ПРИМЕРЫ ОТВЕТОВ НА ЗАДАНИЕ
ПРИМЕР ОТВЕТА НА ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ ВОПРОС Для правильного и качественного ответа следует изучить соответствую- щий материал из рекомендованной литературы. Ответ на вопрос должен быть конкретным с пояснением электрической сущности процессов, прин- ципа работы того или иного устройства. При описании полупроводникового прибора или устройства следует пояснять свой ответ электрическими схема- ми, графиками и рисунками. Необходимо раскрыть особенности работы при- боров и устройств, отметить преимущества и недостатки, рассказать о применении, классификации и маркировке. Вопрос: Объясните назначение, применение, классификацию электронных выпрямителей, зарисуйте структурную схему выпрямителя и раскройте назначение её элементов? Ответ: Электронными выпрямителями называют электронные устройства, предназначенные для преобразования энергии переменного тока в энергию постоянного тока. Выпрямители относят ко вторичным источникам питания. Их назначение обусловлено тем, что электростанции вырабатывают энергию переменного тока, а многие промышленные и бытовые электроустановки работают на постоянном токе. Они широко применяются для питания не только электронных устройств, но и двигателей постоянного тока, генера- торных установок, электрохимических установок и т. д. Выпрямители под- разделяют на однофазные и трёх- или многофазные, одно- и двухполупериодные, управляемые и неуправляемые. Структурная схема вы- прямителя содержит следующие элементы: на вход подаётся напряжение сети, на выходе получают постоянное напряжение. Трансформатор приме- няют для согласования напряжения сети с требуемым напряжением нагрузки и устранения электрической связи между цепью переменного и постоянного тока. Группа вентилей преобразует переменный ток в однонаправленный выпрямленный. Сглаживающий фильтр применяют в том случае, если нужно улучшить форму выходного напряжения. Стабилизатор напряжения ослаб- ляет влияние внешних условий, поддерживает заданное напряжение.
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ Пример 1 Для схемы, приведённой на рис. 25, а, определить эквивалентное со- противление цепи RАВ, токи в каждом резисторе и напряжение UAB, прило- женное к цепи. Заданы сопротивления резисторов и ток I4 в резисторе R4. Как изменятся токи в резисторах при: а) замыкании рубильника Р1; б) расплавлении вставки предохранителя Пр4? В обоих случаях напряжение UAB остаётся неизменным.
Решение Задача относится к теме «Электрические цепи постоянного тока». По- сле усвоения условия задачи проводим поэтапное решение, предварительно обозначив стрелкой направления тока в каждом резисторе. Индекс тока дол- жен соответствовать номеру резистора, по которому он проходит. 1. Определяем общее сопротивление разветвления R2, R3. Резисторы соеди- нены параллельно, поэтому
Теперь схема цепи принимает вид, показанный на рис 25, б. 2. Резисторы R2,3 и R5 соединены последовательно, их общее сопротивление . Соответствующая схема приведена на рис. 25, в. 3. Резисторы R2,3,5 и R4 соединены параллельно, их общее сопротивление
45
Теперь схема цепи имеет вид, приведённый на рис. 25, г. 4. Находим эквивалентное сопротивление всей цепи: . (рис.25, д). 5. Зная силу тока I4, находим напряжение на резисторе R4:
Это же напряжение приложено к резисторам R2,3 + R5 (рис. 25, б). По- этому ток в резисторе R5
6. Находим падение напряжения на резисторе R5:
Поэтому напряжение на резисторах R2 и R3,
7. Определяем токи в резисторах R2 и R3:
Применяя первый закон Кирхгофа, находим ток в резисторе R1:
8. Вычисляем падение напряжения на резисторе R1:
9. Находим напряжение UAB,приложенное ко всей цепи:
10. При включении рубильника Р1 сопротивление R1 замыкается накоротко и схема цепи имеет вид, показанный на рис. 25, е. Эквивалентное сопротивле- ние цепи в этом случае
Поскольку напряжение UAB остаётся равным 100 В, можно найти токи в резисторах R4 и R5:
46
Определим падение напряжения на резисторе R5:
Поэтому напряжение на резисторах R2 и R3
Теперь можно найти токи в резисторах R2 и R3:
Проверим правильность вычисления токов, используя первый закон Кирхгофа:
Однако
Таким образом, задача решена верно. 11. При расплавлении предохранителя Пр4 резистор R4 выключается и схема принимает вид, показанный на рис. 25, ж. Вычисляем эквивалентное сопротивление схемы:
Поскольку напряжение UAB остаются неизменным, находим токи I1 и I5:
Напряжение на резисторах R2 и R3,
Находим токи I2, I3:
Сумма этих токов равна току I1:
Пример 2 47
Активное сопротивление катушки RК=6 Ом, индуктивное ХL=10 Ом. Последовательно с катушкой включено активное сопротивление R=2 Ом и конденсатор сопротивлением ХС=4 Ом (рис.26). К цепи приложено напряже- ние U= 50 В (действующее значение). Определить: 1) полное сопротивление цепи; 2) ток; 3) коэффициент мощности; 4) активную, реактивную и полную мощности; 5) напряжение на каждом сопротивлении. Начертите в масштабе векторную диаграмму цепи.
Решение 1. Определяем полное сопротивление цепи:
=10 Ом. 2. Определяем ток:
3. Определяем коэффициент мощности цепи:
По таблицам Брадиса находим
Угол сдвига фаз
нахо- дим по синусу во избежание потери знака угла (косинус является чётной функцией). 4. Определяем активную мощность цепи:
или
48
5. Определяем реактивную мощность цепи:
или
6. Определяем полную мощность цепи:
=250 В∙А или
7. Определим падение напряжения на сопротивлениях цепи:
Построение векторной диаграммы начинаем с выбора масштаба для тока и напряжения. Задаёмся масштабом по току: в 1см – 1,0 А и масштабом по напряжению: в 1см – 10 В.Построение векторной диаграммы (рис. 27) начинаем с вектора тока, который откладываем по горизонтали в масштабе
Вдоль вектора тока откладываем векторы падения напряжения на ак- тивных сопротивлениях
Из конца вектора :
откладываем в сторону опережения вектора тока на 90° вектор падения напряжения ной на индуктивном сопротивлении дли-
Из конца вектора
откладываем в сторону отставания от вектора то- ка на 90° вектор падения напряжения на конденсаторе длиной
Геометрическая сумма векторов
полному напряжению U, приложенному к цепи.
Пример 3 Катушка с активным сопротивлением R1=6 Ом и индуктивным ХL1=8 Ом соединена параллельно с конденсатором, ёмкостное сопротивление кото- рого ХС2=10 Ом (рис. 28). Определить: 1) токи в ветвях и в неразветвлённой части цепи; 2) ак- тивные и реактивные мощности ветвей и всей цепи; 3) полную мощность цепи; 4) углы сдвига фаз между током и напряжением в каждой ветви и по всей цепи. Начертить в масштабе векторную диаграмму цепи. К цепи при- ложено напряжение U=100 В.
50
Решение 1. Определяем токи в ветвях:
2. Углы сдвига фаз в ветвях находим по синусам углов во избежание потери знака угла:
Так как
тока, так как
, то напряжение опережает ток,
. По таблицам Брадиса находим
, т.е. напряжение отстаёт от
3. Определяем активные и реактивные составляющие токов в ветвях:
4. Определяем ток в неразветвлённой части цепи:
51
=6,33 A. 5. Определяем коэффициент мощности всей цепи:
6. Определяем активные и реактивные мощности ветвей и всей цепи:
Внимание! Реактивная мощность ветви с ёмкостью отрицательная, так как . 7. Определяем полную мощность цепи:
=633 В∙А Ток в неразветвлённой части цепи можно определить значительно проще, без разложения токов на составляющие, зная полную мощность цепи и напряжение:
8. Для построения векторной диаграммы задаёмся масштабом по току: в 1 см – 2,5 А и масштабом по напряжению: в 1 см – 25 В. Построение начинаем с вектора напряжения U (рис. 29). Под углом к нему (в сторону отставания) откладываем в масштабе вектор тока , под углом (в сторону опереже- ния) - вектор тока . Геометрическая сумма этих токов равна току в нераз- ветвлённой части цепи. На диаграмме показаны также проекции векторов токов на вектор напряжения (активные составляющие ) и вектор, перпен- дикулярный ему (реактивные составляющие Ip1 и Ip2). При отсутствии кон- денсатора реактивная мощность первой ветви не компенсировалась бы и ток в цепи увеличился бы до I=I1=10 A.
52
Пример 4 В трёхфазную четырёхпроводную сеть включили звездой несиммет- ричную нагрузку: в фазу А - конденсатор с ёмкостным сопротивлением хА=10 Ом; в фазу В – активное сопротивление RВ=8 Ом и индуктивное хВ=6 Ом, в фазу С – активное сопротивление RС=5 Ом. Линейное напряжение сети Uном=380 В. Определить фазные токи, начертить в масштабе векторную диаграмму цепи и найти графически ток в нулевом проводе. Схема цепи дана на рис. 30.
53
Решение 1. Определяем фазные напряжения установки
= 2. Находим фазные токи
Здесь
Для построения векторной диаграммы выбираем масштабы по току: 1 см – 10 А и напряжению: 1 см – 100 В. Построение диаграммы начинаем с векторов фазных напряжений располагая их под углом 120° друг относительно друга (рис. 31). Ток опережает напряжение на угол 90°; ток отстаёт от напряжения на угол который определяется из выражения
Ток
совпадает с напряжением
Ток в нулевом проводе равен гео- метрической сумме трёх фазных токов. Измеряя длину вектора тока , ко- торая оказалась равной 6,8 см, находим ток
= 68 А.
Пример 5 Трёхфазный трансформатор имеет следующие номинальные характе- ристики: Sном=1000 кВ·А, Uном1=10 кВ, Uном2=400 В. Потери в стали Рст=2,45 кВт, потери в обмотках Ро. ном=12,2 кВт. Первичные обмотки соединены в треугольник, вторичные в звезду. Сечение магнитопровода Q=450 см2, ам- плитуда магнитной индукции в нём Вm=1,5 Тл. Частота тока в сети f=50 Гц. От трансформатора потребляется активная мощность Р2=810 кВт при коэф- фициенте мощности соs =0,9. Определить: 1) номинальные токи в обмотках и токи при фактической нагрузке; 2) числа витков обмоток; 3) к. п. д. трансформатора при номиналь- ной и фактической нагрузках. Решение 1. Номинальные токи в обмотках:
2. Коэффициент нагрузки трансформатора
3. Токи в обмотках при фактической нагрузке
4. Фазные э. д. с. наводимые в обмотках. Первичные обмотки соединены в треугольник, а вторичные – в звезду, поэтому, пренебрегая падением напря- жения в первичной обмотке, считаем
5. Числа витков обеих обмоток находим из формулы
Здесь
6. К. п. д. трансформатора при номинальной нагрузке 55
7. К. п. д. трансформатора при фактической нагрузке
Пример 6 Однофазный понижающий трансформатор номинальной мощностью Sном=500 В·А служит для питания ламп местного освещения металлорежу- щих станков. Номинальные напряжения обмоток Uном1=380 В, Uном2=24 В. К трансформатору присоединены десять ламп накаливания мощностью 40 Вт каждая, их коэффициент мощности . Магнитный поток в маг- нитопроводе Фm 0,005 Вб. Частота тока в сети f = 50 Гц. Потерями в транс- форматоре пренебречь. Определить: 1) номинальные токи в обмотках; 2) коэффициент нагруз- ки трансформатора; 3) токи в обмотках при действительной нагрузке; 4) чис- ла витков обмотки; 5) коэффициент трансформации. Решение 1. Номинальные токи в обмотках:
2. Коэффициент нагрузки трансформатора:
3. Токи в обмотках при действительной нагрузке:
4. При холостом ходе из формулы
Тогда
;
Числа витков обмоток находим
витков; витка.
5. Коэффициент трансформации:
Пример 7 Генератор с параллельным возбуждением (рис. 32) рассчитан на напряжение Uном= 220 В и имеет сопротивление обмотки якоря Ra= 0,08 Ом, сопротивление обмотки возбуждения Rв= 55 Ом. Генератор нагружен на со- противление Rн= 1,1 Ом. К. п. д. генератора =0,85. Определить 1) токи в обмотке возбуждения Iв, в обмотке якоря Iа и в нагрузке Iн; 2) э. д. с. генера- тора Е; 3) полезную мощность ; 4) мощность двигателя для вращения ге- нератора ; 5) электрические потери в обмотках якоря и возбуждения ; 6) суммарные потери в генераторе; 7) электромагнитную мощность
Решение 1. Токи в обмотки возбуждения, нагрузке и якоре:
2. Э. д. с. генератора
.
3. Полезная мощность
4. Мощность приводного двигателя для вращения генератора
5. Электрические потери в обмотках якоря и возбуждения:
6. Суммарные потери мощности в генераторе
7. Электромагнитная мощность, развиваемая в генераторе:
Пример 8 Электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением (рис. 90) рассчитан на номинальную мощность, Pном=10 кВт и номинальное напряжение , Uном=220 В. Частота вращения якоря 3000 об/мин. Двига- тель потребляет из сети ток . Сопротивление обмотки возбуждения RВ= 85 Ом, сопротивление обмотки якоря Rа = 0,3 Ом. Определить: 1) потребляемую из сети мощность Р1; 2) к. п. д. двигате- ля hдв; 3) полезный вращающий момент М; 4) ток якоря ; 5) противо-ЭДС в обмотке якоря Е; 6) суммарные потери в двигателе ∑Р; 7) потери в обмотках якоря Ра и возбуждения Рв.
58
Решение 1. Мощность, потребляемая двигателем из сети:
2. К. п. д. двигателя
3. Полезный вращающий момент (на валу)
4. Для определения тока якоря предварительно находим ток возбуждения
Ток якоря 5. Противо-ЭДС в обмотке якоря
6. Суммарные потери в двигателе:
7. Потери в обмотках якоря и возбуждения:
Пример 9 Трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ро- тором типа 4АР160S6У3 имеет номинальные данные: мощность Рном=11 кВт; напряжение
вого хода = 380В; частота вращения ротора коэффициент мощности ; кратность пускового момента 975 об/мин; к. п. д. кратность пуско- спо- собность к перегрузке Частота тока в сети f1 =50 Гц. Определить 1) потребляемую мощность; 2) номинальный, пусковой и максимальный моменты; 3) номинальный и пусковой токи; 4) номинальное скольжение;5) частоту тока в роторе;6) суммарные потери в двигателе. Рас- шифровать его условное обозначение. Можно ли осуществить пуск двигателя при номинальной нагрузке, если напряжение в сети при пуске снизилось на 20%? 59
Решение 1. Мощность, потребляемая из сети:
2.Номинальный момент, развиваемый двигателем:
3. Максимальный и пусковой моменты:
4. Номинальный и пусковой токи:
5.Номинальное скольжение:
6. Частоту тока в роторе:
7. Условное обозначение двигателя расшифровываем так: двигатель четвер- той серии, асинхронный, с повышенным скольжением (буква Р), высота оси вращения 160 мм, размеры корпуса по длине S (самый короткий), шестипо- люсный, для умеренного климата, третья категория размещения. 8. При снижении напряжения в сети на 20 % на выводах двигателя остаётся напряжение 0,8 . Так как момент двигателя пропорционален квадрату напряжения, то
Отсюда
что больше Мном=107,7 Н·м. Таким образом, пуск двигателя возможен. 60
Пример 10 Составить схему мостового выпрямителя, использовав один из четы- рёх диодов: Д218, Д222, КД202Н, Д215Б. Мощность потребителя =300 Вт, напряжение потребителя В. Решение 1. Выписываем из табл. параметры указанных диодов:
2. Определяем ток потребителя:
3. Определяем напряжение, действующие на диод в непроводящий период для мостовой схемы выпрямителя:
4. Выбираем диод из условий Iдоп>0,5 >0,5·1,5>0,75 А, Uобр>
>314 В. Этим усл
Популярное: Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней... Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (523)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |