Государственное образовательное учреждение
среднего профессионального образования
«Пермский промышленно-коммерческий колледж»
Дисциплина
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
Методические указания по выполнению контрольных работ для студентов заочного отделения специальности
140448 – Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования
(базовый уровень)
2010
Рассмотрено и одобрено на заседании предметно-цикловой комиссии специальности 140448 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования»
Председатель ПЦК
______________Е.Г. Лебедева
«____»________________2010
Составлена в соответствии с государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки выпускника по специальности 140448 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования»
УТВЕРЖДАЮ
И.о.зам.директора по УР
_____________И.Г.Едовина
«___»_____________2010
Составитель: Лебедева Е.Г. – преподаватель Пермского промышленно-коммерческого колледжа
Пояснительная записка
Рабочая программа учебной дисциплины «Электрические машины» предназначена для реализации государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников специальности 140448 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования» и для всех форм обучения является единой.
Программа предусматривает изучение студентами принципов действия, основ теории, конструкции, эксплуатационных свойств электрических машин.
Учебная дисциплина «Электрические машины» является общепрофессиональной и базируется на знаниях, полученных студентами при изучении дисциплин «Электротехника», «Электрические аппараты» и на практике для получения первичных навыков.
В результате изучения дисциплины студенты должны:
иметь представление:
- о роли и месте учебной дисциплины в основной учебной программе специальности;
- о тенденциях и перспективах развития электрических машин;
- о роли электрических машин в различных областях производства, науки и техники.
знать:
- классификацию, конструкции электрических машин;
- принципы работы электрических машин, их технические параметры и характеристики;
- условия эксплуатации и критерии выбора электрических машин;
- правила безопасной эксплуатации электрических машин.
уметь:
- измерять электроэнергетические параметры электрических машин;
- определять расчетным путем основные параметры электрических машин.
Программа предусматривает выполнение лабораторных и практических работ, целью которых является закрепление теоретических знаний и получение практических умений и навыков. Перед проведением лабораторных работ каждый студент должен получить инструктаж по технике безопасности при проведении лабораторных работ и отметить пройденный инструктаж подписью в журнале по технике безопасности.
Занятия проводятся с применением наглядных пособий, макетов, технических средств обучения и вычислительной техники.
По итогам каждого раздела программы проводится промежуточный контроль. В ходе изучения дисциплины проводится одна контрольная работа. Лабораторные и практические работы защищаются студентами. Итоговой контроль по дисциплины проводится в виде устного экзамена.
Для формирования у студентов навыков самостоятельной работы программой предусматривается выполнение домашних самостоятельных заданий: решение задач, расчетно-графические работы, написание рефератов и конспектов.
Оформление контрольной работы:
Титульный лист контрольной работы оформляется по установленному образцу. Работа оформляется на листах форматом А-4, объемом 11-12 страниц печатного текста (размер шрифта 14, интервал 1,5). Обязательны поля. Листы должны быть сброшюрованы и пронумерованы.
Главы и параграфы в работе должны быть относительно равномерны по объему. Материал должен излагаться логично, последовательно и соответствовать плану работы. Не допускается дословного механического переписывания текста из использованной литературы, за исключением цитат, которые должны сопровождаться ссылкой на источник. В тексте недопустимо сокращение слов, терминологических оборотов, наименований органов и организаций, если такие сокращения не являются общепринятыми в литературе.
Ссылка оформляется в конце страницы, на которой находится цитата. В ссылке указывается имя и фамилия автора, название статьи или монографии (для монографии — место и год издания, для периодических изданий — название журнала, год выпуска и номер), также указывается страница, на которой находится цитата, или цифровые данные. Все графики и рисунки сопровождаются номером, названием и ссылкой на источник. Все чертежи, графики необходимо выполнять простым карандашом, а когда это необходимо – цветным. Схемы должны выполняться с помощью чертежных принадлежностей, элементы должны иметь размеры согласно стандартам ЕСКД. Если графический материал выполнен на отдельном листе, то надо вклеить его в тетрадь.
Работа должна содержать: план, вводную часть, основной текст (главы и параграфы), заключительную часть, список использованной литературы.
Вводная часть отражает значение и актуальность темы, а также цели и задачи работы. В основной части излагаются и последовательно анализируются рассматриваемые проблемы, дается аргументация научных точек зрения, задачи выполняются с кратким пояснением.
В заключении приводятся собственные выводы автора по итогам работы, а также ее практическая значимость. В список использованной литературы могут быть включены учебники, монографии и статьи.
Контрольная работа, соответствующая всем предъявляемым требованиям, может быть оценена положительно и зачтена. Если работа не зачтена, она с учетом сделанных замечаний в рецензии должна быть переработана и вместе с первым отзывом представлена на повторное рецензирование.
Выполнение контрольной работы является обязательным условием для допуска студента к учебному зачету или экзамену.
Контрольные работы предъявляются на проверку не позднее, чем за две недели до начала сессии.
Контрольные работы выполняются в ученической тетради с полями. На первой странице нужно указать номер варианта. Содержание вопросов и задач переписываются полностью.
Ответы на теоретические вопросы должны быть четкими без сокращений (за исключением общепринятых).
Задачи выполняется с кратким пояснением.
В конце работы следует привести список использованной литературы, дату выполнения работы и поставить свою подпись. Необходимо оставить чистый лист для рецензирования.
Работы, выполненные не по своему варианту, а также скопированные (сканированные) с учебника ответы зачету не подлежат.
Методические указания
В этих задачах нужно ответить на теоретический вопрос. Для правильного и качественного ответа следует изучить соответствующий материал из рекомендованной литературы. Ответ на вопрос должен быть конкретным, с пояснением физической сущности работы того или иного устройства. Описываемые приборы или устройства следует обязательно пояснить электрическими схемами, графиками и чертежами.
Во многих вопросах требуется сравнить различные электронные приборы с точки зрения особенностей их работа, отметить их преимущества и недостатки, применение. Так, при сравнении электронных ламп и полупроводников следует отметить такие преимущества полупроводниковых приборов, как малые габариты, вес, механическую прочность, мгновенность действия, т.е. отсутствие накапливаемого катода, малую потребляемость мощностей, большой срок службы и т.д. С другой стороны, надо указать и их недостатки: зависимость параметров полупроводников от температуры окружающей среды и нестабильность характеристик, разброс параметров.
При сравнении электронно-вакуумных ламп и газоразрядных приборов необходимо отметить, что электрический ток через лампу или, как его чаще называют, анодный ток, проходит в вакуум, то есть зависит только от накала катода, тогда как в газоразрядных приборах ток создается или за счет разряда газа – в ионных приборах с холодным катодом, или за счет как ионизации газа, так и накала катода – в газоразрядных приборах с накаленным катодом.
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1
Теоретическая часть
Вариант 1
Назначение, область применения, классификация и устройство трансформаторов.
КПД и потери машин постоянного тока Магнитная цепь машины постоянного тока.
Пусковые свойства трехфазного асинхронного двигателя. Реверс асинхронных машин.
Вариант 2
Принцип действия и рабочий процесс трансформатора.
Влияние реакции якоря машины постоянного тока. Устранение реакции якоря.
Работа трехфазного асинхронного двигателя в однофазном режиме. Фазосдвигающие элементы.
Вариант 3
Уравнения напряжений, электродвижущих и магнитодвижущих сил и токов трансформатора.
Область применения двигателей постоянного тока. Конструкция, классификация, технические характеристики и принцип действия двигателей постоянного тока
Устройство и принцип действия однофазного асинхронного двигателя. Механическая характеристика однофазного асинхронного двигателя.
Вариант 4
Приведение параметров вторичной обмотки трансформатора к первичной. Уравнение электродвижущих и магнитодвижущих сил приведенного трансформатора.
Классификация генераторов постоянного тока по способу возбуждения, их устройство и принципы действия.
Номинальный, максимальный и пусковой моменты. Критическое скольжение и перегрузочная способность.
Вариант 5
Схема замещения и векторная диаграмма приведенного трансформатора.
Специальные машины постоянного тока. Малоинерционные двигатели. Тахогенераторы.
Способы регулирования частоты вращения трехфазных асинхронных двигателей.
Вариант 6
Многообмоточный трансформатор.
Пуск, реверс и регулирование скорости вращения двигателей постоянного тока
Устройство и принцип действия конденсаторного асинхронного двигателя.
Вариант 7
Трансформация трехфазного тока. Схемы и группы соединения обмоток. Параллельная работа трансформаторов.
Назначение и область применения, классификация, конструкция и принцип действия асинхронной машины.
Назначение и области применения синхронных машин. Типы синхронных машин, их устройство и принцип действия.
Вариант 8
Назначение, область применения и классификация специальных трансформаторов.
Электромагнитный момент. Механическая и рабочие характеристики асинхронного двигателя.
Способы возбуждения синхронных машин.
Вариант 9
Автотрансформаторы.
Параллельная работа генераторов постоянного тока. Уравнения ЭДС и моментов для генератора.
Параллельная работа синхронного генератора. Самосинхронизация.
Вариант 10
Назначение, область применения машин постоянного тока. Классификация, устройство машин постоянного тока.
Режимы работы асинхронной машины. Пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
Назначение и область применения, особенности работы и конструкции синхронных компенсаторов.
Практическая часть
Вариант задачи выбирается по последней цифре номера зачетной книжки или шифра.
Задача 1. Однофазный двухобмоточный трансформатор номинальной мощностью Sном и номинальным током вторичной цепи I2ном при номинальном вторичном напряжении U2ном имеет коэффициент трансформации k, при числе витков в обмотках ω1 и ω2. Максимальное значение магнитной индукции в стержне Вmax, а площадь поперечного сечения этого стержня Qст; ЭДС одного витка Eвит, частота переменного тока в сети f=50 Гц. Значения перечисленных параметров приведены в таблице 1. Требуется определить не указанные в этой таблице значения параметров для своего варианта.
Таблица 1 Исходные данные для задачи 1
| Параметры | Вариант | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
| Sном, кВА | - | 120 | - | 240 | 600 | 240 | - | 600 | 120 | 240 |
| U2ном, В | 400 | 630 | - | 880 | 660 | 880 | 400 | 660 | 630 | 880 |
| ω1 | - | 1800 | - | - | - | - | - | - | 1800 | - |
| ω2 | - | - | 169 | 128 | 140 | 128 | - | 140 | - | 128 |
| k | 15 | - | 12 | 23,4 | 9,55 | 23,4 | 15 | 9,55 | - | 23,4 |
| Евит, В | 5 | - | 6 | - | - | - | 5 | - | - | - |
| Qст, м2 | - | 0,018 | - | 0,022 | - | 0,022 | - | - | 0,018 | 0,022 |
| Вmax, Тл | 1,5 | 1,4 | 1,5 | - | 1,55 | - | 1,5 | 1,55 | 1,4 | - |
| I2ном, А | 172 | - | 140 | - | - | - | 172 | - | - | - |
Задача 2. Генератор постоянного тока независимого возбуждения мощностью Рном и напряжением Uном имеет сопротивление обмоток цепи якоря, приведенное к рабочей температуре, Σr; в генераторе применены электрографитные щетки марки ЭГ (ΔUш=2,5В). Определить номинальное изменение напряжения при сбросе нагрузки.
Индивидуальные данные к задаче приведены в таблице 2.
Таблица 2 Исходные данные для задачи 2
| Параметры | Варианты | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
| Рном, кВт | 20 | 45 | 15 | 90 | 80 | 30 | 18 | 25 | 20 | 15 |
| Uном,В | 230 | 460 | 230 | 460 | 460 | 230 | 230 | 230 | 460 | 230 |
| Σr, Ом | 0,12 | 0,22 | 0,15 | 0,12 | 0,11 | 0,08 | 0,13 | 0,14 | 0,10 | 0,18 |
Задача 3. В таблице 3 приведены значения параметров трезфазного асинхронного двигателя: односторонний воздушный зазор между статором и ротором δ, число полюсов 2р, число пазов Z1, максимальное значение магнитной индукции в воздушном зазоре Вδ, число витков в одной катушке обмотки статора ωк (все катушки фазной обмотки соединены последовательно), обмоточный коэффициент обмотки статора для основной гармоники kоб1, коэффициент магнитного насыщения kµ, коэффициент воздушного зазора kδ. Необходимо определить величину намагничивающего тока статора Iµ.
Таблица 3 Исходные данные для задачи 3
| Параметры | Вариант | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
| δ, мм | 0,6 | 0,4 | 0,8 | 0,5 | 0,7 | 0,3 | 0,4 | 0,7 | 0,5 | 0,6 |
| 2р | 6 | 4 | 8 | 6 | 6 | 2 | 4 | 6 | 4 | 8 |
| Z1 | 24 | 24 | 48 | 36 | 60 | 18 | 36 | 48 | 32 | 54 |
| Вδ, Тл | 0,9 | 0,8 | 0,9 | 1,0 | 0,7 | 0,8 | 0,8 | 1,0 | 0,7 | 0,9 |
| ωк | 8 | 7 | 6 | 8 | 5 | 4 | 5 | 5 | 6 | 4 |
| kоб1 | 0,91 | 0,95 | 0,92 | 0,94 | 0,96 | 0,92 | 0,92 | 0,94 | 0,93 | 0,92 |
| kµ | 1,37 | 1,35 | 1,38 | 1,40 | 1,35 | 1,40 | 1,34 | 1,37 | 1,35 | 1,38 |
| kδ | 1,30 | 1,35 | 1,36 | 1,38 | 1,34 | 1,37 | 1,35 | 1,36 | 1,34 | 1,38 |
Вопросы к экзамену по дисциплине «Электрические машины»
1 Назначение и область применения электрических машин. Классификация.
2 Назначение и область применения трансформаторов. Устройство и принцип действия.
3 Уравнения напряжений, МДС и токов трансформатора
4 Приведение вторичной обмотки к первичной и векторная диаграмма трансформатора.
5 Схемы соединения обмоток трансформатора. Группы соединений обмоток.
6 Потери и КПД трансформатора
7 Регулирование напряжения трансформатора
8 Параллельная работа трансформатора. Условия параллельной работы.
9 Трехобмоточные трансформаторы.
10 Автотрансформаторы.
11 Специальные трансформаторы. Трансформаторы тока и напряжения измерительные.
12 Специальные трансформаторы. Сварочные автотрансформаторы.
13 Специальные трансформаторы. Пик-трансформаторы.
14 Принцип действия и устройство коллекторной машины.
15 Виды и принцип укладки обмоток якоря.
16 Магнитная цепь машины постоянного тока.
17 Реакция якоря машины постоянного тока
18 Способы возбуждения машины постоянного тока.
19 Коммутация машин постоянного тока.
20 Двигатели постоянного тока.
21 Генераторы постоянного тока
22 Потери и КПД машин постоянного тока.
23 Специальные машины постоянного тока. Усилители. Тахогенератор.
24 Принцип действия бесколлекторных машин.
25 Устройство статора машины переменного тока.
26 Обмотка статора машины переменного тока.
27 МДС обмоток статора машины переменного тока.
28 Режимы работы и устройство асинхронного двигателя.
29 Схема замещения асинхронного двигателя
30 Приведение параметров и векторная диаграмма асинхронного двигателя
31 Потери и КПД асинхронной машины.
32 Механическая и электромеханическая характеристики асинхронного двигателя
33 Пуск асинхронного двигателя
34 Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя
35 Однофазный асинхронный двигатель
36 Конденсаторный асинхронный двигатель
37 Линейные асинхронные двигатели
38 Способы охлаждения электрических машин
39 Устройство и способы возбуждения синхронных машин
40 Принцип действия синхронной машины
41 Реакция якоря синхронной машины
42 Магнитная цепь и поле синхронной машины
43 U-образные характеристики синхронного генератора
44 Параллельная работа синхронного генератора
45 Потери и КПД синхронной машины
46 Синхронный двигатель
47 Синхронный компенсатор
48 Синхронный генератор
49 Синхронные машины с постоянными магнитами
50 Шаговые двигатели
Список литературы и средства обучения
М.М. Кацман Электрические машины:учебник для студентов образовательных учреждений среднего профессионального образования – М., Академия, 2007.
М.М. Кацман Руководство к лабораторным работам по электрическим машинам и электроприводу. – М., Высшая школа, 2000.
М.М. Кацман Электрические машины и электропривод автоматических устройств. – М., Высшая школа, 1987
М.М. Кацман Сборник задач по электрическим машинам. – М., Высшая школа, 2003
Государственное образовательное учреждение
среднего профессионального образования
«Пермский промышленно-коммерческий колледж»
Предметно-цикловая комиссия специальности 140448
шифр_________
Дисциплина «ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ»
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
Преподаватель: Е.Г. Лебедева
Студент гр.4ЭЗ И.О.Ф
2010
15