Задание на контрольную работу и методические указания

К ее выполнению

 

4.2.1. Задание на контрольную работу

 

При испытаниях электрических машин находят широкое применение косвенные методы определения различных их параметров и показателей качества.

Особое значение эти методы приобретают в случаях, когда пря­мое нахождение параметров связано с определенными техническими трудностями, например значительные погрешности при измерении неболь­ших по величине вращающих моментов.

В настоящей контрольной работе рассматривается один из таких методов определения рабочих характеристик коллекторных микродвига­телей постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов, осно­ванный на данных опытов х.х. и к. з.

Вариант задания определяется последней цифрой шифра зачетной книжки.

В таблице представлены некоторые из параметров, полученных при проведении приемосдаточных испытаний коллекторных микродвига­телей серии ДПМ с возбуждением от постоянных магнитов.

Используя эти данные, необходимо:

- рассчитать и построить рабочие характеристики;

- определить параметры номинального режима, исходя из стандартного ряда частот вращения, определяемых ГОСТ 10683-63.

 

 

Номер вариан-та	U	Ra	Холостой ход	Режим пуска	nн
nо	Iao	М п	I ап
В	Ом	об/мин	А	Гсм	А	об/мин
				0,023		0,115
		35,5		0,046		0,158
				0,12		1,16
				0,063		0,42
		71,5		0,038		0,16
		76,5		0,036		0,33
			З950	0,03		0,24
				0,046		0,5
		9,4		0,105		1,25
		20,5		0,07		0,57

4.2.2. Методические указания к выполнению контрольной работы

Известно, что очень удобным инструментом при анализе рабочих свойств электрических машин являются их эквивалентные электрические схемы (схемы замещения). Посмотрим, каким образом можно представить такую схему для электродвигателей рассматриваемого типа.

Для микроэлектродвигателей с достаточной для практики точностью механические потери можно рассчитать, пользуясь следующей зависимостью [5]

 

. (1)

С другой стороны

 

, (2)

 

 

и следовательно

 

. (3)

У микромашин, имеющих сравнительно низкие магнитные нагрузки, потери в стали в основном определяются потерями от вихревых токов. Поэтому они пропорциональны или, как следует из уравнения (3), так же как и механические потери пропорциональны .

Тогда эквивалентная схема замещения микроэлектродвигателя постоянного тока может быть представлена в таком виде [5]

Рис.5

Здесь U - напряжение питания; R_а - сопротивление обмотки якоря, а Rэ, в соответствии с приведенным выше рассуждением, экви­валентно сумме потерь в стали и механических.

В микромашинах при протекании тока через щетки падение напря­жения в них можно принять постоянным. Это моделируется диодом, включенным в прямом направлении, который и определяет падение напряжения в щеточном контакте ( U_щ ).

Полезная мощность двигателя определяется мощностью, выделяемой в сопротивлении R₂. Величина последней - переменна, так как определя­ется моментом нагрузки на валу: в режиме холостого хода R₂ = , а в режиме короткого замыкания (пуск двигателя) R₂ =0.

На основании схемы замещения сопротивление эквивалентное поте­рям в стали и механическим в соответствии с уравнением равновесия ЭДС для режима холостого хода равно

 

(4)

 

Падение напряжения в щеточном контакте может быть определено из режима короткого замыкания, для которого уравнение равновесия ЭДС имеет вид

U=I _ап× . (5)

 

Величина ЭДС при W ≠ 0 определяется по общему правилу как

 

. (6)

 

 

Следовательно, пользуясь схемой замещения, можно записать следующие очевидные соотношения:

– потери мощности в двигателе

å р=р_{эл а}+(р_мх+р_ст)=

– мощность им потребляемая

× × ; (7)

 

 

– полезная мощность

; (8)

– коэффициент полезного действия

× . (9)

 

 

Для определения показателей номинального режима работы необходимо знать рабочие характеристики двигателя. Чаще всего они представляют собой зависимости от момента.

 

Известно, что

∙ Ф∙ I =k_ф×I.

Следовательно

M=k_ф× (). (10)

 

С другой стороны, ток I_a можно определить из уравнения равновесия ЭДС, откуда он равен

. (11)

Поэтому

 

×(.

Отсюда

(), (12)

 

где .

 

Постоянная может быть определена по данным опыта холостого хода из уравнения

U=E₀+I_a0 × R_a+ U_щ=k_ф× W ₀+I_a0× + U_щ

и равна

. (13)

 

Тогда ток, потребляемый двигателем в рассматриваемом режиме

.

Мощность, потребляемая двигателем из сети

P ₁ =U × I_a. _. (14)

Часть её расходуется на покрытие потерь в цепи якоря

,

а оставшаяся часть представляет собой так называемую электромагнитную мощность

Р_эм=Е × I_a.

Полезная мощность двигателя меньше этой мощности на величину

потерь в стали и механических, т. е. равна

 

.

С другой стороны,

Р₂=М × W (15)

и, следовательно,

.

КПД двигателя

. (16)

Уравнения (8) и (9) позволяют определить наибольшее значение полезной мощности или КПД.

Как видно из этих уравнений, и в том и в другом случаях переменным параметром является ЭДС.

Из условия ¶ Р₂/¶ Е=0 находится её величина, соответствующая Р_2m:

.

Тогда величина максимума полезной мощности определяется следующим уравнением:

. (17)

Ей соответствуют

; (18)

; (19)

; (20)

. (21)

 

ЭДС, соответствующая максимальному значению КПД, определяется из условия ¶ /¶ Е=0 и равна

.

 

Отсюда величина максимального КПД

. (22)

Ему соответствуют

; (23)

; (24)

; (25)

. (26)

Таким образом, задавшись ещё тремя значениями момента:

0 < M < M_h;

M_h < M < M_p;

M_p < M < M _п,

и определив по приведенным выше уравнениям соответствующие им значения I_a, Р₁, Р₂. n, строят рабочие характеристики (рис. 6).

 

 

 

Рис. 6

 

Параметры номинального режима, найденные из рабочих характеристик для значения номинальной скорости n_н = об/мин:

U =, В М =, Н×м

I_a =, А Р₂ =, Вт

Р₁=U × I_a =, Вт h =

 

 

Текущий контроль

(Тренировочные тесты)

 

Тест № 1 (к разделу 1)

 

1.Под качеством электрической машины понимают:

А) ее способность удовлетворять соответствующим требованиям при эксплуатации;

В) полное соответствие требованиям конструкторской документации;

С) изготовление ее в полном соответствии с конструкторской и технологической документацией.

2.Показатели качества, входящие в группу “показатели назначения”, отражают:

А) области применения электрической машины;

В) ее технические возможности и эффективность эксплуатации;

С) показатели соответствующего режима работы.

3.Виды испытаний электрических машин классифицируют в зависимости от:

А) объема производства;

В) номенклатуры определяемых показателей;

С) задач, решаемых в ходе проведения испытаний.

4. Из перечисленных видов испытаний электрических машин к группе промышленных относятся:

А) конструкторские;

В) на надежность;

С) типовые.

5. Необходимость ГОСТов на методы испытаний электрических машин обусловлена:

А) большим объемом их выпуска;

В) необходимостью объективной оценки показателей качества;

С) разнообразием типов и конструкций.

 

 

Тест № 2 (к разделу 2)

 

1. Методы непосредственного определения КПД применяются, если его значение:

А) не более 40 %;

В) не превышает 60 %;

С) меньше или равно 50 %.

 

2. Электрические потери в основных обмотках электрических машин должны быть приведены к определенной (рабочей) температуре, которая:

А) зависит от нагрузки машины;

В) зависит от класса нагревостойкости изоляции;

С) представляет собой реальную температуру нагрева обмотки.

3.При определении КПД методом взаимной нагрузки измеряются:

А) только электрическая мощность;

В) суммарные потери;

С) электрическая и механическая мощности.

4. Укажите тип электрической машины, для которого при определении КПД косвенным методом измерение мощности не производится:

А) синхронные машины;

В) коллекторные машины;

С) трансформаторы;

D) асинхронные машины.

5. Метод измерения электрической мощности при определении КПД применяется:

А) только для генераторного режима работы;

В) только для двигательного режима работы;

С) для любого режима работы.

 

Тест № 3 (к разделу 3)

 

1. Из перечисленных методов измерения частоты вращения наиболее точными являются методы:

А) прямого преобразования;

В) сравнения;

С) частотные.

2. С помощью термопар измеряют:

А) температуру нагретого тела;

В) превышение температуры нагретого тела над температурой окружающей среды;

С) можно измерять и то и другое.

3. Устройство, называемое моментомером, используется в методе измерения:

А) результирующего момента;

В) статического момента;

С) динамического момента.

4. Расчетная рабочая температура, к которой приводятся найденные экспериментально значения потерь и КПД, составляет 75⁰ С для изоляции класса нагревостойкости:

А) B;

B) F;

C) Н.

 

5. Недостатком статического метода измерения момента является:

А) сложность измерительной аппаратуры;

В) длительность процесса измерения;

С) малая точность, обусловленная изменением температуры в процессе измерения.

 

 

Тест № 4 (к разделу 4)

 

1. Любой физический параметр как линейной, так и угловой вибрации, характеризуется приведенными ниже обобщенными показателями. Укажите параметр, подлежащий измерению:

А) пиковое значение;

В) двойная амплитуда;

С) среднее значение;

D) среднеквадратичное значение.

2.Шум, создаваемый электрической машиной, охватывает весь слышимый частотный диапазон (16…20000 Гц). При этом магнитные источники создают шум:

А) низкочастотный;

В) во всем указанном диапазоне;

С) в высокочастотной его части.

3. Скорость распространения звука в твердых телах определяется зависимостью , где Е – модуль упругости, а ρ – плотность материала. Следовательно, наименьшую скорость звук будет иметь в:

А) стали;

В) свинце;

С) алюминии.

4.Укажите характеристику звука (шума), которая измеряется прибором называемым шумомером:

А) мощность;

В) интенсивность;

С) уровень звукового давления;

D) уровень интенсивности.

5. При измерении вибрации электрическая машина должна иметь упругую установку:

А) по требованиям техники безопасности;

В) для удобства измерений;

С) для обеспечения объективности результатов.

 

 

Тест № 5 (к разделу 5)

 

1. Источником индустриальных радиопомех, создаваемых электрическими машинами, является:

А) колебания напряжения и тока при переходных процессах;

В) броски тока и напряжения в аварийных режимах;

С) электромагнитные поля токов высокой частоты, возникающие при работе скользящих контактов.

2. Радиопомехи, создаваемые электрическими машинами и излучаемые в окружающее пространство, проявляются в полосе частот, Гц:

А) тысячи;

В) миллионы;

С) сотни.

3. Вопросы отнесения электрической машины к той или иной группе норм по уровню радиопомех решает:

А) министерство электротехнической промышленности;

В) государственная инспекция электросвязи;

С) органы, отвечающие за экологическую безопасность.

4. Уровень радиопомех, создаваемых коллекторными машинами, зависит от:

А) нагрузки;

В) частоты вращения;

С) мощности.

5. Радиопомехи, создаваемые коллекторными машинами в виде электромагнитного излучения, оцениваются в:

А) Веберах;

В) Вольт/метр;

С) Теслах.

 

 

Тест № 6 (к разделу 6)

 

1. Как показывает практика, затраты времени на проведение контрольных операций (испытаний) от общей трудоемкости изготовления электрической машины составляют до:

А) 25 %;

В) 5 %;

С) 13 %.

2. Автоматизация испытаний приводит к:

А) возрастанию требований к квалификации обслуживающего персонала;

В) удорожанию процесса проведения испытаний;

С) увеличению точности и достоверности результатов.

3. Из перечисленных ниже типовых подсистем автоматизированной системы испытаний использование ЭВМ требуется для:

А) автоматизации измерений;

В) механизации операций по перемещению изделия, подключения и отключения питающих и измерительных цепей;

С) обеспечения необходимой последовательности операций.

4. Наибольшую эффективность автоматизация, например приемо-сдаточных испытаний, будет иметь место при хорошо отлаженном производственном процессе, так как в этом случае:

А) разброс измеряемых параметров будет минимальным;

В) может быть сокращена программа испытаний за счет перевода отдельных их видов в разряд периодических;

С) возможно проведение выборочных испытаний.

5. Широкое использование косвенных методов при автоматизации испытаний в сочетании с применением ЭВМ обеспечивает:

А) сокращение аппаратных средств за счет уменьшения числа контролируемых параметров;

В) упрощение расчетных соотношений при определении контролируемой величины;

С) усложнение системы испытаний.

 

Ответы на тесты текущего контроля

 

 

№ теста	Раздел	Номера заданий / Номера ответов
	Раздел 1	Номер задания
Номер ответа	А	В	С	С	В
	Раздел 2	Номер задания
Номер ответа	А	В	В	С	С
	Раздел 3	Номер задания
Номер ответа	В	В	В	В	С
	Раздел 4	Номер задания
Номер ответа	D	В	В	D	С
	Раздел 5	Номер задания
Номер ответа	С	В	В	А	В
	Раздел 6	Номер задания
Номер ответа	С	С	А	В	В

 

Итоговый контроль

 

Вопросы для подготовки к экзамену

 

1. Место и роль испытаний в процессе проектирования, производства и эксплуатации электрических машин.

2. Показатели качества электрических машин. Их состав и стандартизация.

3. Виды испытаний электрических машин. Их характеристика.

4. Принципы построения методики проведения испытаний.

5. Точность методики испытания электрических машин.

6. Требования к измерительной аппаратуре и измерительному оборудованию.

7. Методы измерения вращающих моментов.

8. Методы измерения скорости вращения.

9. Методы измерения скольжения асинхронных двигателей.

10. Методы измерения угла нагрузки синхронных машин.

11. Общая характеристика потерь мощности в электрических машинах. Их экспериментальное определение.

12. Обоснование экспериментальных методов определения КПД электрических машин.

13. Методы непосредственного определения КПД.

14. Методы косвенного определения КПД.

15. Общая характеристика теплоприемников.

16. Методы измерения температуры нагрева активных и конструктивных элементов электрических машин.

17. Особенности измерения температуры вращающихся частей.

18. Измерение температуры нагрева обмоток электрических машин.

19. Источники шума, создаваемого электрическими машинами.

20. Шумовые характеристики и единицы измерения.

21. Оборудование для измерения шума.

22. Методы измерения шума электрических машин.

23. Параметры вибрации и измеряемые величины.

24. Оборудование и методы измерения вибрации.

25. Источники индустриальных радиопомех, создаваемых электрическими машинами.

26. Допустимые уровни радиопомех.

27. Защита от радиопомех, генерируемых электрическими машинами.

28. Причины необходимости автоматизации испытаний электрических машин.

29. Структура автоматизированных систем испытаний электрических машин.

30. Особенности методов экспериментальных исследований при автоматизации испытаний электрических машин.

31. Типовые схемы автоматизированных экспериментальных исследований.

32. Автоматизация приемосдаточных испытаний электрических машин.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

1. ИНФОРМАЦИЯ О ДИСЦИПЛИНЕ……………………………………….3

1.1. Предисловие……………………………………………………………..3

1.2.Содержание дисциплины и виды учебной работы……………………4

2. РАБОЧИЕ УЧЕБНЫЕ МАТЕРИАЛЫ……………………………………..5

2.1.Рабочая программа………………………………………………………5

2.2.Тематический план дисциплины……………………………………….8

2.3.Структурно-логическая схема дисциплины………………………….12

2.4.Временной график изучения дисциплины при использовании

информационно-коммуникационных технологий………………………13

2.5.Практический блок……………………………………………………..13

2.6.Балльно-рейтинговая система оценки знаний………………………..14

3. ИНФОРМАЦИОННЫЕ РЕСУРСЫ ДИСЦИПЛИНЫ…………………..15

3.1.Библиографический список…………………………………………...15

3.2.Опорный конспект……………………………………………………..16

3.3.Методические указания к выполнению лабораторных

работ………………………………………………………………………..58

4. БЛОК КОНТРОЛЯ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ……………………..75

4.1.Общие указания………………………………………………………..75

4.2.Задание на контрольную работу и методические указания

к ее выполнению…………………………………………………………..75

4.3.Текущий контроль……………………………………………………..83

4.4.Итоговый контроль……………………………………………………88

 

Воробьев Виктор Евгеньевич

⇐ Предыдущая1234567

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: