Курсовая работа по «Электрическим машинам и аппаратам»

Министерство  образования и науки РФ

Казанский национальный исследовательский  технический университет

Филиал «Восток»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

По дисциплине

«Электрические машины и аппараты»

Вариант 4

 

 

 

 

 

 

Выполнила:                                                             ст гр 21475

Гулякова А.С.

 

 

 

 

 

Проверил:                                                            доц. Хуснутдинов Р. А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Чистополь 2013

Содержание

 

1. Расчет зависимости КПД трансформатора от относительной нагрузки (Задача №1)

2. Расчет механической характеристики трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором (Задача №2)

3. Расчет параметров и характеристик двигатели постоянного тока с параллельными возбуждением (Задача №3)

4. Расчет тягового усилия электромагнита (Задача №4)

Заключение 

Список используемой литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Расчет зависимости КПД трансформатора от относительной нагрузки

 

Задача №1

 

Определить коэффициент  трансформации, КПД трансформатора при относительной нагрузке β=0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,25; 1,5 и коэффициенте мощности соs φ2 = 0,8. При какой нагрузке КПД трансформатора будет максимальным и чему равно его значение. Известные параметры и данные однофазовых трансформаторов приведены в таблице 1.

 

Вариант	Sн, кВа	Рх, Вт	Рк, Вт	U1н, кВ	U2н В
4	4400	1100	4100	31	460

 

Sн – полное номинальное мощность.

Рх – мощность холостого  хода.

Рк – мощность короткого  замыкания.

U1н – номинальное напряжение соединительной обмотки.

U2н – номинальное напряжение вторичной обмотки.

 

Решение задач:

Выходная активная мощность номинального режима.

Р2н = Sн соs φ2 *10³ = 4400 * 0,8 * 10³ = 3520 Вт.

Зависимость КПД относительной  нагрузки имеет вид 

 

По формуле рассчитаем зависимость η(β)

 

Таблица№2

	0,39	0,45	0,43	0,40	0,37	0,34
	0,25	0,5	0,75	1	1,25	1,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Значение β и η_max определяют по формулам

Βопт=

η_max=

2. Расчет механической  характеристики

Коэффициент трансформации

К=

-относительной нагрузке

I₂-ток вторичной обмотки

I_2H-номинальное значение в количестве обмотки.

I_2H=Sн*10³/U_2H=4400*10000/460=9565,2А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Расчет механической характеристики трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

 

Задача №2

 

Трех асинхронной номинальной  мощности Р2н включен в сеть от номинального напряжения U1н, f=50 Гц. Определить номинальный I1н и пусковой I1п, номинальный М2н, пусковой М2п, критические М2к, моменты полное потери в двигатели номинальной нагрузке Δ Рн. Рассчитать критическое скольжения Sк и построить механическую характеристику М2(S). Объяснить, как измениться пусковой момент двигателя  при снижений напряжения на его зажимов на 15%. Невозможный пуск  двигателя при этих условиях с номинальной нагрузкой.

Данные для расчета  произведены в таблице 3.

 

Вариант	U1н, В	Р2н, кВт	Sн, %	ηн	Р	М2к/ М2н	М2п/ М2н	I1п/ I1н	соs φн
4	220	2,2	4,5	0,83	1	2,2	1,8	1,8	0,89

 

U1н – номинальное напряжения первичной обмотки.

 Sн, % - номинальное скольжение.

 ηн– КПД номинального режима.

Р – число пар колесов  стартерной обмотки.

соs φн – коэффициент активной мощности в номинальном режиме.

 

Решение задач:

 

Частота вращения магнитного потока стартера

Частота вращения ротора в номинальном режиме

Угловая скорость вращение ротора в номинальном режиме.

Номинальный момент

Пусковой момент

Критический момент

Полное потери двигатели  по номинальной нагрузке

Номинальное скольжение

Критическое скольжение

По рассчитанным данным построим механическую характеристику двигателя.

Вращающий момент пропорционален квадрату напряжению

Пусковой момент М

Пусковой момент при  снижении напряжения на 15%.

Сравниваем значением  момента с номинальным.

Если – пуск двигателя  не возможен.

Примечание 

Кратность пускового  момента

Кратность максимального  момента 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет параметров и характеристик двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением.

 

Задача №3

Электродвигатель постоянного  тока с параллельным возбуждением выполнен на номинальном напряжении Uн=220В. Данные номинального режима приведены в таблице 4. Мощность на валу Р2н; Скорость вращения якоря; пн. КПД ηн. Ток цепи возбуждения составляет Рв% от номинального тока электродвигателя. Мощность потери цепи якоря ΔРа при номинальной нагрузке составляет 50% от суммарной мощности потери  ΔР двигателя.

Определить: Номинальный  момент М2н на валу электродвигателя; Iн, потребляет электродвигатель из сети при номинальной нагрузке токи цепи возбуждения Iвн и цепи якоря Iан при номинальной нагрузке; сопротивление цепи якоря Ra и цепи возбуждения Rв; мощность потерь механических и магнитных ΔРmх и мг. (принимаем от его нагрузки); суммарная мощность потерь ΔР и η КПД электродвигателя при значениях тока: 0,25; 0,5; 0,75 и 1,25 I; Момент на валу М2 и скорость вращения якоря n якоря, при тех же значениях тока.

По результатам расчета  построить в общей системе  координатных осей кривые М2(Iа); n(Ia); η(Ia).

 

Таблица 4.

 

Вариант
4

Решение задач:

Электрическая схема  двигателя постоянного тока с  параллельным возбуждением имеет вид якорь.

Решение задачи разделяется  на две части.

В первой части определение  параметры номинального режима, а  во второй части рассчитаем и построим характеристики.

Расчет параметров номинального режима.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 

4. Расчет тягового  усилия электромагнита.

Задача №4 

 

Определить тягового усилия электромагнита, если в таблице 5 и на рис 1,5.

Заданы геометрические размеры магнитного провода, оснавная кривая намагничивания электротехнической стали и магнитодвижущая сила обмотки Iw (ток число витков).

 

Рисунок 1: Магнитопровод состоит из неподвижной части 1 и подвижной части якоря 2. При подаче I в обмотку создается магнитодвижущая сила Iw. Магнитодвижущая сила – эдс создает магнитный поток по закону Ома.

Направление потока определяется по правилу Буравчика.

Магнитный поток намагничивает участки магнитного провода с указанным полярностью. Противоположной намагниченной части магнитопровод притягивается при этом возникает электромагническая сила Fм (тяговое усилие). Под действием этой силы якорь преодалевает возрастные пружины 3 перемещается вниз. Если при этом приводится в движение маломощная контактная система, то устройство называется электромагнитное реле.

Если якорь воздействует на мощную контактную систему то устройства называется контактором.

При обесточивании обмотки магнитный поток и намагниченные участки исчезают якорь под действием пружины вращается в начальную систему.

На рисунке 2.

Н – напряженность  магнитного поля в магнитопроводов.

В – магнитная индукция или плотность магнитного потока в магнитопроводе. Напряженность магнитного поля и магнитной индукции воздушном зазоре.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

1. Оптимальное значение относительной нагрузке при котором  КПД  имеет максимальное значение зависит от соотношения мощностей холостого хода и короткого замыкания. При номинальной нагрузке КПД имеет максимальное значение, когда эти мощности равны, т.е. когда мощность потерь в стали равен мощности потерь в обмотках.
2. Механическая характеристика рабочего участка ( т.е нач участок) крутая и поэтому диапазон номинальной скольжений небольшой и равен 0,02 ÷ 0,08.

3. КПД двигатель постоянного тока имеет максимальное значение, когда мощности потерь возбуждения, механические магнитные равны мощности потерь в обмотки якоря.

4. Использование стали магнитные проводы хорошее, потому что магнитная индукция стали находится на изгибе кривой намагниченности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы

 

1. Касаткин А.С., Немцов М.В. электротехника. Москва В.Ш, 2010.
2. Прохоров С.Г., Хуснутдинов Р.А. электрические машины Казань, КГТУ, 2011.
3. Казаков В.А., Электрические аппараты. Москва., Радио Софт. 2011.
4. Таев И.С. Электрические аппараты управления Москва., Высшая школа, 1985.
5. Прохоров С.Г., Хуснутдинов Р.А. Практикум по электрическим машинам и аппаратам Казань. КГТУ, 2005
6. Алиев И.И. Электрические аппараты. Справочник. М. Радио Софт,2011.
7. Хуснутдинов Р.А. Задание и МУ по дисциплине «Электрические и машины и аппараты », Казань, Кафедра «Электрооборудование» 2008г