: Энергоиздат, 1985. 5. Глушков Г.Н. Электроснабжение строительно-мотажных работ М.: Стройиздат,1982. Дополнительная 6. Иванченко Г.Е. Электрооборудование в строительстве.-М.: Высшая школа, 1986. 7. Справочное пособие по электротехнике и основам электротехники / Под ред. Л.В. Нетушила. – М.: Высшая школа, 1986. 8. Электротехнические промышленные установки / Под ред. А.Д. Свенчанского.- М.: Энергоиздат, 1982.

ВВЕДЕНИЕ

Курс «Общая электротехника и основы электроники» предполагает подготовку студентов в области электротехники и электроники. Практические занятия дают определенные навыки при расчетах электрических цепей, выборе необходимого оборудования, сборке электрических схем, а также знакомят студентов с методами электрических измерений и основными системами измерительных приборов. Изучение данного курса следует проводить в три этапа. Первый этап включает изучение таких тем, как «Линейные электрические цепи постоянного тока», «Линейные электрические цепи переменного тока», «Электрические измерения и приборы», «Трансформаторы», «Электрические машины». Второй этап включает основы электропривода, а также раздел «Электрооборудование и электроснабжение». Третий этап представляет раздел «Основы электроники». Весь курс изучается студентами-заочниками самостоятельно. Во время лабораторно-экзаменационной сессии студенты должны сделать определенное число лабораторных работ. В это же время по отдельным разделам курса им читают лекции. Указания по выполнению контрольных работ приводятся ниже, непосредственно перед заданиями на контрольные работы.

Самостоятельное изучение курса встречает определенные трудности, заключающиеся прежде всего в отвлеченности отдельных явлений, понять которые только из одних механических представлений невозможно. Отсюда следует, что для успешного овладения материалом требуются знания физики, особенно по разделу «Электричество». С целью контроля при самостоятельной работе над материалом необходимо ответить на вопросы для самопроверки, имеющиеся в конце каждого раздела методических указаний, а также разобрать и решить приведенные в пособии задачи. Настоящие методические указания составлены в соответствии с программой по электрическим дисциплинам для неэлектротехнических специальностей ВСГТУ, утвержденной Научно-методическим семинаром кафедры «Электротехника». Программа здесь не приводится, и студент-заочник при самостоятельной проработке курса должен руководствоваться перечнем вопросов и степенью их изученности в темах программы настоящего пособия. УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

Выполнение контрольных работ – важный этап в процессе изучения теоретического материала; кроме того, правильное решение задач является критерием степени усвоения материала студентом. Все задачи необходимо решать самостоятельно, опираясь на проработанный теоретический материал. В случае затруднений, встречающихся при изучении той или иной темы, студент может обратиться в университет на кафедру за устной либо письменной консультацией. В соответствии с программой каждый студент должен выполнить две контрольные работы. Задачи для контрольных работ по различным разделам курса помещены далее. Номера задач, которые должен выполнить студент в каждой из контрольных работ, устанавливаются кафедрой электротехники университета, в котором он обучается. Номер варианта контрольных задач определяется по последней цифре учебного

шифра студента. Например, если учебный шифр 12167, то студент выполняет вариант 7. При выполнении контрольных работ следует соблюдать следующие требования: 1) контрольные работы выполнять чернилами, оставляя в тетради поля для заметок преподавателя; 2) контрольные задачи решать в общем виде, подробно объясняя основные этапы решения. В полученные формулы подставлять цифровые значения величин, указывая размерность полученного результата; 3) все рисунки, графики, схемы выполнять аккуратно, в достаточно крупном масштабе. Для выполнения схем и графиков пользоваться бумагой в клетку (миллиметровкой); 4) схемы и векторные диаграммы выполнять с помощью чертежных инструментов, элементы схем обозначать в соответствии с ГОСТом; 5) в начале контрольной работы указать фамилию, имя, отчество, учебный шифр, специальность, домашний адрес студента и год издания методических указаний, которыми он пользовался; 6) в конце контрольной работы проставить дату ее выполнения и личную подпись студента. Контрольные работы зачитываются, если решение всех задач выполнено принципиально правильно и отвечает перечисленным требованиям. В случае, если контрольная работа не зачтена, все исправления должны быть сделаны студентом в той же тетради после подписи преподавателя-рецензента. Исправленный вариант контрольной работы студент должен выслать вместе с первоначальным вариантом.