.1.16 Какая мощность расходуется в соединительных проводах если напряжение и ток потребителя составляют со.

Работа добавлена на сайт samzan.net:

1 Вопросы теории электрических аппаратов. Качественные задачи

Задача 1.1.16

Какая мощность расходуется в соединительных проводах, если напряжение и ток потребителя составляют соответственно 112 В и 5 А? Потребитель подключен к источнику с ЭДС и внутренним сопротивлением Rвн =0,5 Ом.

Решение:

На рисунке 1 представлена схема источника ЭДС, соединительных проводов и потребителя.

Рисунок 1 Схема источника ЭДС, соединительных проводов и потребителя.

Мощность, расходуемая в соединительных проводах, определяется по следующей формуле:

                                                         Рпр=Рист + Рпот ,                                                    (1.1)

где Рист – мощность источника ЭДС,

Рпот – мощность потребителя.

Определим мощность и сопротивление Rпот потребителя:

                                           Рпот = Uпот ∙I = 112∙5=560 Вт,                                           (1.2)

                                         Rпот = Uпот / I = 112 / 5 = 22,4 Ом.                                      (1.3)

Определим напряжение и мощность источника ЭДС:

                                           Uист = I∙(Rпот + Rвн) = 5∙(22,4+0,5) = 114,5 В,                              (1.4)

Рист = Uист ∙I = 114.5∙5 = 572,5 Вт.

Тогда мощность, расходуемая в соединительных проводах, равна:

Рпр = 572,5 – 560 = 12,5 Вт.

Задача 1.2.23

Два параллельных провода укреплены на изоляторах, расстояние между l ними равно 1,5 м. По ним проходят токи I1 = I2 = 150 А в одном направлении. Определить значение и направление силы действующей на любой изолятор, если расстояние между проводами а = 50 мм.

Решение:

Рисунок 2 Два параллельных провода с током

Проводник 1 с током I1 создает в месте расположения проводника 2 индукцию (по правилу правого винта) (рисунок 2). По правилу левой руки определяем направление силы F12. Соответственно находим направление силы F21. Определяем значение силы F21 по следующей формуле:

Н. (1.5)

Задача 1.3.20

На каком принципе основано гашение дуги постоянного и переменного тока при использовании дугогасительных устройств диференционными решетками? Определите число металлических пластин решетки дугогасительного устройства аппарата постоянного тока, используемого для гашения дуги, возникающей на силовых контактах аппарата при напряжении U = 440 В.

Решение:

В основе принципа действия заложено использование около электродного падения напряжения , в электрических аппаратах постоянного тока и около катодной прочности на переменном токе.

Зона горения электрической дуги на постоянном и переменном токе ,покрывается дугогасительной  решеткой  ,задачей которой разбить дугу на короткие дуги .

Электрическая дуга под воздействием магнитного поля двигается в верх по ферромагнитным пластинам ,с помощью которых дуга разбивается на ряд коротких дуг.

При постоянном токе на каждой пластине решетки образуется свой анод катод .Падение напряжения на каждой пластине составляет 20-25 В .При большем количестве пластин удается поднять ВАХ вверх и обеспечить гашение дуги на постоянном токе .

Для того, чтобы на дуге не образовались жидкие мостики расстояние между ними не должно быть больше 2 мм, а число пластин вычисляется по флрмуле:

                                               n = U / 25 = 440 / 25 ≈ 18 пластин.                                   (1.6)

Недостаток ,в дугогасительной  решетке ,является прогарание пластин при токах более 600 А – в повторно кратковременных режимах . Для уменьшения коррозии пластин ,их покрывают медью ,или цинком .

Благодаря высокой восстанавливающей  прочности дуги переменного тока ,число пластин в дугогасительных  решетках на переменном токе в 7,8 раз меньше чем в подобных решетках на постоянном токе .

Несмотря на быстрое гашение дуги ,при частых коммутациях номинального переменного тока ,пластины дугогасительных  решеток нагреваются за счет вихревых токов до высокой температуры .В связи с этим число включений и отключений в час у контакторов переменного тока с дугогасительной  решеткой обычно не превышает 600 . В высоковольтных аппаратах (5-10 кГц) в ферромагнитных пластинах дугогасительной  решетки наводятся вихревые токи ,под действием которых создаются магнитные поля ,которые не втягивают ,а отталкивают горящую дугу от решетки ,такие же силы возникают в случае использовании латунных пластин .

Применение дугогасительных  решеток на переменном токе целесообразно при частотах не выше 2 кГц .

Задача 1.4.20

Наведенная ЭДС в катушке с числом витков w при некоторой скорости изменения магнитного потока, равна Е. Скорость изменения магнитного потока увеличилась в двое. Как изменится при этом наведенная ЭДС?

Решение:

Наведенная ЭДС катушки с числом витков w вычисляется по формуле:

                                                            ,                                                          (1.7)

где  – скорость изменения магнитного потока.

При изменении скорости магнитного потока вдвое:

,

где  = 2∙.

Тогда отношение наведенных ЭДС катушки будет равно

.

То есть наведенная ЭДС катушки при увеличении скорости магнитного потока вдвое так же увеличится вдвое.

Задача 1.4.52

Изменится ли амплитуда переменного магнитного потока и ЭДС катушки со стальным сердечником, если увеличить напряжение катушки при неизменной частоте? Активным сопротивлением катушки и потоками рассеивания пренебречь. Как изменятся потери мощности в стальном сердечнике и ЭДС самоиндукции катушки, включенной в сеть переменного тока, если увеличить напряжение на катушке при неизменной частоте?

Решение:

Амплитуда переменного магнитного потока и ЭДС катушки со стальным сердечником электромагнита постоянного тока при увеличении напряжения катушки не изменятся, а на переменном токе – увеличатся.

Потери мощности в стальном сердечнике катушки, включенной в сеть переменного тока, при увеличении напряжения на катушке и неизменной частоте увеличатся, так как петля гистерезиса увеличивается по площади, что ведет за собой увеличение мощности на ее перемагничивание.

2 Разработка и графическое изображение электрических схем на основе предложенного набора электрических и электронных аппаратов

Задача 2.16.

Разработайте и приведите электрическую схему отключения сигнальной лампы от источника питания, постоянного тока  с напряжением  24 В с выдержкой времени от электромагнитного реле времени. Для включения  и отключения реле времени от питающей сети необходимо использовать двухкнопочную станцию управления.

Решение:

Время срабатывания реле с электромагнитным замедлением очень мало, т.к. постоянная времени мала из-за большого рабочего зазора, и трогания реле происходит при большом значении МДС обмотки. МДС трогания значительно меньше установившегося значения. Это время составляет 0,05-0,2 сек. при наличие к.з. витка  и 0,02-0,05 при его отсутствии, таким образом, возможности электромагнита ограничены. Поэтому   используется специальные схему включения электромагнитного реле.

Вот одна из них:

Рисунок 3 Схема для увеличения выдержки времени

На базе этой схемы можно привести требующую схему отключения сигнальной лампы.

Рисунок 4 Электрическая схема отключения сигнальной лампы от источника питания, постоянного тока с напряжением 24 В с выдержкой времени от электромагнитного реле времени

Обмотка реле времени КТ все врямя подключена к питающему напряжению сети 24в. через размыкающий контакт промежуточного реле КL. При подаче напряжения на обмотку KL последнее размыкает свой контакт и обесточивает реле КТ. Якорь КТ отпадает и его размыкающие контакты срабатывают с необходимой выдержкой времени, обусловленной временем срабатывания реле KL и временем отпускания КТ, таким образом происходит задержка по времени отключения сигнальной лампы HL. Т.к. контакт КТ находится в её цепи и срабатывает с указанной раньше задержкой времени. Обмотка промежуточного реле KL подключается к сети через контакты кнопкой управления SB1 и SB2 При нажатии кнопки SB2 напряжение на обмотку реле подается через замкнутые контакты кнопки SB1. При этом замыкаются  нормальноразомкнутые контакы включенные параллельно с кнопкой SB2, что препятствует отключению реле KL от питающей сети при отпускании кнопки SB2. При нажатии кнопки SB1 цепь реле размыкается и размыкается контакт KL.

Задача 2.52

Приведите графическое и буквенное обозначения: однофазного трансформатора с тремя вторичными обмотками; трехфазного двухобмоточного трансформатора по схеме "∆–Υ"; дросселя насыщения с прямоугольной петлей гистерезиса; воздушного реактора; ненасыщающегося с магнитодиэлектрическим магнитопроводом.

Решение:

Рисунок 5 Однофазный трансформатор с тремя вторичными обмотками

Рисунок 6 Схема трехфазного двухобмоточного трансформатора по схеме "∆–Υ"

Рисунок 7 Схема дросселя насыщения с прямоугольной петлей гистерезиса

Рисунок 9 Схема ненасыщающегося с магнитодиэлектрическим магнитопроводом

Рисунок 10 Схема воздушного реактора

3 Расчет и выбор электрического аппарата и его элементов

Назвать электрические аппараты используемые в приведенной электрической схеме. Пояснить принцип работы электрической схемы.

Задача 3.28

Рисунок 11 Схема пуска асинхронного двигателя с фазным ротором в две ступени

Решение:

На данной схеме представлены следующие электрические аппараты:

1.  М – асинхронного двигателя с фазным ротором;
2.  KL – промежуточное реле с силовыми контактами без дугогасительного устройства и с вспомогательными контактами;
3.  SB1 – кнопка стоп;
4.  SB2 – кнопка пуск;
5.  КТ1, КТ2 – реле времени с отчетом уставки времени при отключении;
6.  КУ1, КУ2 – реле ускорения с силовыми контактами без дугогасительного устройства и с вспомогательными контактами;
7.  R1, R2 – пусковые резисторы.

Данная схема осуществляет пуск асинхронного двигателя с фазным ротором в две ступени. При нажатии кнопки SВ2 промежуточное реле KL запитывается, замыкаются его вспомогательные контакты KL, шунтируя кнопку SВ2, обесточивая реле времени КТ1 и подготавливая к запитыванию реле ускорения КУ1. Силовые контакты KL, замыкаясь, подают напряжение на обмотки статора асинхронного двигателя М. Двигатель начинает разгоняться на первой искусственной механической характеристике с полностью введенным сопротивлением R1 + R2. После отчета уставки времени реле КТ1, его нормальнозамкнутый контакт КТ1 замкнется и подаст напряжение на реле ускорения КУ1. Его силовые контакты зашунтируют пусковой резистор R1, и двигатель перейдет на вторую искусственную механическую характеристику. Вспомогательный контакт КУ1 обесточит реле времени КТ2, которое начнет отчет времени. После окончания уставки времени реле КТ2, его нормальнозамкнутый контакт КТ1 замкнется и подаст напряжение на реле ускорения КУ2. Его силовые контакты зашунтируют пусковой резистор R2, и двигатель перейдет на естественную механическую характеристику. При нажатии на кнопку стоп промежуточное реле KL обесточится, размыкая свои силовые контакты и обесточивая обмотку статора асинхронного двигателя М. Двигатель начинает торможение на самовыбеге с полностью введенным в цепь ротора пусковым сопротивлением.

Задача 3.57

Рисунок 12 Схема сигнализации

Решение:

На данной схеме представлены следующие электрические аппараты:

1.  SB1 – нормальнозамкнутая кнопка;
2.  SB2, SB3 – нормальнозамкнутые кнопки с механически связанными ключами;
3.  S – ключ;
4.  КМ1, КМ2 –  электромагнитное реле;
5.  SQ1 – путевой выключатель;
6.  HL1, HL2 – лампы сигнализации.

При включении ключа S катушки реле КМ1, КМ2 запитываются и замыкают свои контакты, подавая питание на лампы сигнализации HL1, HL2. При срабатывании путевого выключателя обесточится реле КМ2, которое отключит лампу сигнализации HL2. Кнопки SB2, SB3 служат для синхронизации действия операторов(наладчиков). При нажатии хотя бы на одну из этих кнопок обесточится реле КМ1, которое отключит лампу сигнализации HL1. При одновременном нажатии на кнопки SB2, SB3 реле КМ2 запитывается и включает лампу сигнализации HL2.

4 Изучение и анализ электрических схем, выполненных на базе электрических аппаратов и электрических машин

Задача 4.1.6

Определить сопротивление резистора, обмотка которого выполнена из нихромового провода D = 0,1 мм, намотанного в один ряд виток к витку на керамический каркас длинной l=10 мм и диаметром d=4 мм. Как изменится сопротивление резистора при двухрядной намотке его обмотки?

Решение:

Сопротивление резистора определим по формуле:

                                                           ,                                                             (1.10)

где  ρ – удельное сопротивление нихрома равное 0,13∙10-6 Ом∙м;

 L – длина провода;

 S – площадь сечения провода.

Определим площадь сечения провода

                                          м2,                         (1.11)

Определим количество витков

                                               n = l / D = 10 / 0.1 = 100 витков.                                     (1.12)

Определим длину провода L

м.

мкОм.

Задача 4.2.6

Внутри медного прямолинейного проводника,по которому протекает ток I=150 A на расстоянии l=1,5 мм от оси проводника индукция магнитного поля равна  B=0,004Тл.Определить площадь сечения S проводника и

плотность тока в нём.

Решение:

Магнитное поле толстого длинного провода с током на расстоянии l от оси провода, при условии, что l меньше радиуса проводника, находится по формуле:

                                                               ,                                                               (1.8)

где  j – плотность тока,

µ0 – магнитная постоянная, равная 4∙π∙10-7 Гн/м.

Находим отсюда плотность тока:

,

 

Далее находим площадь сечения проводника по формуле:

                                             S=I /j = 150 / 4∙106 =3,75∙10-5 м2                                           (1.9)

Задача 4.4.19

Для защиты цепи используется автоматический выключатель с комбинированным расцепителем. Почему при коротком замыкании в цепи срабатывает не тепловой, а электромагнитный расцепитель автомата?

Решение

До момента воздействия на механизм свободного расцепепления якорь расцепителя обычно преодолевает значительный свободный ход (5-10 мм). Расцепление происходит за счет удара, в котором основную роль играет кинетическая энергия якоря, накопленная при его движении. Обмотка электромагнита расцепителя включается последовательно с нагрузкой. Регулирование тока срабатывания может производиться за счет натяжения противодействующей пружины расцепителя или изменении числа витков обмотки. С ростом отключаемого тока растет усилие необходимое для расцепления автомата. Поэтому электромагнитный расцепитель работает при коротком замыкании, а тепловой – аналогичный по конструкции электротепловым реле, - при перегрузках до 200А.

Список литературы

1 Чунихин А.А. Электрические аппараты: Общий курс. Учебник для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1988.

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

PAGE  12

I

Uпот

Rпот

Uист

Rвн

F12

a

l

I2

F21

I1

TV

V

LL

LL

LL

1. то способ раз и навсегда ответить на все вопросы и сделать ответы общедоступными.html
2. grmotey.com- Аркадий СТРУГАЦКИЙ Борис СТРУГАЦКИЙ ОТЯГОЩЕННЫЕ ЗЛОМ ИЛИ СОРОК ЛЕТ СПУСТЯ Из десяти девя
3. Таблица всех стран мира
4. Для меня счстье дороже чем ты
5. .12.2013 среда
6. софист вначале означало мудрый искушенный знающий
7. модуль вектора [b] равен [] [b] sin ~ где ~ угол между векторами а и b; 2 вектор [b] перпендикулярен к каждому из
8. донбасской и днепровской энергосистемы 1945 организовано объединенное диспетчерское управление ДУ центра о
9. Хронология исторических событий в России XIII-XV вв
10. загрязненные незагрязненные Бытовые поверхностные Вопрос 2 Почвенный метод обезврежива
11. МІС ПРИНЦЕСА УКРАЇНИ 2014.html
12. реферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата політичних наук Одеса ~.html
13. для продажи в СССР 1950 1980 годов тот кто добывал и-или спекулировалвещами фирмо~й выменянными или
14. Одержимость её место в истории
15. Стимулирование сбыта канцелярских товаров
16. Минерально-сырьевая база Красноярского кра
17. Естественное движение населения в России
18. В каких возбудимых тканях возбуждение распространяется скачкообразно-Мякотные нервные волокна
19. варианты ~ как и прежде однако рецептура была усовершенствована таким образом что в новых продуктах Slim ctiv
20. Диагностические условия повышения адаптивности

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе