Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ГЛАВА 5. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
Электрические аппараты предназначены для коммутации электрических цепей машин и установок, регулирования рабочих режимов, защиты от перегрузок.
Среди коммутационных аппаратов наиболее распространенными являются простейшие коммутационные элементы, такие, как ручные выключатели (ключи) для маломощной и бытовой аппаратуры и рубильники для силовых и трехфазных сетей.
Для управления мощными потребителями электроэнергии (осветительными сетями, двигателями, трансформаторами) применяют контакторы и магнитные пускатели.
Для защиты установок от тепловых и токовых перегрузок используют плавкие предохранители и автоматические воздушные выключатели (автоматы).
К устройствам автоматики защиты и управления относятся различные реле. Наибольшее распространение получили электромагнитные и тепловые реле, которые состоят из управляющей обмотки электромагнита и коммутирующих контактов, связанных с его подвижной частью. В электронных устройствах преимущественное применение нашли бесконтактные реле, в которых используются проводящие, температурные и световые свойства полупроводниковых приборов.
В электроавтоматике, для управления режимами работы оборудования используются также концевые выключатели, или датчики положения, срабатывающие при определенных положениях подвижных частей технологического оборудования.
Ручные выключатели применяют в маломощных цепях при токах не более 10 А. По конструкции они подразделяются на поворотные, перекидные и кнопочные. Для переключения более мощных потребителей используют одно-, двух- и трех- полюсные (по числу ножей) рубильники.
При коммутации силовых установок и двигателей используются контакторы и магнитные пускатели. В контакторах пусковая кнопка SВ1 при нажатии блокируется замыканием дополнительных контактов промежуточного реле. После отпускания кнопки SВ1 цепь остается замкнутой. Для размыкания цепи нажимают на кнопку «Стоп» – SВ2. Магнитный пускатель км имеет три главных контакта, электромагнитную обмотку км и дополнительный контакт для блокировки пусковой кнопки. Для защиты двигателя используются тепловые реле, контакты которых размыкают обмотку магнитного пускателя.
Электромагнитное реле содержит неподвижную обмотку электромагнита, на которую подается управляющее напряжение, и подвижную часть, замыкающую и размыкающую силовую цепь. Простейшая схема включения реле и его характеристика приведена на рис. 5.1. Реле также обладает усилительными свойствами, так как ток управления Iу может быть меньше коммутируемого тока.
а) б)
Рис. 5.1. Электромагнитное реле:
а – схема включения; б – характеристика управления
а) б)
в)
Рис. 5.2. Полупроводниковые ключи:
а – диодный; б – транзисторный; в – тиристорный
Реле характеризуется коэффициентами возврата и управления мощностью
kвоз = Iотп / Iср; kу = Ру / Рср,
где Iотп и Iср – токи отпускания и срабатывания обмотки управления; Ру и Рср – мощности управления реле и срабатывания.
К основным характеристикам реле относятся ток и напряжение срабатывания, время срабатывания и отпускания.
В современной электротехнике нашли применение электронные реле, включающие в себя цепи с двумя устойчивыми состояниями (ключи): Iн = 0 и Iн = Iср. Типовые полупроводниковые ключи приведены на рис. 5.2. Электронные реле также применяются в логических схемах управления электротехнических устройств.
Кроме электромагнитных и электронных реле в настоящее время используются различные бесконтактные и контактные датчики, отличающиеся по виду управляющего воздействия и также производящие коммутацию силовых цепей.
Для защиты силовых установок от токов короткого замыкания обычно используют плавкие предохранители, а при длительных перегрузках устанавливают автоматические воздушные выключатели (автоматы). В зависимости от назначения автомата в него могут быть встроены различные узлы, размыкающие цепь, – расцепители. Автомат максимального тока срабатывает при превышении допустимого тока (рис. 5.3, а), автомат минимального тока (рис. 5.3, б) отключает силовую установку при токе ниже необходимого.
Выбор номинального тока плавкой вставки предохранителя определяется из соотношения
,
где Iп – пиковый ток потребителя, например в двигателе – пусковой ток; I – коэффициент, зависящий от условий работы потребителя.
а) б)
Рис. 5.3. Автоматические выключатели:
а – максимального тока; б – минимального тока
Для цепи питания одного двигателя пиковый ток равен его пусковому току; для линии, питающей несколько двигателей, пиковый ток определяется по формуле
Iп = Iп max + Iном,
где Iп max – пусковой ток наиболее мощного двигателя; Iном – сумма номинальных токов остальных двигателей.
Коэффициент I при длительности пуска до 8 с принимают равным 2,5; при более длительных пусках I = 1,6 − 2.
Время срабатывания плавкой вставки предохранителя определяется из соотношения
,
где S – сечение проводов, мм2; Iк – ток короткого замыкания, А; t – постоянный коэффициент, равный 140 сА2 / мм4 для меди; I = 95 сА2 / мм4 для алюминия.
Так как предохранители в основном защищают надежно при коротких замыканиях, то между током плавкой вставки и допустимым током провода должно соблюдаться соотношение
.
Номинальный ток теплового расцепителя выбирается по длительному расчетному току линии Iт.р Iд.л (при установке автоматов в закрытых шкафах Iт.р 1,15 Iд.л) Ток срабатывания (отсечки) электромагнитного расщепителя определяется по кратковременному пиковому току линии Iэ.р 1,25 Iп.
Основной рабочей характеристикой тепловых расцепителей и автоматов является времятоковая характеристика, которая представляет собой зависимость времени срабатывания от тока короткого замыкания.
5.1. Резисторы и реостаты
5.1.1. Для двух резисторов выбрана проволока одинаковой длины, изготовленная из одного материала. При каком соотношении диаметров проволок сопротивление одного из резисторов будет: а) в 4 раза меньше; б) в 3 раза больше; в) в 10 раз больше сопротивления другого резистора?
5.1.2. Определить величину сопротивления провода, имеющего длину 150 м и диаметр 0,2 мм, выполненного из: а) константана; б) фехраля; в) стали; г) латуни; д) алюминия.
5.1.3. Определить минимальный диаметр медной проволоки длиной 100 м, если сопротивление проволоки не должно превышать 1 Ом. Чему равно сопротивление одного метра медной проволоки диаметром 0,2 мм?
5.1.4. Найти сопротивление вольфрамовой нити длиной 70 м и диаметром 0,1 мм. Каково сечение вольфрамовой проволоки, если ее сопротивление составляет 0,5 Ом на каждый метр длины?
5.1.5. При измерениях было установлено, что проволочный резистор, изготовленный из проволоки длиной 100 м и диаметром 0,6 мм, имеет сопротивление 50 Ом. Из какого металла или сплава изготовлен резистор?
5.1.6. Определить сопротивление резистора, обмотка которого выполнена из нихромового провода диаметром 0,1 мм, намотанного в один ряд, виток к витку, на керамический каркас длиной 10 мм и диаметром 4 мм. Как изменится сопротивление резистора при двухрядной намотке его обмотки?
5.1.7. Во сколько раз изменятся сопротивление медного провода и плотность тока, протекающего через него, если длину провода увеличить в 2,7 раза, а сечение уменьшить в пять раз?
5.1.8. Определить необходимую длину нихромового провода диаметром 0,1 мм для изготовления паяльника мощностью Р = 80 Вт на напряжение U = 220 В.
5.1.9. Нагревательный элемент включен в сеть. Напряжение сети U = 220 В при токе потребления I = 6,5 А. Определить длину провода диаметром d = 0,5 мм, если он выполнен из: а) нихрома; б) константана; в) фехраля; г) стали; д) чугуна.
5.1.10. Сопротивление манганинового проводника при температуре 20 °С составляет R1 = 500 Ом, а при температуре 280 °С сопротивление этого проводника R2 = 5000,8 Ом. Определить температурный коэффициент манганина.
5.1.11. Сопротивление датчика, выполненного из медного провода, при температуре 20 °С составляет R1 = 25 Ом. Определить измеренную с его помощью температуру, если сопротивление датчика возросло до R2 = 32,8 Ом.
5.1.12 Определить материал проводника, если его сопротивление при температуре 20 ºС составляет R1 = 400 Ом, а при температуре 75 °С равно R2 = 503,2 Ом.
5.1.13. При нагревании сопротивление провода, выполненного из: а) алюминия; б) латуни; в) стали; г) нихрома; д) вольфрама - изменилось на 5%. Определить, до какой температуры был нагрет каждый проводник, если температура окружающей среды составляет 20 °С.
5.1.14. Медный провод диаметром d = 1,2 мм имеет длину l = 120 м, а алюминиевый провод диаметром d = 1 мм имеет длину 650 м. Определить сопротивления проводов при температурах 20 °С и 80 °С.
5.1.15. Сопротивление резистора при температуре 323 °К составляет R1 = 270 Ом, а при температуре 353° К достигает R2 = 293 Ом. Найти температурный коэффициент резистора и его номинальное сопротивление при температуре 293 °К. Из какого материала изготовлен резистор?
5.1.16. Определить сопротивление реостата и напряжение, подводимое к нему, если потребляемый ток составляет I = 3,5 А, а количество теплоты, выделяемой на реостате в течение одного часа, равно Q = 81,65 ккал.
5.1.17. На нагревательном элементе в течение 0,5 часа работы выделилось 550 ккал теплоты. Определить сопротивление элемента, потребляемый им ток, его мощность и затрачиваемую энергию при напряжении U = 220 В.
5.1.18. Напряжение на нагрузке, подключенной к двухпроводной линии из алюминиевых проводов, равно U = 100 В. Потеря напряжения в линии составляет 27 В при токе нагрузки I = 10 А. Определить сечение проводов, если потребитель находится от источника ЭДС на расстоянии l = 770 м.
5.1.19. К выходным зажима двухпроводной линии приложено напряжение 300 В. Потребитель с сопротивлением R = 50 Ом находится на расстоянии l = 280 м от входных зажимов. Определить потерю напряжения в проводах и мощность нагрузки, если провода выполнены из меди сечением S = 6 мм2.
5.1.20. На двухпроводной линии, выполненной из алюминиевого провода сечением S = 4 мм2 и длиной 500 м, произошло короткое замыкание. Для определения места аварии к входным зажимам подсоединен мощный источник с напряжением U = 24 В. Измеренное значение тока равно 5 А. Определить расстояние, где произошла авария.
5.1.21. Определить длину медного провода, намотанного на катушку, если при подаче на выводы этой катушки напряжения U = 27 В, значение тока I составляет 5 А. Диаметр провода d = 0,8 мм. Определить плотность тока в проводнике.
5.1.22. Во сколько раз изменятся сопротивление медного провода и плот ность тока, если длину провода увеличить в 2,7 раза, а сечение уменьшить в три раза?
5.1.23. Во сколько раз надо изменить время прохождения тока через реостат, чтобы выделившееся количество теплоты осталось неизменным при уменьшении тока в нем в три раза?
5.1.24. При повышении температуры сопротивление терморезистора увеличилось на 50%. Как изменится его проводимость? Во сколько раз увеличится мощность рассеяния на резисторе, если ток в нем увеличится в 1,7 раза?
5.1.25. В цепи переменного тока используется резистор, номинальное сопротивление которого составляет R = 10 ± 5% Ом. Определить диапазон возможных изменений тока резистора при его подключении к промышленной сети с напряжением 42 В и 127 В.
5.1.26. Переменный проволочный резистор сопротивлением от 0 до 1,5 кОм подключен к источнику напряжения 42 В. Какой ток будет проходить через резистор, если: a) под напряжением все витки; б) подвижный контакт посередине; в) под напряжением 80% витков: г) под напряжением 20% витков?
5.1.27. Определить напряжение на выходе переменного проволочного резистора, подключенного к источнику напряжения U = 42 В, если напряжение снимается: а) со всего резистора; б) с половины витков; в) с четверти витков. Сопротивление нагрузки считать много больше сопротивления резистора.
5.1.28. Какое наибольшее напряжение нужно приложить к резистору сопротивлением R = 33 Ом, если ток не должен превышать 3А? Найти наибольшее значение напряжения, если мощность резистора не должна превышать Р = 150 Вт.
5.1.29. К источнику постоянного тока с ЭДС Е = 125 В последовательно подключено три резистора сопротивлениями R1 = 100 Ом; R2 = 30 Ом; R3 = 120 Ом. Определить ток в цепи, падение напряжения и мощность на каждом резисторе. Внутренним сопротивлением источника питания пренебречь. По справочнику выбрать тип и номиналы резисторов по ГОСТу.
5.1.30. Нагрузкой источника ЭДС Е = 27 В (внутреннее сопротивление равно нулю) выступает делитель из трех резисторов: R1, R2, R3. Ток потребляемый цепью I = 2 мА, падение напряжение на резисторе R3 равно U = 5 В, a R1 = R2. Определить сопротивления всех резисторов и потребляемую ими мощность. Выбрать по справочнику тип и параметры расчетных резисторов.
5.1.31. Источник постоянного тока с ЭДС Е = 300 В нагружен на резистор сопротивлением R = 2,5 кОм. Ток потребителя меняется от 10 до 100 мА с помощью последовательно включенного реостата. Определить максимальное и минимальное сопротивление реостата, мощность потребителя и реостата при максимальных и минимальных значениях токов.
5.1.32. Определить сопротивление пускового реостата и его мощность для электродвигателя постоянного тока с независимым возбуждением. Паспортные данные двигателя: номинальное напряжение Uн = 220 В, номинальный ток Iн =20 А, сопротивление якоря Rя = 0,5 Ом – при условии, что пусковой ток не должен превышать номинального значения тока электродвигателя.
5.1.33. Найти сопротивление в цепи двигателя постоянного тока с независимым возбуждением в момент его пуска, если наибольшее сопротивление пускового реостата Rп = 4 Ом, а ток якоря в момент пуска при напряжении U = 110 В равен I = 22 А.
5.1.34. Двигатель постоянного тока с независимым возбуждением имеет следующие паспортные данные: номинальное напряжение Uн = 110 В, номинальный ток Iн = 10 А, сопротивление якоря Rя = 0,5 Ом. Определить сопротивление и мощность пускового реостата, чтобы ограничить значение пускового тока до двукратного номинального значения.
5.1.35. В цепь якоря двигателя постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов введен пусковой реостат сопротивлением Rп = 2,5 Ом. При этом пусковой ток превышает номинальный в 2,2 раза и равен I = 178 А. Определить сопротивление якорной цепи и пусковой ток при напряжении на якоре двигателя U = 220 В и отсутствии пускового реостата.
5.1.36. Двигатель постоянного тока с независимым возбуждением включен в сеть с напряжением U = 220 В, при сопротивлении якорной цепи Rя = 0,4 Ом, номинальный ток составляет I = 20 А. Определить величину пускового тока при отсутствии пускового реостата. Каковы будут сопротивление и мощность пускового реостата, если пусковой ток в 2,5 раза будет больше номинального значения тока двигателя?
5.1.37. Определить сопротивление регулировочного реостата в цепи обмотки возбуждения двигателя постоянного тока с независимым возбуждением, чтобы ток возбуждения не превышал I = 1 А. При этом подводимое к обмотке возбуждения напряжение равно 110 В, а сопротивление обмотки возбуждения двигателя составляет RВ = 0,5 Ом?
5.1.38. Последовательно с резистором, сопротивлением R1 = 30 Ом, подключен переменный резистор R2. В среднем положении подвижного контакта переменного резистора R2 в цепи устанавливается ток I = 2 А. Определить ток в цепи и напряжение на резисторе R1 при крайних положениях подвижного контакта резистора R2, если к цепи приложено напряжение U = 100 В?
5.1.39. Параллельно с резистором R1 сопротивлением 50 Ом подключен переменный резистор R2. В среднем положении подвижного контакта переменного резистора R2 в цепи устанавливается ток I = 2,5 А. Определить ток в цепи и напряжение на резисторе R1 при крайних положениях подвижного контакта резистора R2, если к цепи приложено напряжение U = 150 B?
5.1.40. Чему равно эквивалентное сопротивление цепи из десяти последовательно соединенных резисторов, если сопротивление каждого из них больше на 100 Ом предыдущего, а сопротивление первого резистора составляет 1 кОм? Найти напряжение на пятом резисторе, если напряжение питания цепи 15 В.
5.1.41. Реостат (рис. 5.4) состоит из керамического кольца, на котором размещены плотно намотанная тонкая проволока с большим удельным сопротивлением и два движка, которые размещены диаметрально относительно друг друга. Какая зависимость Uab = f(α)?
Рис. 5.4
5.1.42. Какая из схем, приведенных на рис. 5.5, позволяет регулировать ток потребителя от Iп = 0 до Iп = ± U / r ?
5.1.43. Какая из схем, приведенных на рис. 5.6, позволяет регулировать напряжение потребителя от Uп = 0 до Uп = U и изменять его полярность?
Рис. 5.5
Рис. 5.6
5.1.44. Какую из перечисленных величин: а) ЭДС самоиндукции катушки
при включении; б) ток катушки при выключении; в) ток катушки при включении; г) ЭДС самоиндукции катушки при отключении - ограничивает разрядное сопротивление rр в электрической схеме, представленной на рис. 5.7? Пояснить.
Рис. 5.7
5.1.45. Определить напряжение U и ток I (рис. 5.8), если ток А, r = 10 Oм. Как изменятся напряжение Uаб, ток I1 и мощность P, если напряжение U увеличить в 2 раза?
Рис. 5.8
5.1.46. Вольт-амперные характеристики нелинейных резисторов r2 и r (рис. 5.9, а) приведены на рис. 5.9, б. Определить напряжение U, если I1 = 4 А, r1 = 10 Ом.
а) б)
Рис. 5.9
5.1.47. Линейный резистор r1 и нелинейный r2 (рис. 5.10, а) имеют вольт-амперные характеристики, изображенные на рис. 5.10, б. Определить напряжения U и U1 тока , если U2 = 15 B, r = 10 Ом.
а) б)
Рис. 5.10
5.1.48. Линейный резистор r1 и нелинейный r2 (рис. 5.11, а) имеют вольт-амперные характеристики, изображенные на рис. 5.11, б. Определить ток I, напряжения U и U1, если r = 10 Ом, U = 10 В.
а) б)
Рис. 5.11
5.2. Электромагнитные катушки и электромагниты
5.2.1. Прямолинейный проводник длиной l = 0,3 м, по которому протекает ток I = 12 А, помещен в однородное магнитное поле с магнитной индукцией B = 0,5 Тл. Определить силу, действующую на проводник, если он расположен: а) перпендикулярно линиям поля; б) вдоль линий поля.
5.2.2. В однородном магнитном поле находится прямолинейный проводник с током I = 12 А и длиной l = 80 см под углом 30° к вектору магнитной индукции. Определить магнитную индукцию поля, если действующая на проводник сила равна F = 3,2 Н.
5.2.3. Определить угол между проводником длиной l = 1,2 м, по которому протекает ток 10 А, и вектором магнитной индукции B = 1,2 Тл однородного магнитного поля. Сила, действующая на проводник, составляет F = 8,5 Н.
5.2.4. Однородное магнитное поле с магнитной индукцией В = 1,0 Тл действует на прямолинейный проводник с током с силой F = 0,5 Н. Длина проводника l = 20 см. Определить ток в проводнике, который расположен перпендикулярно линиям магнитного поля.
5.2.5. По прямоугольному проводнику протекает ток I = 50 А. Определить напряженность и индукцию магнитного поля в точке, находящейся на расстоянии l = 25 мм от проводника. Окружающая среда − воздух. Определить значения тех же параметров при токах в проводнике: 10, 30, 60, 80 и 100 А.
5.2.6. Внутри медного прямолинейного проводника, по которому протекает ток I = 150 А, на расстоянии l = 1,5 мм от оси проводника, индукция магнитного поля В = 0,004 Тл. Определить площадь сечения проводника и плотность тока в нем.
5.2.7. Магнитная индукция в точке, находящейся от прямолинейного проводника на расстоянии l = 10 мм, в воздушной среде, составляет В = 0,002 Тл.
Определить ток, протекающий в проводнике.
5.2.8. Определить, на каком расстоянии от прямолинейного проводника напряженность магнитного поля равна Н = 400 А/м при токе I = 100 А. Проводник размещен в воздушной среде. Определить значение индукции магнитного поля в этой точке.
5.2.9. В центре кольцевого проводника с током напряженность магнитного поля Н равна 1500 А/м. Радиус кольца r = 15 мм. Определить ток, протекающий по проводнику.
5.2.10. Ток, проходящий по кольцевому проводнику, равен I = 25 А и создает напряженность магнитного поля в центре кольца Н = 400 А/м. Определить диаметр кольца.
5.2.11. По кольцевому проводнику протекает ток I = 12 А. Определить напряженность магнитного поля в его центре, если диаметр кольца d = 25 мм.
5.2.12. Определить диапазон значений магнитного сопротивления магнитопровода, если длина магнитопровода будет изменяться от 0,1 до 0,3 м, а площадь его поперечного сечения будет изменяться от 0,1 до 0,05 м2. Магнитопровод выполнен из материала с относительной магнитной проницаемостью μ = 500.
5.2.13. По кольцевой катушке, намотанной на каркас из гетинакса, протекает ток 1,5 А. Катушка имеет w = 250 витков. Наружный диаметр катушки D = 52 мм, внутренний диаметр d = 42 мм. Определить максимальную и минимальную напряженность магнитного поля на расстоянии 1 = 4 мм от наружного диаметра.
5.2.14. Кольцевая катушка питается от источника с ЭДС Е = 4,5 В и внутренним сопротивлением r = 0,2 Ом. Катушка намотана медным изолированным проводом сечением S = 0,5 мм2 на текстолитовый каркас квадратного сечения площадью S = 25 мм2 и имеет w = 850 витков. Наружный диаметр каркаса D = 100 мм. Определить максимальную и минимальную напряженности поля внутри катушки.
5.2.15. В центре цилиндрической катушки длиной 1 = 500 мм и диаметром D = 60 мм при протекании по ней тока I = 2,5 А создается напряженность магнитного поля Н = 680 А/м. Определить сопротивление и длину медного провода, намотанного на катушку в один ряд, если плотность тока J = 0,5 А/мм2.
5.2.16. К обмотке катушки, имеющей w = 500 витков, приложено постоянное напряжение U = 27 В. Чему будет равна магнитодвижущая сила (м.д.с.) катушки, если ее сопротивление составляет R = 4 Ом? Определить плотность тока в проводе обмотки, если сечение провода равно S = 2,5 мм2.
5.2.17. На кольцевой однородный магнитопровод намотана намагничивающая обмотка с числом витков w = 100. Наружный диаметр кольца D = 90 мм, внутренний диаметр d = 50 мм, его поперечное сечение толщиной 30 мм. Определить магнитный поток и напряженность магнитного поля в магнитопроводе, выполненного из ферромагнитного материала, имеющего = 250 при токе намагничивающей катушки 10 А.
5.2.18. В центре цилиндрической катушки длиной l = 350 мм и диаметром d = 12 мм создается напряженность магнитного поля Н = 6000 А/м. Определить ток в катушке, ее сопротивление и магнитный поток, если известно, что катушка намотана в один ряд медным изолированным проводом диаметром d = 0,25 мм и сечением S = 0,0416 мм2.
5.2.19. Определить магнитный поток Ф и магнитную проницаемость μ стального сердечника цилиндрической катушки длиной l = 800 мм и диаметром d = 40 мм, имеющей w = 200 витков, если при токе I = 1,0 А в центре цилиндрической катушки создается магнитная индукция В = 0,68 Тл.
5.2.20. Для цилиндрической катушки задано значение намагничивающей силы Fm = 2000 А. Катушка намотана в один ряд изолированным медным проводом, диаметром d = 0,2 мм, и имеет w = 1250 витков. Определить напряженность поля в центре катушки, магнитную индукцию, ток катушки и необходимую длину катушки для двух случаев: а) катушка без сердечников; б) катушка со стальным сердечником ( = 180).
5.2.21. На кольцевой однородный магнитопровод намотана намагничивающая обмотка с числом витков w = 150. Наружный диаметр кольца D = 130 мм, внутренний диаметр d = 90 мм, его поперечное сечение круглое. Определить магнитный поток, магнитное сопротивление и напряженность поля в магнитопроводе, если он выполнен из ферромагнитного материала и имеет индукцию В = 1,7 Тл. Ток намагничивающей обмотки составляет I = 5 А.
5.2.22. Магнитопровод имеет две обмотки, причем число витков первой обмотки составляет 500 витков, а второй − 300 витков. Определить напряженность магнитного поля, если токи в обмотках одинаковы и равны I = 2 А, а длина средней силовой линии магнитного поля равна l = 0,2 м. Задачу решить для случаев одинакового и противоположенного направлений токов в обмотках.
5.2.23. При изменении напряженности магнитного поля Н в ферромагнитном магнитопроводе от 1000 А/м до 2000 А/м индукция В линейно увеличилась от 0,9 Тл до 1,1 Тл. Определить диапазон изменения магнитного сопротивления и индуктивности катушки с числом витков w = 50, намотанных на магнитопровод, если его длина и сечение соответственно l = 0,5 м и S = 0,03 м2.
5.2.24. Катушка намотана на цилиндрический магнитопровод диаметром D = 80 мм и длиной l = 40 мм. Относительная магнитная проницаемость = 400. Сколько метров провода необходимо для получения индуктивности катушки L = 1 мГн при однослойной обмотке?
5.2.25. Катушка с ферромагнитным магнитопроводом имеет площадь поперечного сечения магнитопровода S = 0,05 м2 и число витков w = 40. Индуктивность катушки составляет 250 мГн при длине магнитопровода l = 0,1 м. Определить относительную и абсолютную проницаемости магнитопровода.
5.2.26. Магнитный поток в магнитопроводе катушки, по которой протекает ток I = 4 А, равен 0,25·10-3 Вб. Какое число витков на единицу длины должна иметь катушка, если сечение магнитопровода S = 5·10-3 м2, а относительная магнитная проницаемость магнитопровода = 100?
5.2.27. Какова индуктивность обмотки, имеющей w = 450 витков, если ток величиной 0,6 А создает в ней магнитный поток Ф = 0,05·10-3 Вб? Определить ток, необходимый для создания в этой катушке магнитного потока, равного Ф = 0,5·10-3 Вб.
5.2.28. Определить число витков и длину провода для намотки цилиндрической катушки, если длина катушки l = 200 мм, диаметр d = 16 мм. При токе в обмотке I = 3 А магнитный поток Ф = 0,3·10-6 Вб. Определить напряженность магнитного поля в центре катушки.
5.2.29. Обмотка электромагнита подковообразной формы с общим числом витков w = 2000 расположена на магнитопроводе, выполненного из электротехнической стали 3411 с параметрами: S = 0,001 м2, lср= 0,2 м. Найти ток в обмотке при индукции магнитного поля В = 1,8 Тл при наличии в магнитной системе воздушных зазоров δ0 = 0,05 0,1; 0,5 мм. Сечения якоря и сердечника магнитопровода считать одинаковыми.
5.2.30. Тороидальный магнитопровод, выполненный из электротехнической стали 1512, имеет диаметр средней окружности D = 0,03 м. По намагничивающей обмотке с числом витков w = 200 при отсутствии зазора протекает ток I = 1,5 А. Какой ток необходимо пропустить через обмотку, чтобы индукция в магнитопроводе при наличии в нем воздушного зазора δ0 = 0,5 мм оставалась прежней?
5.2.31. В неразветвленной магнитной цепи с длиной средней линии 0,4 м и воздушным зазором δ0 = 2 мм необходимо создать магнитную индукцию В = 1,6 Тл. Магнитопровод выполнен из электротехнической стали 1512. Определить напряженность поля в магнитопроводе и воздушном зазоре, а также величину тока в намагничивающей обмотке с числом витков w = 300. Во сколько раз магнитное сопротивление воздушного зазора выше сопротивления магнитопровода?
5.2.32. По намагничивающей обмотке с числом витков w = 150 протекает ток I = 5 А. Обмотка расположена на неразветвленном магнитопроводе, длина средней линии равна l = 0,3 м, а его сечение S = 0,001 м2. Определить магнитный поток и индукцию в цепи при наличии воздушного зазора δ0 = 0,5 мм, если магнитопровод выполнен из литой стали.
5.2.33. Тороидальный магнитопровод с длиной средней окружности l = 0,3 м и поперечным сечением S = 0,001 м2 имеет воздушный зазор δ0 = 1 мм. Какое количество витков намотано на этот магнитопровод, если по обмотке
протекает ток I = 10 А, а магнитный поток в магнипроводе Ф = 0,15·10-3 Вб? Магнитная проницаемость материала магнитопровода μ = 500.
5.2.34. В качестве материала магнитопровода катушки реле выбран ферромагнетик с μ = 400. Длина средней линии магнитопровода равна lср = 0,8 м. Во сколько раз сопротивление воздушного зазора δ0, равное 0,5 мм, больше, чем магнитное сопротивление магнитопровода? При каком зазоре эти сопротивления будут одинаковыми?
5.2.35. Магнитная проницаемость сердечника цилиндрической катушки μ = 1600. Площадь сечения катушки S = 2,8 см2 при длине lср = 5,6 см. Определить необходимое число витков катушки и величину тока для получения магнитного потока Ф = 0,02 Вб и индуктивности L = 0,4 Гн.
5.2.36. Сопротивление обмотки цилиндрической катушки с сердечником равно R = l,2 Ом. Провод – медный, диаметром d = 0,5 мм, длина сердечника lср = 200 мм. Определить индуктивность катушки, если магнитная проницаемость равна μ = 300.
5.2.37. Намагничивающая обмотка с числом витков w = 200 расположена на тороидальном магнитопроводе. Магнитопровод – квадратного сечения, изготовлен из электротехнической стали 1512, с внешним диаметром D = 0,13 м, внутренним диаметром d = 0,09 м. Определить магнитный поток и напряженность магнитного поля в магнитопроводе с зазором lср = 0,8 мм, если по обмотке протекает ток I = 4 А.
5.2.38. Обмотка электромагнита с общим числом витков w = 100 расположена на магнитопроводе, изготовленного из литой стали, с длиной средней силовой линии lср = 0,3 м. Сечение сердечника Sc = 5·10-3 м2, якоря Sя = 2·10-3 м2. Определить необходимый ток обмотки, чтобы при зазоре δ0 = 0,5 мм сила притяжения была не менее F = 6 кН.
5.2.39. Между полюсами электромагнита расположен короткозамкнутый виток площадью S = 0,025 м2 и сопротивлением R = 0,1 Ом. Какой ток потечет по короткозамкнутому витку при включении электромагнита, если время нарастания индукции до значения В = 0,5 Тл составляет 10 мc? Плоскость витка перпендикулярна магнитным силовым линиям.
5.2.40. Магнитная цепь электромагнитного реле выполнена из материала с магнитной проницаемостью μ = 800. Длина средней линии lср = 0,2 м и площадь сечения якоря и сердечника S = 5·10-3 м2. Определить усилие в магнитной цепи при рабочем токе I = 10 А в обмотке с числом витков w = 200 при замыкании и размыкании якоря, т.е при зазорах δ0 = 0 и δ0 = 10 мм.
5.2.41. В магнитопроводе сила притяжения электромагнита составила 1000 Н при магнитной индукции В = 0,1 Тл. Чему равна сила, развиваемая электромагнитом при значениях индукции В = 0,02; 0,2; 0,5 Тл ?
5.2.42. При зазоре между якорем и полюсами электромагнита в 10 мм сила притяжения была равной F = 40 Н. Чему будет равна сила притяжения электромагнита при зазорах δ0 = 1; 5; 15 мм, если ток электромагнита остался без изменения? Магнитным сопротивлением якоря и магнитопровода пренебречь.
5.2.43. Какую силу разовьет подковообразный электромагнит, если площадь поперечного сечения обоих полюсов S = 0,002 м2, а магнитная индукция В = 1,5 Тл? Определить магнитную индукцию, необходимую для создания силы притяжения F = 3000 Н.
5.2.44. Через обмотку П-образного электромагнита с зазором δ0 = 1 мм с числом витков w = 500 протекает рабочий ток I = 5 А. Магнитопровод выполнен из электротехнической стали 1512 и имеет следующие параметры: длина средней линии lср = 0,2 м; сечения якоря и сердечника одинаковы и равны S = 0,001 м2. Определить магнитный поток при заданном рабочем токе.
5.2.45. Через обмотку электромагнита с числом витков w = 400 протекает рабочий ток I = 5 А. Магнитопровод выполнен из литой стали со следующими параметрами: площадь сечения S = 0,001 м2; длина средней линии lср = 0,4 м; величина воздушного зазора составляет δ0 = 0,5 мм; сечения якоря и сердечника одинаковы. Определить тяговое усилие электромагнита при заданных значениях зазора и тока.
5.2.46. На немагнитной кольцевой каркас сечением S = 1 см2 намотано w = 1200 витков. Определить энергию магнитного поля катушки, если по катушке протекает ток I = 2,5 А, а средняя ее длина lср = 18,9 см. Как изменится энергия магнитного поля катушки и ее индуктивность, если ток уменьшить в 1,5 раза?
5.2.47. Индуктивность цилиндрической катушки L = 1,2 Гн. Сердечник катушки стальной, имеет длину l = 65 см и площадь сечения S = 200 мм2. Определить магнитный поток катушки, если энергия ее магнитного поля равна W = 85 Дж, а число витков составляет w = 500.
5.2.48. Энергия магнитного поля цилиндрической катушки равна W = 3,8 Дж. Определить индуктивность катушки и магнитную проницаемость сердечника, если ток в катушке равен I = 6 А, число витков катушки w = 150, ее длина l = 40 мм, а площадь сечения составляет 1 cм2.
5.2.49. Цилиндрическая катушка без сердечника диаметром D = 20мм и длиной 1 = 10 мм, по обмотке которой протекает ток I = 3,5 А, имеет w = 600 витков. Определить магнитный поток катушки, если энергия ее магнитного поля W = 85 Дж, а число витков составляет w = 5.
5.2.50. В катушке, имеющей 200 витков и находящейся в однородном магнитном поле, ток изменился равномерно с 16 до 3,5 А в результате линейного изменения магнитной индукции В от 0,1 до 0,05 Тл. Определить коэффициент самоиндукции катушки, если площадь ее витка равна S = 350 мм2.
5.2.51. По катушке с индуктивностью L = 0,5 Гн протекает ток I = 3,6 А.
Определить потокосцепление самоиндукции Ψ и энергию W, запасенную в катушке.
5.2.52. Энергия магнитного поля катушки W = 12,8 Дж. Определить потокосцепление самоиндукции и индуктивность катушки, если ток в ней составляет I = 6,4 А.
5.2.53. Энергия, запасенная в катушке W = 5,2 Дж. Определить ток в катушке, если ее индуктивность L = 0,3 Гн.
5.2.54. Определить взаимную индуктивность двух катушек, включенных последовательно, если при встречном включении их общая индуктивность равна L = 12 мГн, а при согласном включении катушек она составляет L = 62 мГн.
5.2.55. Две индуктивные катушки L1 и L2 соединены последовательно. При согласном включении их эквивалентная индуктивность Lэc = 0,08 Гн, при встречном Lэв = 0,0016 Гн. Определить индуктивность катушки , если = 0,025 Гн.
5.2.56. Две параллельно включенные индуктивные катушки с L1 =100 мГн и L2 = 60 мГн имеют взаимную индуктивность М = 40 мГн. Определить их эквивалентную индуктивность при согласном и встречном включении.
5.2.57. По двум индуктивным катушкам, соединенным параллельно, протекает ток I = 4,8 А. При взаимной индуктивности М = 0,01 Гн при согласном включении катушек эквивалентная индуктивность Lэc = 125,5 мГн. Определить индуктивность одной из катушек и их эквивалентную индуктивность при встречном включении, если индуктивность другой катушки равна 150 мГн.
5.2.58. Катушка, имеющая w = 140 витков, нагружена на резистор сопротивлением R = 2,5 Ом, на котором выделилась мощность Р = 0,4 Вт при изменении магнитной индукции равномерного магнитного поля на ∆В = 1 Тл за время ∆t = 0,2 с. Определить поперечное сечение катушки. Сопротивлением катушки пренебречь.
5.2.59. Энергия магнитного поля контура изменилась на 0,8 Дж при изменении тока в нем от 3 до 6,5 А. Определить время изменения тока и индуктивности контура, если ЭДС самоиндукции Е = 340 мВ.
5.2.60. Катушка обладает индуктивностью L = 1,2 Гн. Определить изменение энергии, запасенной в магнитном поле катушки, наведенную ЭДС, при линейном изменении тока в ней от 16 до 10 А за время t = 0,4 с, а также энергию магнитного поля при указанных значениях тока.
5.2.61. Определить величину тока катушки
Рис. 5.12 (рис. 5.12), если магнитная индукция в воздушном
зазоре будет равна В = 1,256 Тл при lо = 2 мм, w = 2000 витков. Потоком рассеяния и выпучиванием магнитного потока в воздушном зазоре пренебречь. Принять, что магнитная проницаемость ферромагнитного сердечника μ равна бесконечности.
5.2.62. Определить индуктивность катушки с ферромагнитным сердечником (рис. 5.13, а), кривая намагничивания которой изображена на рис. 5.13, б, если I = 0,2 A, S = 5 см2, l = 20 см, w = 1000 витков.
а) б)
Рис. 5.13
5.2.63. Определить ток в катушке тороида (рис. 5.14, а), если магнитная индукция в ферромагнитном сердечнике составляет В = 1,2 Тл. Кривая намагничивания сердечника изображена на рис. 5.14, б, l = 5 см , w = 200 витков.
а) б)
Рис. 5.14
5.3. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОНТАКТОРЫ И РЕЛЕ
5.3.1. Контактор постоянного напряжения подключен к сети напряжением 220 В и включает в сеть активно-индуктивную нагрузку с номинальным током 63 А. Выбрать главные контакты по току.
5.3.2. Выбрать по току силовые контакты магнитного пускателя, обеспечивающего включение в сеть напряжением 380 В, частотой 50 Гц, асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором при легких условиях пуска с пусковым током 55 А.
5.3.3. Выбрать силовые контакты контактора переменного напряжения по току, если он подключает к сети напряжением 380 В, 50 Гц асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором мощностью 28 кВт с номинальным током 55 А, при кратности пускового тока 5.
5.3.4. В силовую цепь включен контакт контактора постоянного тока, рассчитанный на напряжение 220 В и ток 63 А. Как следует изменить разрывную мощность силового контакта, если его включить в цепь с током 63 А и напряжением 440 В?
5.3.5. Представлены два контактора постоянного тока с различными растворами силовых контактов. У первого аппарата величина раствора составляет 10 мм, у второго – 3 мм. У какого контактора коэффициент возврата будет больше и почему?
5.3.6. Как изменится величина коэффициента возврата у контактора переменного тока, если магнитопровод его сердечника будет выполнен из ферромагнитного материала с более узкой петлей гистерезиса?
5.3.7. После включения контактора постоянного напряжения в сеть ток в катушке его электромагнита ограничивается до величины Iуд, достаточной для удержания якоря. Во сколько раз снижается при этом мощность потерь в катушке, если отношение токов удержания и срабатывания Iуд / Icp = 0,5?
5.3.8. К источнику питания с напряжением 110 В подключена катушка контактора постоянного тока. Катушка имеет сопротивление R = 1 Ом, индуктивность L = 100 мГн при числе витков w = 2000. Через какое время после включения контактора якорь магнитопровода аппарата начнет движение, если ток трогания в катушке равен 50 А?
5.3.9. Электромагнитная обмотка контактора постоянного тока КМ подключается к управляющему напряжению 220 В. Для повышения экономичности схемы при включении контактора последовательно его обмотке подсоединяется резистор Rд, ограничивающий ток (рис. 5.15). Параметры электромагнитного контактора следующие: число витков катушки w = 100; длина силовой линии l = 0,1 м; площадь сечения полюсов S = 10-5 м2; магнитопровод выполнен из стали μ = 200. Определить сопротивление добавочного резистора, если для удержания якоря достаточно усилие F = 10 Н, а сопротивление обмотки равно R = 20 Ом. На сколько уменьшатся потери мощности в обмотке контактора?
5.3.10. На сколько процентов снизится сила притяжения якоря электромагнита контактора при понижении напряжения на его катушке на 20 %, если индукция в зазоре прямо пропорциональна току катушки? Как изменится сила притяжения электромагнита контактора, если его магнитная система будет насыщенной?
5.3.11. Электромагнит контактора с длиной средней силовой линии l = 0,1 м из материала с μ = 800, площадь его полюсов S = 5·10-5 м, число витков обмотки w = 200. Определить тяговое усилие электромагнита F в крайних положениях подвижного якоря, т.е. при зазорах δ0 = 0 и δ0 = 100 мм при рабочем токе 10 А.
5.3.12. Магнитный пускатель имеет ток срабатывания Icp = 7 А при сопротивлении обмотки R = 6 Ом. Максимальный допустимый ток включения двигателя 100 А при номинальном напряжении потребителя в коммутируемой цепи 380 В. Чему равны напряжение включения магнитного пускателя и коэффициент управления Ку = Ру /Рср?
5.3.13. Магнитопровод магнитного пускателя с длиной средней силовой линии l = 0,1 м выполнен из материала с μ = 500. При замыкании якоря создается тяговое усилие F = 250 Н, ток при этом равен I1 = 2 А. Какой ток I2 надо пропустить через обмотку магнитного пускателя, чтобы при зазоре δ = 10 мм тяговое усилие осталось прежним?
5.3.14. В магнитном пускателе якорь диаметром 30 мм имеет массу 0,5 кг. Внутренний диаметр обмотки с числом витков w = 500 равен 36 мм. Какой ток надо подать на обмотку, чтобы якорь двигался с ускорением не менее а = 50 м/с², если магнитный поток создается на длине l = 0,2 м? Определить время срабатывания магнитного пускателя, если рабочий ход якоря составляет 400 мм.
5.3.15. Номинальный ток электромагнитной катушки контактора переменного напряжения составляет I = 120 мА. При включении катушки под напряжение в начальный момент времени величина тока в ней возрастает в 12 раз. На какой ток следует выбирать вспомогательные контакты контактора переменного напряжения?
5.3.16. Электромагнитное реле тока имеет следующие номинальные параметры: напряжение управления Uy = 42 В, ток срабатывания Iср = 750 мА, ток отпускания Iотп = 600 мА. Реле коммутирует нагрузку Rн = 10 Ом, подключенную к сети напряжением U = 220 В. Определить коэффициент возврата, а также коэффициент управления мощностью реле.
5.3.17. Последовательно с управляющей обмоткой реле, сопротивлением
R = 50 Ом, подключен переменный резистор R = 0 − 100 Ом. Определить диапазон изменения тока и напряжения обмотки, если управляющее напряжение 42 В. При каком соотношении сопротивлений в обмотке будет выделяться максимальная мощность?
5.3.18. Ток срабатывания реле постоянного тока с сопротивлением обмотки Ro = 50 Ом составляет Iср = 0,84 А. Максимальный допустимый ток контактных пар Iм = 5 А при коммутации нагрузки с напряжением U = 220 В. Какое напряжение нужно подать на управляемую цепь при ее сопротивлении Ry = 50 Ом? Чему равны напряжение срабатывания и коэффициент управления мощностью?
5.3.19. Ток срабатывания электромагнитного реле равен Iср = 500 мА. В обесточенном состоянии якорь находится на расстоянии l мм от сердечника катушки индуктивности активной площадью S = 2·10-4 м2 и числом витков w = 250. Определить минимальное тяговое усилие реле Fмин.
5.3.20. Магнитопровод электромагнитного реле выполнен из материала с магнитной проницаемостью μ = 100. Катушка реле имеет 250 витков, среднюю длину силовой линии l = 0,05 м и активную площадь S = 2·10-4 м. Определить усилие удержания реле и минимальное тяговое усилие якоря при величине зазора δ = 1 мм, если ток срабатывания равен Icp = 0,5 A.
5.3.21. Электромагнитное реле постоянного тока с тремя контактными парами имеет мощность управления Ру = 0,5 Вт, мощность коммутируемой цепи равна Рк = 500 Вт. Определить номинальные токи в управляющей и коммутируемых цепях, если они подключены к источнику напряжения U = 127 В, а сопротивление обмотки составляет Rо = 500 Ом.
5.3.22.Магнитопровод электромагнитного реле выполнен из материала с магнитной проницаемостью μ = 500. Катушка реле имеет w = 500 витков, среднюю длину l = 0,05 м и активную площадь S = 2·10-4 м. Каково усилие удержания якоря при токе срабатывания Icp = 50 мА?
5.3.23. В поляризованном реле имеются две обмотки управления. Ток срабатывания реле равен ±100 мА, число витков в каждой обмотке составляет w = 500. Якорь в обесточенном состоянии находится посередине на расстоянии ± 1 мм от полюсов сердечника площадью S = 2·10-4 м2. Определить зону нечувствительности, если усилие трогания якоря равно 0,5 Н.
5.3.24. В электромагнитном реле усилие, создаваемое противодействующей пружиной, равно F = 0,5 Н. Число витков обмотки реле w = 100, активное сечение магнитопровода S = 2·10-4 м2. Определить время срабатывания реле, если ток срабатывания равен 1,5 А. Масса якоря 10 г. Рабочий ход якоря равен 1 мм.
5.3.25. Поляризованное реле, рассчитанное на напряжение срабатывания Ucp = 42 В, необходимо использовать в сети напряжением U = 220 В. Какое добавочное сопротивление следует включить последовательно с обмоткой сопротивлением R = 100 Ом?
5.3.26. Катушка электромагнитного реле переменного тока имеет напряжение U = 220 В и сопротивления: активное R = 1,3 кОм, индуктивное X = 5,3 кОм. Во сколько раз ток срабатывания больше рабочего тока катушки?
5.3.27. В электромагнитном реле постоянного тока активное сопротивление катушки равно R = 100 Ом, ее индуктивность L = 1 Гн. Найти ток и активную мощность катушки, если напряжение срабатывания Ucp = 24 В. Определить время срабатывания электромагнитного реле.
5.3.28. Активное сопротивление катушки реле переменного тока равно R = 10 Ом, ее индуктивность L = 50 мГн. С целью снижения напряжения на катушке реле последовательно катушке включается резистор Rд. Определить его наибольшее сопротивление, если ток катушки реле должен быть не ниже 100 мА.
5.3.29. Как зависит м.д.с. обмотки электромеханического реле постоянного тока от способа укладки обмоточного провода в катушке, если его диаметр заранее задан?
5.3.30. В каком случае токовая нагрузка в силовых контактах магнитного пускателя будет больше: а) при пуске асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором; б) при отключении работающего асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором?
5.3.31. Как должен измениться диаметр провода катушки реле постоянного напряжения и потребляемая им мощность из сети при неизменном окне электромагнитной катушки, если ее напряжение питания будет увеличено?
5.3.32. Как влияет изменение натяжения противодействующей пружины на величину тока трогания и времени трогания в электромеханическом реле постоянного напряжения? Приведите характеристики управления "вход - выход" для указанного типа реле при двух значениях натяжения противодействующей пружины.
5.3.33. Поясните принцип действия герконового реле. Укажите, из какого материала изготавливаются контактные пластины герконов. В чем состоит принципиальное отличие таких контактных электрических аппаратов, как геркон, герсикон, гезакон? Назовите области их применения.
5.3.34. Поясните, почему наличие короткозамкнутого витка в конструкции электромагнитного реле времени приводит к увеличению времени срабатывания и отпускания реле. Назовите плавный и грубый способы регулирования выдержки времени с электромагнитным замедлителем.
5.3.35. В каком случае в электромагнитном реле времени выдержка времени при отключении больше: а) при использовании специального короткозамкнутого витка в виде гильзы, размещенного на магнитопроводе реле; б) при закорачивании самой обмотки управления электромагнитного реле?
5.3.36. Как влияет на величину коэффициента возврата реле напряжения постоянного тока: а) увеличение конечного зазора между якорем и сердечником при постоянстве начального зазора; б) увеличение начального зазора при постоянстве величины конечного зазора; в) увеличение начального натяжения возвратной пружины при неизменных значениях величины зазоров?
5.3.37. В чем состоит принципиальное отличие двухпозиционного поляризованного реле напряжения от двухпозиционного реле с преобладанием, трехпозиционного поляризованного реле? Поясните понятия одностабильного и двухстабильного реле.
5.3.38. Чем объяснить применение в силовых и во вспомогательных контактах магнитного пускателя контактов мостикового типа?
5.3.39. В каком случае ток в катушке электромагнита магнитного пускателя будет больше: а) при втянутом якоре магнитопровода; б) при наличии в магнитопроводе воздушного зазора?
5.3.40. Какие меры следует предусмотреть, если контактор постоянного тока на номинальный ток Iн = 250 А размещен в шкафу? Как изменится его допустимый ток через силовой контакт, если аппарат работает более 8 часов в длительном режиме?
5.3.41. С какой целью магнитопровод электромагнитного реле времени изготовляют цельным с малым удельным электрическим сопротивлением и малой коэрцетивной силой Нс?
5.3.42. Какие функции выполняет реле максимального тока? Почему это реле должно иметь высокий коэффициент возврата, и чему он равен? Как регулируется уставка максимального токового реле? Почему удваивается ток срабатывания при переключении обмоток реле максимального тока с последовательного соединения на параллельное соединение?
5.3.43. Поясните принцип действия индукционного реле с диском. Дайте определение ЭДС трансформации и ЭДС генерации. Может ли создавать вращающий момент на диске индукционной системы один магнитный поток?
5.3.44. В цепи постоянного тока, в которую включен контакт промежуточного реле, возросла величина индуктивности L. Как при этом следует изменить предельную мощность контакта реле: а) оставить той же; б) увеличить; в) уменьшить? Поясните принятое решение.
5.3.45. Как изменится время срабатывания электромагнитного реле постоянного напряжения, если суммарное активное сопротивление в цепи катушки его электромагнита уменьшится за счет увеличения сечения обмоточного провода при неизменном значении индуктивности обмотки L?
5.3.46. Как влияет величина индуктивности цепи электромагнитной катушки промежуточного реле постоянного напряжения на время трогания и время включения его электромагнита при условии, что величина активного сопротивления его катушки остается постоянной?
5.3.47. В каком случае величина переходного сопротивления силового электрического контакта контактора, выполненного из меди, при неизменном натяжении контактной пружины будет больше: а) при температуре контакта 65 °С ; б) при температуре 110 °С, и почему?
5.3.48. Как изменится среднее значение тягового усилия электромагнита F
в реле переменного напряжения, если на его магнитопроводе с целью устранения вибрации якоря поместить короткозамкнутый виток?
5.3.49. Как изменится электромагнитная энергия катушки управления контактора постоянного тока: при увеличении числа витков в катушке; при уменьшении величины тока, протекающего по катушке; с ростом индуктивности катушки; при уменьшении магнитного потока в магнитопроводе аппарата?
5.3.50. В сеть переменного напряжения 220 В включена катушка электромагнита реле, выполненная из медного провода. Изменится или нет мощность, подводимая к катушке, по мере повышения ее температуры?
5.3.51. Как наиболее оптимально должна располагаться тяговая характеристика контактора или магнитного пускателя по отношению к противодействующим характеристикам?
5.4. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ ЗАЩИТЫ
5.4.1. Плавкий предохранитель отключается при токе I = 20 А через 2 с. При каких токах предохранитель расплавится через 0,1; 0,5 и 1 с?
5.4.2. Выбрать номинальный ток плавкой вставки предохранителя для защиты линии, питающей асинхронный электродвигатель с пусковым током 55 А и легкими условиями пуска.
5.4.3. Выбрать номинальный ток плавкой вставки для станка, главный двигатель которого имеет Iном1 = 21,5 A, Iп1 = 161,3 А, вспомогательные двигатели имеют Iном2 = 2,8 А, Iном3 = 0,4 А. Напряжение сети 380/220 В. Выбор произвести для случая, когда все двигатели работают одновременно.
5.4.4. В сеть переменного тока напряжением 380 В подключены три асинхронных электродвигателя с короткозамкнутыми роторами мощностью 5,5; 7,5 и 10 кВт. Кратность пусковых токов у всех двигателей одинакова и равна 5. Номинальные токи двигателей соответственно равны 14,5 А; 20 А; 26,3 А. Рассчитать и выбрать предохранители, обеспечивающие защиту от токов короткого замыкания всех трех двигателей.
5.4.5. Произвести расчет и выбор плавкой вставки предохранителя в цепи якоря двигателя постоянного тока, работающего в повторно-кратковременном режиме с ПВ = 40%. Исходные данные для расчета: номинальное напряжение Uном = 220 В, номинальный ток Iном = 25,4 А.
5.4.6. Произвести расчет и выбор плавкой вставки предохранителей для защиты трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором, работающего в длительном режиме. Исходные данные электродвигателя: номинальное напряжение Uном = 380 В, номинальный ток Iном = 68 А.
5.4.7. Произвести расчет и выбор плавкой вставки предохранителей для защиты от токов коротких замыканий трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором при условии реализации тяжелого пуска и длительного режима работы. Кратность пускового тока для данного электродвигателя равна 6. Исходные данные электродвигателя: номинальное напряжение Uном = 380 В, номинальный ток Iном = 205 А.
5.4.8. Выбрать номинальный ток плавкой вставки предохранителей для станка, главный двигатель которого имеет номинальный ток Iном = 205 А. Кратность пускового тока равна 5. Вспомогательные двигатели имеют Iном2 = 21,5 А, Iном3 = 2,8 А. Напряжение сети 380 В. Двигатели − трехфазные асинхронные с короткозамкнутыми роторами. Выбор следует произвести для двух случаев: а) когда работает лишь главный двигатель; б) когда все три электродвигателя работают одновременно.
5.4.9. Трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, номинальной мощностью Рн = 10 кВт, номинальным током Iном = 21,5 А обеспечивает тяжелый пуск. Кратность пускового тока 4,5. Исходя из имеющихся параметров двигателя, рассчитать значение номинального тока плавкой вставки предохранителей, используемых для защиты электродвигателя от токов короткого замыкания.
5.4.10. Цепь управления двигателем постоянного тока с независимым возбуждением насчитывает две катушки контакторов, три катушки реле времени, две катушки промежуточных реле с номинальными токами соответственно: 0,35 А; 0,2 А; 0,15 А. Рассчитать и выбрать плавкие вставки предохранителей для защиты цепи управления от токов короткого замыкания, полагая, что указанные электрические аппараты некоторое время могут быть под напряжением одновременно.
5.4.11. Выбрать уставку теплового расцепителя автоматического выклю- чателя для защиты линии питания металлорежущего станка, электродвигатели D1, D2, D3 которого имеют токи: Iном1 = 21,5 А (Iп1 = 161,3 А), Iном2 = 2,8 А, Iном3 = 0,4 А. Автомат установлен в закрытом шкафу.
5.4.12. Выбрать уставки теплового и электромагнитного расцепителей автоматического выключателя для защиты линии питания асинхронного двигателя с номинальным током Iном = 21 А и пусковым током IП = 157 А. Номинальные значения тока уставок автомата 16, 20, 25, 40, 50, 63, 80 и 100 А. Ток электромагнитного расцепителя Iэ.р. = 12 I т.р.
5.4.13. Выбрать уставки теплового расцепителя автоматического выключателя, установленного в закрытом шкафу и предназначенного для защиты двухпроводной цепи управления с расчетными токами 11,5 А; 21 А и 30 А. Номинальные значения уставок тепловых расцепителей 16, 20 ,25, 40 и 50 А.
5.4.14.Для защиты цепи используется автоматический выключатель с комбинированным расцепителем. Почему при коротком замыкании в цепи срабатывает не тепловой, а электромагнитный расцепитель автомата?
5.4.15. Какой вид электрической защиты может быть реализован с помощью магнитного пускателя или реле напряжения переменного тока? Для какой цели используется такой вид электрической защиты? Приведите электрические схемы.
5.4.16. Рассчитать и выбрать параметры и тип трехполюсного электротеплового реле, включенного в фазные цепи трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, для защиты от тепловой перегрузки. Электродвигатель имеет следующие данные: номинальное напряжение Uн = 380 В, номинальный ток Iн = 16 А. При каком значении тока двигателя сработают тепловые реле спустя 20 минут после перегрузки двигателя?
5.4.17. Назовите электрические аппараты, с помощью которых может быть реализована максимальная токовая защита. Приведите электрические схемы.
5.4.18. С помощью каких электрических аппаратов можно реализовывать тепловую защиту по перегрузке трехфазного асинхронного электродвигателя, если он работает в повторно-кратковременном режиме? Приведите электрические схемы.
5.4.19. В автоматическом выключателе максимального тока (рис. 5.16, а) якорь диаметром 20 мм движется в катушке электромагнита с внутренним диаметром 40 мм и числом витков w = 50. Какой массой должен обладать якорь, чтобы автомат срабатывал при токе I = 10 А, если магнитный поток Ф создается на длине l = 50 мм?
5.4.20. В автомате минимального тока (рис. 5.16, б) якорь массой 0,8 кг, диаметром 20 мм движется в катушке электромагнита с внутренним диаметром 40 мм. Какое число витков должно быть у обмотки электромагнита, чтобы автомат срабатывал при снижении тока до 5 А, если магнитный поток Ф создается на длине 100 мм ?
а) б)
Рис. 5.16
5.4.21. На рис. 5.17 приведена схема отключения силовой цепи с по мощью двух промежуточных реле. По ясните работу схемы и найдите необхо димый коэффициент трансформации тока, если номинальный ток реле S1 ра вен I = 200 мА, а допустимый ток в цепи – 20 А и 60 А.
5.4.22. В фазные цепи трехфазного асинхронного электродви гателя с короткозамкнутым ротором включены два электротепловых реле. Электродвигатель имеет следующие номинальные данные: мощность Рн = 10 кВт, напряжение Uн = 380 В, ток Iн = 28 А. Определите, при каком токе сработают выбранные тепловые реле в случае перегрузки электродвигателя на 120% от номинальной нагрузки через 20 минут.
5.4.23. С помощью каких электрических аппаратов возможно осуществление минимальной токовой защиты в цепи постоянного тока? Приведите электрические схемы.
5.4.24. Поясните назначение и принцип действия позисторной защиты, которая применяется для защиты асинхронных электродвигателей. В чем состоит отличие позисторной защиты от электротепловой?
5.4.25. В чем состоит смысл понятия "пограничный ток" плавкой вставки предохранителя? Почему расчет сечения плавкой вставки предохранителя производится по значению пограничного тока?
5.4.26. Почему плавкие вставки предохранителей из медной проволоки не обеспечивают защиту электрической цепи от небольших длительных перегрузок?
5.4.27. Каковы преимущества фигурной плавкой вставки предохранителя по сравнению с плавкой вставкой постоянного сечения?
5.4.28. Почему в засыпных плавких предохранителях применяют несколько параллельно включенных плавких вставок? Из какого материала следует изготавливать плавкие вставки для быстродействующих предохранителей? Как влияет наличие в корпусе предохранителя наполнителя (кварцевого песка) на время срабатывания плавкой вставки предохранителя?
5.4.29. Приведите основные материалы, применяемые при изготовлении трубчатых (разборных), наполненных и пробочных плавких предохранителей. Какие из этих предохранителей допускают свою замену под напряжением?
5.4.30. Время срабатывания расцепителя автоматического выключателя обычно пропорционально протекающему через него току. При каких токах расцепитель отключается через 0,2; 0,5; 1 с, если при токе I = 50 А он срабатывает через 0,8 с?
5.4.31. Какие виды электрических защит могут быть реализованы с помощью автоматических выключателей низкого напряжения? Приведите электрические схемы. Почему в автоматическом выключателе с комбинированным расцепителем при возникновении короткого замыкания в цепи, защищаемой этим аппаратом, срабатывает не тепловой, а электромагнитный расцепитель?
PAGE 120