МУ РГР 1-2 методичка

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Забайкальский институт железнодорожного транспорта

Кафедра «Электроснабжение»

Н. В. Раевский В. Г. Дурнов

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ И ЭЛЕКТРОПРИВОД

Методические указания по выполнению расчетно-графических работ №1-2 и контрольных работ №1-2 для студентов 2 курса очной и 4 курса заочной форм обучения специальностей 190401.65 «Электроснабжение железных дорог» 190402.65 «Автоматика телемеханика и связь на железнодорожном транспорте»

Чита

2010

УДК

ББК

Рецензент:

доцент кафедры «Электроснабжение» Забайкальского института железнодорожного транспорта,

канд.техн.наук.

К. В. Менакер

Раевский Н. В., Дурнов В. Г. Методические указания по выполнению расчетно-графических работ № 1-2 и контрольных работ № 1-2 по дис- циплине «Электрические машины и электропривод»: для студентов 2 курса очной и 3 курса заочной форм обучения специальности 190401.65 и 190402.65 - ИрГУПС, ЗабИЖТ.- Чита, 2010.- 37 с.

Методические указания по выполнение расчетно-графических работ № 1-2 и контрольных работ № 1-2 предназначены для студентов 2 курса очной и 4 курса заочной форм обучения специальностей «Электроснаб- жение железных дорог» и «Автоматика, телемеханика и связь на ж.д. транспорте» Забайкальского Института Железнодорожного Транспорта

– филиал Иркутского Государственного Университета Путей Сообщения. В работе изложено содержание и методика выполнения расчетно- графических и контрольных работ по дисциплине «Электрические ма- шины и электропривод».

Забайкальский институт железнодорожного транспорта (ЗабИЖТ), 2010

2

ВВЕДЕНИЕ

В промышленном производстве используются электрические машины, имеющие самые разнообразные скорости вращения и мощно- сти в единице. Наряду с огромными двигателями, мощность которых исчисляется десятками тысяч киловатт, большое распространение по- лучили машины мощностью в единицы и даже доли ватт.

Электрическая машина является существенным элементом энер- гетических систем и установок, а также электротехнических схем, пове- дение которых в значительной мере зависит от рабочих свойств ма- шины. Поэтому для специалистов, работающих в самых разнообразных отраслях электротехники, всегда было необходимым изучение основ теории электрических машин.

Методика изучения дисциплины строится на основе сочетания тео- ретического и практического материала, поэтому тематический план предусматривает проведение лабораторных работ, количество и пере- чень которых определяется учебными планами образовательного учре- ждения.

В соответствии с учебными планами по мере изучения материала дисциплины выполняются две расчетно-графические работы №1 и №2 для очной формы обучения и две контрольные работы №1 и №2 – для заочной, что способствует лучшему усвоению дисциплины.

После выполнения расчетно-графических, контрольных и лабора- торных работ в сроки, предусмотренные учебным планом, для проверки знаний студентов проводится экзамен по дисциплине «Электрические машины и электропривод».

3

1. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Номер варианта работы выбирается по таблицам второго и четвер-

того разделов настоящих методических указаний согласно последней и предпоследней цифрам учебного шифра студента.

Расчетно-графические и контрольные работы № 1-2 следует выпол- нять на листах формата А4 и должны содержать следующие элементы:

-титульный лист;

-основной текст решенных задач с заголовками, таблицами, фор- мулами, расчетными характеристиками и электрическими схемами;

-выводы по каждой решенной задачи;

-тексты справочного характера и дополнительные тексты (указате- ли, комментарии, примечания, приложения)

При выполнении расчетно-графических работ необходимо приме-

нять стандартные условные обозначения электрических величин и их единиц измерения и условные графические обозначения элементов электрических цепей в соответствии с ГОСТ ЕСКД. Характеристики и

диаграммы следует выполнять в масштабе на миллиметровой бумаге или помощью современных компьютерных программ на листах формата А4. Для координатных осей нужно выбирать равномерные масштабы, кратные 1; 2; 2,5; 5; 10 и т. д., во всем диапазоне изменения величины, при этом по оси абсцисс откладывается только один масштаб какой-

нибудь величины, например Р2, а по направлению оси ординат можно построить несколько масштабных осей по числу рассматриваемых зави-

симостей, например: I1 = f(P2); cosφ1 = f(P2); n = f(P2) и т.д.

Решение задач должно сопровождаться краткими пояснениями. Все записи должны быть выполнены аккуратно.

4

2. ЗАДАНИЕ НА РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКУЮ И КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ №1

2.1 Задача 1

Генератор постоянного тока параллельного возбуждения характери- зуется величинами, числовые значения которых приведены в таблице

2.1:

-число активных проводников якоря N;

-число полюсов 2р;

-число параллельных ветвей обмотки якоря 2а;

-частота вращения якоря nн;

-магнитный поток на пару полюсов Ф;

-номинальная мощность Рн;

-номинальный ток Iн;

-номинальный КПД ηн;

-ток возбуждения Iв;

-падение напряжение в переходных контактах щетках ∆Uщ.

Начертить принципиальную электрическую схему генератора парал- лельного возбуждения.

Вычислить:

-напряжение Uн;

-ЭДС якоря Eя;

-сопротивление якоря Rя;

-сопротивление обмотки возбуждения Rв;

-тормозящий электромагнитный момент Мэм;

-потребляемую мощность Р1н;

-суммарные потери мощности ∆Рпот;

-потери мощности в обмотке якоря Ря;

-потери мощности в цепи возбуждения Рв.

Построить внешнюю характеристику генератора независимого возбу- ждения, расчеты произвести для тока якоря Iя:

0; 0,25 Iн; 0,5 Iн; 0,75 Iн; Iн.

5

Таблица 2.1

Данные для расчета задачи №1

	№	Наименование	Предпоследняя				Последняя цифра шифра
	п/п	параметра	цифра шифра	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
	1	N	0, 1, 2, 3, 4	128	200	144	280	192	192	200	280	128	144
			5, 6, 7, 8, 9	144	128	280	200	192	192	280	144	200	128
	2	2p	0, 1, 2, 3, 4	4	6	6	6	4	4	6	6	4	6
			5, 6, 7, 8, 9	6	4	6	6	4	4	6	6	6	4
	3	2a	0, 1, 2, 3, 4	4	2	6	2	4	4	2	2	4	6
			5, 6, 7, 8, 9	6	4	2	2	4	4	2	6	2	4
	4	Ф, Вб	0, 1, 2, 3, 4	0,077	0,0126	0,135	0,018	0,026	0,026	0,012	0,018	0,077	0,136
			5, 6, 7, 8, 9	0,136	0,077	0,018	0,012	0,026	0,026	0,018	0,135	0,0126	0,077
	5	nн, об/мин	0, 1, 2, 3, 4	1470	960	1450	950	1440	1460	960	950	1470	1450
			5, 6, 7, 8, 9	1450	1470	950	960	1460	1440	950	1450	960	1470
	6	Iв, А	0, 1, 2, 3, 4	5	3	2	2,3	6	6	3	2,4	5	2
			5, 6, 7, 8, 9	2	5	2,4	3	6	6	2,3	2	3	5
	7	Рн, кВт	0, 1, 2, 3, 4	88	25	41	16,5	35	35	25	16,5	88	41
			5, 6, 7, 8, 9	41	88	16,5	25	35	35	16,5	41	25	88
	8	Iн, А	0, 1, 2, 3, 4	382	217	89	71,7	304	304	217	71,8	383	89
			5, 6, 7, 8, 9	89	383	71,8	217	304	304	71,7	89	217	382
	9	ηн, %	0, 1, 2, 3, 4	88	87	87	85	86	87	86	85	88	87
			5, 6, 7, 8, 9	87	88	85	86	87	86	85	87	87	88
	10	∆Uщ, В	0, 1, 2, 3, 4	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2
			5, 6, 7, 8, 9

7

6

2.2 Задача 2

Генератор постоянного тока независимого возбуждения характеризу- ется величинами, числовые значения которых приведены в таблице 2.2:

-число активных проводников якоря N;

-число полюсов 2р;

-число параллельных ветвей обмотки якоря 2а;

-частота вращения якоря nн;

-номинальная мощность Рн;

-номинальная мощность Uн;

-сопротивление обмотки якоря Rя;

-суммарные потери мощности ∆Рпот;

-падение напряжения в переходных контактах щеток ∆Uщ.

Начертить принципиальную электрическую схему генератора незави- симого возбуждения.

Вычислить:

-номинальный ток Iн;

-ЭДС якоря генератора Eя;

-тормозной электромагнитный момент Мэм;

-потребляемую мощность Р1н;

-КПД ηн;

-магнитный поток на пару полюсов Ф.

Построить внешнюю характеристику генератора независимого возбу- ждения, расчеты произвести для тока якоря Iя:

0; 0,25 Iн; 0,5 Iн; 0,75 Iн; Iн.

8

Таблица 2.2

Данные для расчета задачи №2

	№	Наименование	Предпоследняя				Последняя цифра шифра
	п/п	параметра	цифра шифра	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
	1	N	0, 1, 2, 3, 4	556	420	152	168	492	492	168	420	556	152
			5, 6, 7, 8, 9	152	556	420	168	492	492	168	152	420	556
	2	2p	0, 1, 2, 3, 4	6	4	6	2	4	4	2	4	6	6
			5, 6, 7, 8, 9	6	6	4	2	4	4	2	6	4	6
	3	2a	0, 1, 2, 3, 4	6	2	6	2	2	2	2	2	6	6
			5, 6, 7, 8, 9	6	6	2	2	2	2	2	6	2	6
	4	nн, об/мин	0, 1, 2, 3, 4	730	720	1440	970	1460	1460	970	720	730	1440
			5, 6, 7, 8, 9	1440	730	720	970	1460	1460	970	1440	720	730
	5	Рн, кВт	0, 1, 2, 3, 4	120	11,5	7,2	41	88	88	41	11,5	120	7,2
			5, 6, 7, 8, 9	7,2	120	11,5	41	88	88	41	7,2	11,5	120
	6	Uн, В	0, 1, 2, 3, 4	460	230	115	230	460	460	230	230	460	115
			5, 6, 7, 8, 9	115	460	230	230	460	460	230	115	230	460
	7	Rя, Ом	0, 1, 2, 3, 4	0,027	0,15	0,18	0,06	0,044	0,045	0,06	0,16	0,028	0,18
			5, 6, 7, 8, 9	0,18	0,028	0,16	0,06	0,045	0,044	0,06	0,18	0,15	0,027
	8	∆Рпот, кВт	0, 1, 2, 3, 4	13,2	1,72	1,3	4,9	9,8	10	5	1,75	13,5	1,4
			5, 6, 7, 8, 9	1,4	13,5	1,75	5	10	9,8	4,9	1,3	1,72	13,2
	9	∆Uщ, В	0, 1, 2, 3, 4	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2
			5, 6, 7, 8, 9

9

8

2.3 Задача 3

Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения характери- зуется величинами, числовые значения которых приведены в таблице

2.3:

-номинальная мощность Рн;

-номинальное напряжение Uн;

-номинальный ток Iн;

-частота вращения якоря nн;

-сопротивление обмотки якоря Rя;

-сопротивление обмотки возбуждения Rв;

-падение напряжения в переходных контактах щеток ∆Uщ.

Начертить принципиальную электрическую схему двигателя парал- лельного возбуждения, на схеме показать пусковой и регулировочный реостаты.

Вычислить для номинального режима работы двигателя параллель- ного возбуждения:

-потребляемую мощность Р1н;

-КПД ηн;

-суммарные потери мощности ∆Рпот;

-полезный момент на валу М2н;

-Противо – ЭДС якоря двигателя Eя;

-электромагнитный вращающий момент Мэм;

-потери мощности в якоря Ря;

-потери мощности в обмотке возбуждения Рв;

-потери мощности в стали и механические Рст+мех;

Рассчитать и построить токовую I = f(М2); и механическую n = f(М2) характеристики двигателя; (расчет выполнить для значений тока: 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,25 Iн).

10

Таблица 2.3

Данные для расчета задачи №3

	№	Наименование	Предпоследняя				Последняя цифра шифра
	п/п	параметра	цифра шифра	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
	1	Рн, кВт	0, 1, 2, 3, 4	13	30	10	2,5	9,5	10	9,5	13	30	2,5
			5, 6, 7, 8, 9	2,5	30	13	9,5	10	9,5	2,5	10	30	13
	2	Uн, В	0, 1, 2, 3, 4	110	220	220	110	110	220	110	110	220	110
			5, 6, 7, 8, 9	110	220	110	110	220	110	110	220	220	110
	3	Iн, А	0, 1, 2, 3, 4	137	153	53	28,2	105	53	105	138	153	28,3
			5, 6, 7, 8, 9	28,3	153	138	105	53	105	28,2	53	153	137
	4	nн, об/мин	0, 1, 2, 3, 4	680	1000	1100	980	1090	1100	1090	680	1000	980
			5, 6, 7, 8, 9	980	1000	680	1090	1100	1090	980	1100	1000	680
	5	Rя, Ом	0, 1, 2, 3, 4	0,08	0,11	0,328	0,28	0,08	0,33	0,08	0,078	0,12	0,28
			5, 6, 7, 8, 9	0,28	0,12	0,078	0,08	0,33	0,08	0,28	0,328	0,11	0,08
	6	Rв, Ом	0, 1, 2, 3, 4	55	110	150	85,7	80	150	80	55	110	86
			5, 6, 7, 8, 9	86	110	55	80	150	80	85,7	150	110	55
	7	∆Uщ, В	0, 1, 2, 3, 4	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2
			5, 6, 7, 8, 9

11

8