КИМ по "Электрические машины"
материал на тему

Министерство образования и науки Самарской области

государственное бюджетное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Чапаевский химико-технологический техникум»

КОМПЛЕКТ КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

по учебной дисциплине

ОП.10 Электрические машины

«профессиональный цикл»

основной профессиональной образовательной программы

по специальности 220703

Чапаевск 2012

Комплект контрольно-оценочных средств разработан на основе основной профессиональной образовательной программы; программы учебной дисциплины Основы энергосбережения по специальности СПО 220703 Автоматизация технологических процессов и производств в химической промышленности

Оглавление

1        Паспорт комплекта контрольно-оценочных средств        

2        Результаты освоения учебной дисциплины, подлежащие проверке        

3        Оценка освоения учебной дисциплины:        

3.1 Формы и методы оценивания………………………………………………………………5

3.2 Типовые задания для оценки освоения учебной дисциплины        

4 Контрольно-оценочные средства для итоговой аттестации по учебной дисциплине                        

5. Дополнения и изменения к комплекту КИМ на учебный год……………………………31

1. Паспорт комплекта контрольно-оценочных средств

            Контрольно-оценочные средства (далее КОС) предназначены для контроля и оценки образовательных достижений обучающихся, освоивших программу учебной дисциплины  Электрические машины.  

КОС включают контрольные материалы для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации в форме экзамена.              

КОС разработаны на основании положений:

• основной профессиональной образовательной программы по специальности СПО;
• программы учебной дисциплины Электрические машины.

2.  Результаты освоения учебной дисциплины, подлежащие проверке

2.1. В результате аттестации по учебной дисциплине осуществляется комплексная проверка следующих умений и знаний, которые  формируют общие компетенции:

Таблица 1

3. Оценка освоения учебной дисциплины:

3.1. Формы и методы оценивания

Предметом оценки служат умения и знания по дисциплине электрические машины, направленные на формирование общих компетенций.

Контроль качества освоения дисциплины проводится в процессе текущего контроля и промежуточной аттестации.

Текущий контроль проводится в пределах учебного времени, отведенного на дисциплину, как традиционными, так и инновационными методами, включая работу в локальных сетях. Результаты текущего контроля учитываются при подведении итогов по дисциплине.

Промежуточная аттестация проводится в форме экзамена по итогам изучения дисциплины в конце учебного года.

Контроль и оценка освоения учебной дисциплины по темам (разделам)

Таблица 2

3.2 Типовые задания для оценки освоения учебной дисциплины

Самостоятельная работа №1

Ответить на вопросы:

1. Как называются силы, врзникающие между взаимно перпендикулярными проводниками?
2. Описать способы гашения электрической дуги
3. Какие виды аппаратов относятся к аппаратам высокого напряжения?
4. Описать принцип действия и устройство электромеханических реле
5. Описать конструкцию плавких предохранителей

Критерии оценивания

Ориентировочное время выполнения работы – 10 МИНУТ

Самостоятельная работа №2

Ответить на вопросы:

1. Почему гармонические составляющие МДС обмотки статора называют пространственными?
2. Какие методы подавления высших пространственных гармоник применяют в машинах переменного тока?
3. Какова зависимость частоты вращения МДС обмотки статора от частоты тока и числа полюсов в обмотке статора?
4. Как изменить направление вращения МДС обмотки статора?
5. Каково относительное значение магнитной индукции обратной составляющей поля статора при круговом, эллиптическом и пульсирующем магнитных полях?

Критерии оценивания

Ориентировочное время выполнения работы – 15 МИНУТ

Самостоятельная работа №3

Ответить на вопросы:

1 Что называется режимом холостого хода трансформатора? Дать схему, привести формулу для коэффициента трансформации трансформатора. Почему его определяют в режиме холостого хода?

2 Написать формулу для определения к.п.д. трансформатора при любой нагрузке. Пояснить входящие величины. Изменится ли к.п.д. при повреждении изоляции пластин магнитопровода.

3 Какие потери мощности имеют место в трансформаторе при нагрузке? На что повлияет воздушный зазор в месте стыка ярма и стержня магнитопровода трансформатора?

4 Почему при изменении нагрузки вторичной обмотки трансформатора автоматически изменяется ток первичной обмотки? Привести уравнение токов трансформатора.

5 Почему в опыте холостого хода пренебрегают потерями мощности в обмотках? Какие потери мощности определяют в опыте холостого хода?

6. Как изменится магнитный поток в сердечнике трансформатора при увеличении тока нагрузки в два раза? Ответ обосновать формулой.

7. Что называется напряжением опыта короткого замыкания трансформатора? Для какой цели проводят опыт короткого замыкания трансформатора?

8. На что затрачивается мощность, потребляемая трансформатором, при опыте короткого замыкания? Ответ обосновать.

9 Чем отличается автотрансформатор от трансформатора? Доказать экономические преимущества автотрансформатора перед трансформатором равной мощности.

10 Почему при опыте короткого замыкания трансформатора пренебрегают потерями мощности в сердечнике?

Критерии оценивания

Ориентировочное время выполнения работы – 30 МИНУТ

Контрольный «срез» по дисциплине «Электрические машины»

Контрольные задания состоят из шести вариантов, включающих по три задания, носящие как теоретический характер, так и практическую направленность.  

Время проведения контрольного «среза» составляет 20 минут.

Критерии оценки:  

90-100% правильных ответов – оценка «отлично»,

70-89% – «хорошо»,

50-69% – «удовлетворительно»,

менее 50% – «неудовлетворительно».

ВАРИАНТ 1

Задание 1. Поясните принцип работы однофазного двухобмоточного         трансформатора.

Задание 2. Поясните, может ли ротор асинхронной машины вращаться синхронно с полем статора.

Задание 3.  Определите значение ЭДС наводимой в фазной обмотке статора асинхронного двигателя при его известных параметрах:

Фмах=0,045Вб, f1=50Гц, W1=96 витков, Коб.1=0,96.

ВАРИАНТ 2

Задание 1.  Поясните, почему с увеличением тока нагрузки трансформатора увеличивается ток в его первичной обмотке.

Задание 2.  Какова зависимость частоты вращения магнитного поля статора машины переменного тока от частоты тока и числа полюсов в статоре.

Задание 3.  Определите значение ЭДС наводимой в фазной обмотке ротора асинхронного двигателя при его известных параметрах:

Фмах=0,03Вб, f2s=3Гц, W2=8 витков, Коб.2=1.

ВАРИАНТ 3

Задание 1. При каком условии и почему напряжение на выходе трансформатора становится больше ЭДС на зажимах вторичной обмотки, измеренной в режиме холостого хода трансформатора?

Задание 2. Как изменить направление вращения  МДС обмотки статора асинхронного двигателя?

Задание 3. Определите номинальный ток во вторичной обмотке однофазного трансформатора имеющего следующие параметры: Sном=3300вт; U2ном=36В.

ВАРИАНТ 4

Задание 1. Запишите уравнение максимального магнитного потока наводимого в магнитопроводе трансформатора и будет ли он изменяться, если трансформатор включать в сеть  с частотой тока выше и ниже номинального значения?

Задание 2. Поясните, в чем сходство и различие между асинхронным двигателем и трансформатором.

Задание 3. Определите КПД трансформатора при известных его параметрах:

b=0,4; Sном=2кВ∙А; cosv2=0,7; Р0ном=0,07кВ∙А; Рк.ном=0,06кВ∙А.

ВАРИАНТ 5

Задание 1. Поясните, как из основной группы соединения обмоток трансформатора можно получить дополнительные группы соединения обмоток трансформатора.

Задание 2. Какими показателями характеризуются пусковые свойства асинхронного двигателя?

Задание 3. Электрические потери в обмотке статора трехфазного асинхронного двигателя составили 930Вт, магнитные потери 265Вт, потребляемая мощность двигателем из сети 16,7кВт. Определите электромагнитную мощность передаваемую из статора в ротор.

ВАРИАНТ 6

Задание 1. Какие условия необходимо соблюдать при включении трансформатора на параллельную работу?

Задание 2. Почему при частотном регулировании скорости асинхронного двигателя одновременно с частотой тока необходимо изменять напряжение подводимое к двигателю?

Задание 3. Определите ток в фазе обмотки статора трехфазного асинхронного двигателя работающего от сети U1=380В, потребляемая мощность из сети Р1=16,7кВт при cosv1=0.87. Обмотки статора соединены по схеме «звезда».

Контрольная работа №1

Целью контрольной работы является закрепление знаний, полученных при изучении курса, а также проработка вопросов, выделенных под самостоятельную работу студента.

Критерии оценивания

Ориентировочное время выполнения работы – 40 МИНУТ

По дисциплине Электрические машины каждый студент выполняет одну контрольную работу, состоящую из двух частей, - теоретической  и расчетной (практической) частей. Варианты контрольной работы для каждого студента индивидуальные.

Часть-1. Каждый студент должен определить свой вариант по таблице 1 следующим образом: цифра по горизонтали — последняя цифра зачетной книжки студента, буквы по вертикали — первая буква фамилии студента. Так, например студент Иванов с последним номером зачетной книжки  — 5, согласно таблице 1 должен выполнять задания контрольных работ по варианту №2.

1. Таблица 1

Часть-2.Каждый студент  определяет свой вариант по таблице 2 следующим образом: цифра по горизонтали — последняя цифра зачетной книжки студента, буквы по вертикали — первая буква фамилии студента. Так, например студент Иванов с последним номером зачетной книжки  — 5, согласно таблице 1 должен выполнять задания контрольных работ по варианту №16.

2. Таблица 2

При выполнении контрольной работы необходимо соблюдать следующие требования:

1. Написать условие задачи и поставленные в контрольной работе вопросы.

2. Перед вычислением привести формулы, а затем уже сами вычисления в развернутом виде. Обязательно указать размерность (единицы измерения величин, входящих в формулу). Расчеты производить в системе СИ.

Необходимые для решения величины и коэффициенты, не указанные в задании, принимаются  на основании учебного материала со ссылкой на источник. Все вычисления выполняются на микрокалькуляторе с точностью не более двух знаков после запятой.

3.  Работа должна быть выполнена на компьютере, схемы вычерчены карандашом (черными чернилами) с соблюдением требований ГОСТ.

4.  Контрольная работа должна иметь список используемой литературы, дату и подпись студента.

5.  Не зачтенная контрольная работа сдается на повторную проверку вместе с первоначальной работой и замечаниями преподавателя.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Часть-1:

1. ТРАНСФОРМАТОРЫ

Задача 1.0. В табл. 1.1 приведены данные некоторых параметров трехфазных масляных трансформаторов: номинальная мощность Sном; номинальные первичное U1ном  и вторичное U2ном  напряжения; номинальный ток первичной стороны I1ном; напряжение короткого замыкания uk и его активная uk.a и реактивная uk.p составляющие; ток холостого хода i0; мощности холостого хода Р0 и короткого замыкания Рк; коэффициенты мощности холостого хода cosφ0 и короткого замыкания cosφk; сопротивление короткого замыкания Zk и его активная rк и реактивная хК составляющие; номинальное изменение напряжения при сбросе нагрузки ΔUном при коэффициенте мощности нагрузки трансформатора cosφ2 = 0,8 (характер нагрузки — индуктивный). Соединение обмоток трансформатора Y/Y. Требуется определить параметры трансформатора, значения которых в таблице не указаны.

Решение варианта с трансформатором ТМ-25/10.

1. Номинальный ток в первичной обмотке

I1ном= Sном/(√3•U1ном)=25/1,73•10=1,45 А.

Таблица   1.1

2. Ток холостого хода

I0 = (i0/100) I1ном  = (3,2/100) •1,44 = 0,046 А.

3. Коэффициент мощности холостого хода

cosφ0 = Р0/(√3• I0• U1ном ) = 0,13/(1,73 • 0,046• 10) = 0,16.

4. Напряжение короткого замыкания

Uk  = (uK/100)•U1ном/√3 = (4,5/100)•10/1,73 = 0,26 кВ.

5. Коэффициент мощности короткого замыкания

cosφк = Рк/(3• I1ном• Uк ) = 0,6/(3 • 1,44• 0,26) =0,53; sinφk=0,85.

6. Активная и реактивная составляющие напряжения короткого замыкания

uk.a = ukcosφк = 4,5 • 0,53 = 2,38 %;

uk.p = uksinφк  = 4,5 • 0,85 = 3,8 %.

7.  Сопротивление короткого замыкания

Zk  = Uk/I1ном = 0,26•103/1,44 = 180 Ом.

8. Активная и индуктивная составляющие сопротивления короткого замыкания

rк = Zkcosφк = 180 • 0,53 = 95,4 Ом;

хК = Zksinφк = 180 • 0,85 = 153 Ом.

9.  Номинальное изменение напряжения трансформатора при сбросе нагрузки

3. ΔUном = uk.acosφ2 + uk.р sinφ2  = 2,38 • 0,8 + 3,8 • 0,6 = 4,18 %.

Задача 1.1. В таблице 1.2 приведены технические данные трехфазных трансформаторов серии ТСЗ (трансформатор трехфазный сухой с заземленной первичной обмоткой). Используя эти данные, определить: коэффициент трансформации к, номинальные значения токов первичной I1ном  и вторичной I2ном обмоток; ток холостого хода I0ном; напряжение короткого замыкания Uк.ном; сопротивление короткого замыкания Zk и его активную rk и индуктивную хk составляющие; определить номинальное изменение напряжения при значениях коэффициента мощности нагрузки  cosφ2 = 1; 0,8 (инд.) и 0,8 (емк.); номинальные и максимальные значения КПД трансформатора при коэффициентах мощности нагрузки cosφ2  1 и  0,8.

Таблица 1.2

Решение варианта с трансформатором ТСЗ-160/6.

1. Коэффициент трансформации

k= U1ном /U2ном = 6/0,23 = 26.

2. Номинальный ток первичной обмотки

I1ном = Sном/(√3•U1ном)=160/(1,73 • 6) = 15,4 А.

3. Номинальный ток вторичной обмотки

I2ном= I1ном•к=15,4•26=400 А

4. Ток холостого хода

I0 = (i0/100) • I1ном = (4/100) •15,4 = 0,6 А.

5.  Напряжение короткого замыкания

U1к = (uk/100)•U1ном = (5,5/100)•6000 = 330 В.

6.  Сопротивление короткого замыкания

Zk  = U1к /(√3•I1к) = 330/(1,73•15,4)=12,4 Ом.

7.  Коэффициент мощности короткого замыкания

cosφк = Pк/(√3•I1ном• Uк)= 2700/(1,73•330•15,4) = 0,31;   sinφк = 0,95

8.  Активная и реактивная составляющие сопротивления короткого замыкания

rк = Zkcosφк  = 12,4 • 0,31 = 3,8 Ом;

xk  = Zksinφк = 12,4 • 0,95 = 11,8 Ом.

9. Активная и реактивная составляющие напряжения короткого замыкания

uk.a = ukcosφк = 5,5 • 0,31 = 1,7%;

uk.p = uksinφк = 5,5 • 0,95 = 5,2 %.

10.  Изменение вторичного напряжения трансформатора при номинальной нагрузке (β  = 1):

при коэффициенте мощности нагрузки  cosφ2 = 1,  sinφ2 = 0

ΔUном = uk.acosφ2 + uk.psinφ2 = 1,7 • 1 + 0 = 1,7%;

при коэффициенте мощности нагрузки cosφ2 = 0,8 (инд.), sinφ2 = 0,6

ΔUном = uk.acosφ2 + uk.psinφ2 = 1,7 • 0,8 + 5,2 • 0,6 = 4,48 %;

при коэффициенте мощности нагрузки cosφ2= 0,8 (емк.), sinφ2 = 0,6

ΔUном = uk.acosφ2 + uk.psinφ2 =  1,7-0,8 + 5,2 • (-0,6)  =  -1,8%.

Результаты расчета изменения вторичного напряжения трансформатора ΔUном при номинальной нагрузке (β = 1):

cosφ2...................................................1,0       0,8 (инд.)     0,8 (емк.)

ΔUном, %...…......................................1,7       4,48             -1,8

ΔUном, В.............................................3,9        10,3            -4,14

U2 = U2ном - ΔUном, В ..........……......226      220              234

Внешние характеристики трансформатора представлены на рис. 1.9.

11. КПД трансформатора при номинальной нагрузке (β=1) и коэффициенте мощности cosφ2 = 1

при номинальной нагрузке и коэффициенте мощности cosφ2 = 0,8

12.  Максимальный КПД:

при cosφ2 = 1

Рис. 1.9. Внешние характеристики трансформатора

при cosφ2 = 0,8

где коэффициент нагрузки, соответствующий максимальному КПД,

β' =

2. Асинхронные двигатели

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором серии 4А имеет технические данные, приведенные в таблице 2.1. Определить высоту оси вращения h, число полюсов 2р, скольжение при номинальной нагрузке sном, момент на валу Мном, начальный пусковой Мп и максимальный Мтах моменты, потребляемую двигателем из сети активную мощность Р1ном, суммарные потери при номинальной нагрузке ΣP, номинальный и пусковой токи Iном  и Iп в питающей сети при соединении обмоток статора «звездой» и «треугольником».

Таблица 2.1

Решение варианта с двигателем 4A100S2У3.

1. В обозначении типоразмера двигателя цифры, стоящие после обозначения серии 4А, указывают на высоту оси вращения, т. е. h = 100 мм.

2. Следующая далее цифра указывает на число полюсов, т. е. 2р =  2; при частоте переменного тока 50 Гц этому числу полюсов соответствует синхронная частота вращения  n2 = 3000 об/мин.

3.  Скольжение при номинальной нагрузке определяется номинальной частотой вращения ротора двигателя

sном  = (n1-n2ном)/n1 = (3000 - 2880)/3000 = 0,04 или 4%.

4. Момент на валу двигателя (полезный момент двигателя) при номинальной нагрузке, т.е. при номинальной частоте вращения 2820 об/мин

М2 = 9,55Рном/n2ном = 9,55 • 4000/2880 = 13,26 Н•м.

5. Начальный пусковой момент

Мп = Мном(Мп/Мном) = 13,26 • 2 = 26,52 Н • м.

6. Максимальный (критический) момент двигателя определяют по его перегрузочной способности

Мmах = Мном(Мmах/Мном) = 13,26•2,5 = 33,15 Н•м.

7. Номинальный ток в фазной обмотке статора

Iном  = Рном/(m1U1ηномcosφ1ном) = 4000/(3•220•0,865•0,89) = 7,9 А.

8. Потребляемая двигателем из сети активная мощность в режиме номинальной нагрузки

Р1ном  = Рном/ηном = 4/0,865 = 4,6 кВт.

9. Суммарные потери двигателя при номинальной нагрузке

ΣP  = Р1ном  - Рном = 4,6 - 4,0 = 0,6 кВт.

10. Линейный ток статора:

при соединении обмоток статора «звездой»

I1лY  =  7,9 А,

при соединении обмоток статора «треугольником»

I1лΔ = 1,73•I1 = 1,73 • 7,9 = 13,5 А.

3. Синхронные генераторы

Задача 3.0. Трехфазный синхронный генератор явнополюсной конструкции номинальной мощностью Sном и числом полюсов 2р включен на параллельную работу с сетью напряжением U1 частотой f = 50 Гц. Статор генератора имеет длину l1 и диаметр D1; магнитная индукция в воздушном зазоре Вδ, коэффициент заполнения сердечника статора сталью кс — 0,95. Фазная обмотка статора содержит w1 последовательно соединенных витков с обмоточным коэффициентом kоб1 = 0,92. Фазные обмотки статора соединены «звездой». Синхронные индуктивные сопротивления генератора: по продольной оси xd, по поперечной оси xq. Значения перечисленных параметров приведены в табл. 3.1.

Требуется определить тормозные моменты, действующие на ротор генератора: основной Мосн, реактивный Мр и результирующий М = Мосн + Мр и построить графики этих моментов в функции угла θ; вычислить перегрузочную способность генератора, если режим номинальной нагрузки соответствует углу нагрузки θном  = 16,5°.

Таблица 3.1

Решение варианта 0.

1. Фазное напряжение генератора

U1ф = 6000/1,73 = 3468 В.

2. Полюсное деление

τ = π D1/2р = 3,14 • 0,80/12 = 0,21 м.

3. Основной магнитный поток

Ф = (2/π)Вδτ l1кс = 0,64 • 0,88 • 0,21 • 0,52• 0,95 = 0,058 Вб.

4. Основная ЭДС генератора

Е0 = 4,44f1Фw1kоб1 = 4,44 • 50 • 0,058• 420• 0,92 = 4975 В.

5. Синхронная угловая скорость вращения

ω1 = 2πf1/p = 2 • 3,14 • 50/6 = 52,3 рад/с или п = 500 об/мин.

6. Максимальное значение основного электромагнитного момента генератора (θ  = 90°)

Мосн.max=

7. Максимальное значение реактивного момента генератора

Мр.max=

8. Результаты расчетов основного момента

Мосн  = Мосн.max sinθ,

реактивного момента

Мр = Mpmaxsin2θ

 и результирующего момента

М = Мосн + Мp

для ряда значений угла нагрузки θ представлены в табл. 3.2.

9. Критическое значение угла нагрузки θкр, соответствующее максимальному результирующему моменту,

cosθкр=       sinθкр =0,857,

откуда

θкр=arccos0,49=590

где

β = E0/[4U1ф( xd/xq - 1)] = 4975/[4 • 3468(89/41,4 - 1)] = 0,31.

Таблица 3.2

Углу θкр = 59° соответствуют моменты:

М'осн = Мосн.maxsinθкр = 11120•0,857 = 9530 Н • м;

М' = Мр.maxsin2θкр = 4484 • 0,883 = 3960 Н • м;

Мmax = М'осн  + М'р = 9530 + 3960 = 13 490 Н • м.

10. По результатам расчетов построены угловые характеристики синхронного явнополюсного генератора (рис. 3.1).

По характеристике результирующего момента М = f(θ) определяем момент номинального режима при θном = 16,5°;   Мном = 5600 Н• м. следовательно, перегрузочная способность генератора равна

Мтах/Мном = 13 490/5600 = 2,4.

Рис.3.1. Угловые характеристики синхронного генератора

4. Коллекторные машины постоянного тока

Задача 4.0. В табл. 4.1 даны значения параметров двигателя постоянного тока независимого возбуждения: номинальная мощность двигателя Рном, напряжение питания цепи якоря Uном, напряжение питания цепи возбуждения Uв, частота вращения якоря в номинальном режиме nном, сопротивления цепи якоря Σr и цепи возбуждения rв, приведенные к рабочей температуре, падение напряжения в щеточном контакте при номинальном токе ΔUщ = 2 В, номинальное изменение напряжения при сбросе нагрузки

Δnном = 8,0 %, ток якоря в режиме холостого хода I0. Требуется определить все виды потерь и КПД двигателя.

Таблица 4.1

Решение варианта 0.

1. Частота вращения в режиме холостого хода

n0 = nном[1 + (Δnном/100)] = 2200(1 + 8/100) = 2376 об/мин.

2. ЭДС якоря в режиме холостого хода (падением напряжения в щеточном контакте пренебрегаем ввиду его незначительной величины в режиме холостого хода)

Еа0 = Uном - I0 Σr = 440 - 6 • 0,3 = 438,2 В.

3. Момент в режиме холостого хода

М0 = 9,55 Еа0I0/n0 = 9,55 • 438,2 • 6/2376 = 10,6 Н • м.

4. Момент на валу двигателя в режиме номинальной нагрузки

М2ном = 9,55Рном/nном = 9,55 • 25 • 103/2200 = 108,5 Н • м.

5.  Электромагнитный момент двигателя при номинальной нагрузке

Мном = М0 + М2ном = 10,6 + 108,5 = 119 Н • м.

6.  Электромагнитная мощность двигателя в режиме номинальной нагрузки

Рэм.ном = 0,105Мномnном = 0,105 • 119 • 2200 = 27 490 Вт.

7. ЭДС якоря в режиме холостого хода можно представить как

Еа0 = сеФn0,

откуда

сеФ = Еа0 n0 = 438,2/2376 = 0,185,

но так как cм/ce = 9,55, то

cмФ = 9,55сеФ = 9,55 • 0,185 = 1,77.

Из выражения электромагнитного момента в режиме номинальной нагрузки

Мном = cмФIа ном

определим значение тока якоря в режиме номинальной нагрузки

Iа ном = Мном/(смФ) = 119/1,77 = 67 А.

8.  Сумма магнитных и механических потерь двигателя пропорциональна моменту холостого хода

Рмагн + Рмех = 0,105M0n0 = 0,105 • 10,6 • 2376 = 2644 Вт.

9.  Электрические потери в цепи обмотки якоря

Раэ = I2а номΣr = 672 • 0,3 = 1347 Вт.

10.  Электрические потери в щеточном контакте якоря

Рщ.э = Iа номΔUщ= 67 • 2 = 134 Вт.

11.  Мощность, подводимая к цепи якоря, в номинальном режиме

Р1а.ном  = UномIа ном = 440 • 67 = 29 480 Вт.

12. Ток в обмотке возбуждения

Iв = Uв/rв = 220/60 = 3,7 А.

13. Мощность в цепи возбуждения

Рв = UвIв = 220• 3,7 = 814 Вт.

14. Мощность, потребляемая двигателем в режиме номинальной нагрузки,

Р1ном  = Р1а.ном   +  Рв = 29 480 + 814 = 30 295 Вт или 30,3 кВт

15.  КПД двигателя в номинальном режиме

ηном = (Рном/Р1ном)100 = (25/30,3)100 = 82,5%.

Часть-2:

ЗАДАНИЕ 1. Необходимо письменно ответить на вопрос, согласно своего варианта (Таблица 2).

1. Классификация электрических аппаратов. Требования, предъявляемые к электрическим аппаратам

2. Источники тепловой энергии и потери в деталях электрических аппаратов

3. Допустимая температура нагрева частей аппаратов. Термическая стойкость.

4. Электродинамические силы между параллельными проводниками. Электродинамическая стойкость.

5. Классификация контактных соединений. Переходное сопротивление электрического контакта.

6. Основные конструкции контактов.

7.Причины износа контактов при размыкании и замыкании.

8. Материалы для контактных соединений.

9. Электрическая дуга и причины ее возникновения.

10.Условия гашения дуги переменного тока.

11.Условия гашения дуги постоянного тока.

12. Гашение дуги в масле.

13.Гашение дуги в дугогасительных камерах.

14.Гашение дуги в элегазе.

15. Гашение дуги в вакууме.

16. Бездуговая коммутация электрических цепей.

17. Принцип действия и классификация электромагнитных механизмов электрических аппаратов.

18. Электромагнитные механизмы переменного тока.

19. Электромагнитные механизмы постоянного тока.

20. Замедление и ускорение действия электромагнитных механизмов

ЗАДАНИЕ 2. Необходимо описать область рационального применения, конструкцию, принцип действия и основные технические характеристики электрического аппарата, согласно своего варианта.

1. Автоматические выключатели серии А3700

2. Реле максимального тока РТ-40

3. Реле максимального тока РТ-80

4. Электромагнитный пускатель серии ПМЛ и приставки к пускателю.

5. Реле времени серии ВС

6. Реле тепловое токовое серии РТТ

7. Реле тепловое серии РТЛ

8. Автоматический выключатель серии АП50

9. Электромагнитные реле на герконах

10. Кулачковый контроллер серии ККТ

11. Электромагнитное реле серии РПУ

12. Плавкие предохранители серий ПН -2 и ПР-2

13.Устройство защитного отключения (УЗО)

14.Бесконтактные путевые выключатели

15.Автоматические выключатели серии ВА

16.Реле контроля скорости

17.Пневматическое реле времени серии РВП-72

18.Электронные реле времени серии ВЛ

19.Реле тепловое серии РТТ

20.Электромагнитный контактор серии КТ

ЗАДАНИЕ 3. Для электродвигателя (см. табл. 2.1) необходимо определить необходимые сечения проводов, рассчитать и выбрать электрические аппараты защиты (предохранитель, тепловое реле и автоматический выключатель), начертить схемы защиты электродвигателя данными аппаратами согласно своего варианта

1. Таблица 2.1

Пример выполнения задания 3: Для электродвигателя  напряжением 380/220 В прокладывают электрическую сеть из четырех жильного алюминиевого провода в газовых трубах. Электродвигатель типа 4А155М4У3 (условно) с короткозамкнутым ротором и параметрами: Рном = 12 кВт; n2ном =3000об/мин; ηном = 88%; cosφ1 =0,9; =7. Определить необходимые сечения проводов, рассчитать и выбрать электрические аппараты защиты (предохранитель, тепловое реле и автоматический выключатель), начертить схему защиты для трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. При решении данной задачи необходимо пользоваться справочным материалом, обозначенным в файле «Справочный материал».

Решение:

1.Номинальный ток электродвигателя:

Iном =

2. Ток плавкой вставки предохранителя FU1:

Пусковой ток электродвигателя:

Iпуск = kп·Iном =7·23=161 А.

Iвст А.

Выбираем ближайшую стандартную плавкую вставку ПР-2 на ток Iвст = 80 А. Ввиду того, что электродвигатель  может быть подвержен перегрузкам, ведущий к нему участок сети должен быть защищен от токов перегрузки, т.е. провод должен быть рассчитан на ток I ≥ 1,25∙Iвст = 1,25∙80 = 100 А. По справочным таблицам (Таблица 5) определяем, что требуемая площадь сечения алюминиевого провода (четыре одножильных провода)  составляет 50 мм2.

Выбираем автоматический выключатель. Исходя из Iном потребляемый электродвигателем выбираем из Таблицы 4 автоматический выключатель А3110 с электромагнитным расцепителем.

При выборе автоматов должны соблюдаться следующие условия:

1.номинальный ток автомата Iн.а и ток уставки расцепителя Iу должны быть больше расчетного тока Iр, т.е.

Iн.а > Iр;    Iу > Iр;

100А>23А;    201,25А>23А

2.ток уставки мгновенного срабатывания (отсечки) электромагнитного расцепителя Iу.м  принимается в зависимости от пикового тока линии Iпик:

Iу.м > 1,25·Iпик

Iу.м > 1,25·161=201,25А

Выбираем реверсивные магнитные пускатели с температурной защитой по таблице 5. Для данного двигателя принимаем пускатель ПА-323 с температурным реле ТРП-32. Такой пускатель допускает управление двигателем мощностью до 17 кВт.

ЗАДАНИЕ 4. Необходимо письменно ответить на вопрос, согласно своего варианта.

1. Комплектные распределительные устройства 6 - 10 кВ.

2. Выключатели высоковольтные воздушные.

1. 3. Выключатели высоковольтные элегазовые

4. Высоковольтные предохранители

5. Разъединители

6. Выключатели нагрузки

7. Выключатель масляный серии ВМП-10

8. Выключатель гашения магнитного поля

9. Измерительные трансформаторы тока

10. Измерительные трансформаторы напряжения

11. Автоматический выключатель серии АВМ

12. Контакторы постоянного тока

13. Контакторы переменного тока

14. Автоматический выключатель «Электрон»

15. Токоограничивающие реакторы

16. Вентильные разрядники

17. Трубчатые разрядники

18. Варисторные ограничители перенапряжения

19. Отделители и короткозамыкатели

20. Выключатели высоковольтные вакуумные

4. Контрольно-оценочные средства для итоговой аттестации по учебной дисциплине

Предметом оценки являются умения и знания. Контроль и оценка осуществляются с использованием следующих форм и методов:

- устный опрос, тестирование, практическое занятие, самостоятельная работа (текущий контроль);

- контрольная работа (рубежный контроль)

- экзамен (промежуточная аттестация)

Оценка освоения дисциплины предусматривает:

-  проведение экзамена в устной форме

Критерии оценки

«Отлично» - студент глубоко изучил учебный материал; последовательно и исчерпывающе отвечает на поставленные вопросы; свободно применяет полученные знания на практике; практические, лабораторные и курсовые работы выполняет правильно, без ошибок, в установленные нормативом время.

«Хорошо» - студент твердо знает учебный материал; отвечает без наводящих вопросов и не допускает при ответе серьезных ошибок; умеет применять полученные знания на практике; практические, лабораторные и курсовые работы выполняет правильно, без ошибок.

«Удовлетворительно» - студент знает лишь основной материал; на заданные вопросы отвечает недостаточно четко и полно, что требует дополнительных и уточняющих вопросов преподавателя; практические, лабораторные и курсовые работы выполняет с ошибками, не отражающимися на качестве выполненной работы.

«Неудовлетворительно» - студент имеет отдельные представления об изученном материале; не может полно и правильно ответить на поставленные вопросы, при ответах допускает грубые ошибки; практические, лабораторные и курсовые работы не выполнены или выполнены с ошибками, влияющими на качество выполненной работы.

ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К СДАЧЕ ЭКЗАМЕНА

1. Назначение, область применения и классификация трансформаторов.

        2. Электрическая дуга: условия и способы гашения дуги.

3. Параллельная работа трансформаторов. Условия и распределения и распределения нагрузок между трансформаторами.

        4. Электрические аппараты управления: назначение, классификация, устройство.

        5. Потери и коэффициент полезного действия асинхронной машины.

        6. Кнопки управления: технические характеристики, основные конструкции, принцип действия.

        7. Устройство и принцип действия однофазного асинхронного двигателя.

        8. Предохранители, конструкция, предъявляемые требования.

        9. Назначение, область применения и принцип работы синхронных двигателей.

        10. Тепловое реле: принцип действия, устройство.        

        11. Назначение, область применения и устройство машин постоянного тока, конструкция их основных узлов.

        12. Конструкция предохранителей низкого напряжения.

        13. Силовые трансформаторы общего назначения.

        14. Автоматические воздушные выключатели: назначение, предъявляемые требования.

        15. Пуск, торможение и реверс асинхронного двигателя.

        16. Изоляция электрических аппаратов и машин. Условия работы и требования, предъявляемые к изоляции.

        17. Способы регулирования скорости асинхронного двигателя.

        18. Потери мощности и энергии в трансформаторе. КПД трансформатора.

        19. Способы охлаждения электрических машин.

        20. Электрические контакты: типы, основные конструкции, предъявляемые требования, материалы.

        21. Устройство и принцип действия трансформатора.

        22. Трансформирование трёхфазного электрического тока, схемы включения, основные группы соединения обмоток трёхфазных трансформаторов.

        23. Правила эксплуатации трансформаторов.

        24. Асинхронный электродвигатель: назначение, область применения, классификация конструкция и принцип действия, механические и рабочие характеристики.

        25. Влияние напряжения сети и активного сопротивления в цепи ротора асинхронной машины на электромагнитный момент.

        26. Правила эксплуатации асинхронных машин.

        27. Работа трёхфазного асинхронного двигателя в однофазном режиме.

        28. Принцип действия и роль коллектора машин постоянного тока, ЭДС и электромагнитные моменты.

        29. Контакторы и пускатели.        

        30. Подбор электрических аппаратов.

Литература

Основные источники:

Для преподавателей

1. Кацман М.М. Электрические машины: Учеб. для студ.образоват.учреждений сред.проф. образования/ 5-изд., перераб. и доп . – М.: Издательский центр «Академия», 2003.

2. Родштейн Л.А. Электрические аппараты: Учебник для техникумов –4-е изд., перераб. и доп.-Л: Энергоатомиздат., 1989.

3. Данилов И.А. Общая электротехника с основами электроники: Учеб.пособие  - Москва: Высш.шк., 2004.

Для студентов

1. Кацман М.М. Электрические машины: Учеб. для студ.образоват.учреждений сред.проф. образования/ 5-изд., перераб. и доп . – М.: Издательский центр «Академия», 2003.

2. Родштейн Л.А. Электрические аппараты: Учебник для техникумов –4-е изд., перераб. и доп.-Л: Энергоатомиздат., 1989.

3. Данилов И.А. Общая электротехника с основами электроники: Учеб.пособие  - Москва: Высш.шк., 2004.

Дополнительные источники:

Для преподавателей

1. Арменский Е.В., Фалк Г.Б. Электрические машины – М. : Высш. Шк., 1985.
2. Брускин Д.В., Зорохович А.Е., Хвостов Е.С. Электрические машины: Учебник для вузов. М.: Высшая школа, 1987

Для студентов

1. Арменский Е.В., Фалк Г.Б. Электрические машины – М. : Высш. Шк., 1985.
2. Брускин Д.В., Зорохович А.Е., Хвостов Е.С. Электрические машины: Учебник для вузов. М.: Высшая школа, 1987

Приложения

Лист согласования

Дополнения и изменения к комплекту КОС на учебный год

Дополнения и изменения к комплекту КОС на __________ учебный год по дисциплине _________________________________________________________________ 

В комплект КОС внесены следующие изменения:

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

Дополнения и изменения в комплекте КОС обсуждены на заседании ПЦК _______________________________________________________

«_____» ____________ 20_____г. (протокол № _______ ). 

Председатель  ПЦК ________________ /___________________/