Основы электротехники (стр. 3 )

Для цепи с активным и индуктивным сопротивлением (рис. 4.1) рассчитать полное напряжение (U), активное напряжение (UR), индуктивное напряжение (UL), полную мощность (S), полное (Z), активное (R) и индуктивное сопротивление (ХL), вар, угол сдвига фаз между током и напряжением - j, если I = 10А, Р = 600 Вт, QL = 400

Решение:

9)  Определяем полную мощность .

10)  Определяем угол сдвига фаз между током и напряжением:

Из треугольника мощностей Р = S×Coosj, отсюда .

По таблице Брадиса определяем угол j = 34о, Sin34о = 0,5592.

11)  Определяем полное напряжение: ,

12)  Определяем активное напряжение из треугольника напряжений :

UR = U×Cosj = 72,1×0,832 = 60В

13)  Определяем индуктивное напряжение из треугольника напряжений:

UL = U×Sinj = 72,1×0,5592 = 40 В

14)  Определяем полное сопротивление из закона Ома:

15)  Определяем активное сопротивление из треугольника сопротивлений

R = Z×Cosj = 7,21×0,832 = 6 ОМ;

16)  Определяем индуктивное сопротивление из треугольника сопротивлений

XL = Z×Sinj = 7,21×0,5592 = 4 Ом

Время на подготовку и выполнение:

подготовка 15 мин.;

выполнение 45 мин.;

оформление и сдача 30 мин.;

всего 1 час 30 мин.

Перечень объектов контроля и оценки

Наименование объектов контроля и оценки	Основные показатели оценки результата	Оценка
У1. Умение читать электрические схемы, вести оперативный учет работы энергетических установок.	Вычерчивание электрической схемы и выполнение расчета цепи переменного тока с активным сопротивлением и емкостью.	За каждую рассчитанную характеристику – 1балл. Итого – 8 баллов

За правильное выполнение практической работы выставляется положительная оценка – 8 баллов.

За не правильное выполнение практической работы выставляется отрицательная оценка – 0 баллов.

Практическая работа № 5

Расчет трехфазной цепи при соединении приемников электроэнергии «звездой»

Раздел 1. Основы электротехники

Тема 1.4 Трехфазные электрические цепи

Цель работы - закрепление теоретических знаний по теме «Трехфазные электрические цепи», формирование умения рассчитывать трехфазные цепи при соединении приемников «звездой».

В результате выполнения практической работы студент должен уметь: читать электрические схемы, вести оперативный учет работы энергетических установок.

Средства обучения:

1. Электротехники и электроника для сред. проф. образования / [и др.]. – 2-е изд., стер. – М. : «Академия», 2004. – 320 с.

2. Зайцев, , электроснабжение, электротехнология и электрооборудование строительных площадок [Текст] : Учеб. пособие для сред. проф. образования / , . – 2-е изд., испр. – М. : «Академия», 2004. – 128 с.

3. Полещук, по электротехнике и электронике [Текст] : Учеб. пособие для сред. проф. образования / . – М.: «Академия», 2004. – 224 с.

Учебно-методический материал по теме практической работы:

Трехфазная цепь – это совокупность трех однофаз­ных цепей, в которых действуют три ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые по фазе одна относительно другой на 120 °. Трехфазный генератор для получения трехфазного тока имеет три об­мотки. Каждая обмотка (А, В, С) называется фазой. Фазное напряжение (Uф) - это напряжение на фазе, фазный ток - это ток в фазе генератора или нагрузки. Линейное напряжение (Uл) – это напряжение между линейными проводами, линейный ток – это ток в линейном проводе.

Соединение обмоток генератора и нагрузки «звездой» показано на рисунке 5.1.,

Рис.5.1. Схема соединения обмоток генератора и потребителей в «звезду»

При соединении звездой фазный провод присоединяется к линейному. По фазному и линейному проводу течет один и тот же ток: Iл = Iф.

Фазные токи - IА, IВ , IС. По закону Ома , , .

Фазные напряжения – напряжения между фазным и нулевым проводом – UА = UВ = UС, линейное напряжение – напряжение между линейными проводами - UАВ = UВС = UАС (рис. 4.1). Фазные и линейные напряжения связаны соотношением: , , . Мощность фазы определяется по формуле: Рф = Iф×Uф Cos j.

Для определения мощности трехфазной цепи при любом соединении (звездой или треугольником) надо вычислить мощность каждой фазы и сложить мощности.

Ход работы:

1. Решение примера вместе с преподавателем.

2. Самостоятельное решение задач студентами по вариантам.

Задача. Дочертить схему и определить затраты на электроэнергию, потребляемую трехфазной цепью за 8 часов работы при стоимости 1кВт×ч 2,5 руб., если линейное напряжение 220 В, Rф= 5 Ом, ХСф = 6 Ом, ХLф = 10 Ом.

Пример решения задачи

Определить затраты на электроэнергию, потребляемую трехфазной цепью (рис. 5.2) за 10 часов работы при стоимости 1кВт×ч 2 руб., если линейное напряжение 380 В, Rф= 12 Ом, ХСф = 6 Ом, ХLф = 10 Ом.

Решение

1)  Определяем нагрузку каждой фазы:

Фаза А - RА= 12 Ом

Фаза В – RВ= 12 Ом, ХВ = 6 Ом

Фаза С – RС= 12 Ом, ХС = 10 Ом.

2) Определяем полные сопротивления фаз:

ZА = RА= 12 Ом,

Рис. 5.2 ZВ = ,

ZС =

3) Определяем Cosj фаз из треугольников сопротивлений:

CosjА = , CosjВ = , CosjС = .

4)Определяем фазное напряжение: при соединении звездой ®

Uф = UА = UВ =

5) Определяем фазные токи :

, , .

6) Определяем мощности фаз по формуле Рф = Iф×Uф Cos jф:

РА = IА×UА Cos jА = 18,3 × 220 × 1 = 4026 Вт,

РВ = IВ×UВ Cos jВ = 16,4 × 220 × 0,8955 = 3231 Вт,

РС = IС×UС Cos jС = 14,1 × 220 × 0,7692 = 2386 Вт.

7) Определяем мощность трехфазной цепи: Р = РА + РВ + РС = 4026 + 3231 + 2386 = 9643 Вт = 9,643 кВт

8) Определяем расход электроэнергии W=P×t = 9,643×10 = 96,43 кВт×ч

9) Определяем стоимость электроэнергии: 96,43 × 2 = 192,86 руб.

Варианты схем для практической работы № 5

Время на подготовку и выполнение:

подготовка 15 мин.;

выполнение 45 мин.;

оформление и сдача 30 мин.;

всего 1 час 30 мин.

Перечень объектов контроля и оценки

Наименование объектов контроля и оценки	Основные показатели оценки результата	Оценка
У1. Умение читать электрические схемы, вести оперативный учет работы энергетических установок.	Чтение электрической схемы и выполнение расчета трехфазной цепи переменного тока при соединении звездой.	За каждую рассчитанную характеристику – 1балл. Итого – 8 баллов

За правильное выполнение практической работы выставляется положительная оценка – 8 баллов.

За не правильное выполнение практической работы выставляется отрицательная оценка – 0 баллов.

Практическая работа № 6

Расчет трехфазной цепи при соединении приемников электроэнергии «треугольником»

Раздел 1. Основы электротехники

Тема 1.4 Трехфазные электрические цепи

Цель работы - закрепление теоретических знаний по теме «Трехфазные электрические цепи», формирование умения рассчитывать трехфазные цепи при соединении приемников «треугольником».

В результате выполнения практической работы студент должен уметь: читать электрические схемы, вести оперативный учет работы энергетических установок.

Средства обучения:

1. Электротехники и электроника для сред. проф. образования / [и др.]. – 2-е изд., стер. – М. : «Академия», 2004. – 320 с.

2. Зайцев, , электроснабжение, электротехнология и электрооборудование строительных площадок [Текст] : Учеб. пособие для сред. проф. образования / , . – 2-е изд., испр. – М. : «Академия», 2004. – 128 с.

3. Полещук, по электротехнике и электронике [Текст] : Учеб. пособие для сред. проф. образования / . – М.: «Академия», 2004. – 224 с.

Учебно-методический материал по теме практической работы:

Соединение обмоток генератора и нагрузки «треугольником» показано на рисунке 6.1.

Рис. 6.1 Схема соединения обмоток генератора и потребителей в «треугольник»

При соединении треугольником фазные и линейные напряжения равны между собой (Uл = Uф): UАВ = UВС = UАС (рис. 6.1), фазные токи - IАВ, IВС , IАС. - определяются по закону Ома , , . Линейные токи - IА , IВ, IС – связаны с фазными соотношением , то есть: , ,

Для определения мощности трехфазной цепи при любом соединении (звездой или треугольником) надо вычислить мощность каждой фазы и сложить мощности.

Ход работы:

1. Решение примера вместе с преподавателем.

2. Самостоятельное решение задач студентами по вариантам.

Задача. Дочертить схему и определить затраты на электроэнергию, потребляемую трехфазной цепью за 8 часов работы при стоимости 1кВт×ч 2,5 руб., если линейное напряжение 220 В, Rф= 5 Ом, ХСф = 6 Ом, ХLф = 10 Ом.

Пример решения задачи

Определить затраты на электроэнергию, потребляемую трехфазной цепью (рис. 4.4) за 10 часов работы при стоимости 1кВт×ч 2 руб., если линейное напряжение 380 В, Rф= 12 Ом, ХСф = 6 Ом, ХLф = 10 Ом.

Решение:

1) Определяем фазные напряжения:

так как при соединении треугольником Uл = Uф, то

UАВ = UВС = UАС = 380В

2)  Определяем нагрузку каждой фазы:

Фаза АВ - RАВ= 12 Ом

Рис. 4.4 Фаза ВС – RВС= 12 Ом, ХВС = 6 Ом

Фаза СА – RСА= 12 Ом, ХСА = 10 Ом.

3) Определяем полные сопротивления фаз:

ZАВ = RАВ= 12 Ом,

ZВС = ,

ZСА =

4) Определяем фазные токи:

, , .

5) Определяем Cosj фаз из треугольников сопротивлений:

CosjАВ = , CosjВС = , CosjСА = .

6) Определяем мощности фаз:

РАВ = IАВ×UАВ Cos jАВ = 31,7 × 380 × 1 = 12046 Вт,

РВС = IВС×UВС Cos jВС = 28,3 × 380 × 0,8955 = 9630 Вт,

РСА = IСА×UСА Cos jСА = 24,4 × 380 × 0,7692 = 7132 Вт.

7) Определяем полную мощность трехфазной цепи:

Р = РАВ + РВС + РСА = 12046 + 9630 + 7132 = 28808 Вт = 28,808 кВт

8) Определяем расход электроэнергии: W=P×t = 28,808×10 = 288,08 кВт×ч

17)  Определяем стоимость электроэнергии: 288,08 × 2 = 576,16 руб.

Варианты схем для практической работы №6

Время на подготовку и выполнение:

подготовка 15 мин.;

выполнение 45 мин.;

оформление и сдача 30 мин.;

всего 1 час 30 мин.

Перечень объектов контроля и оценки

Наименование объектов контроля и оценки	Основные показатели оценки результата	Оценка
У1. Умение читать электрические схемы, вести оперативный учет работы энергетических установок.	Чтение электрической схемы и выполнение расчета трехфазной цепи переменного тока при соединении треугольником.	За каждую рассчитанную характеристику – 1балл. Итого – 8 баллов

За правильное выполнение практической работы выставляется положительная оценка – 8 баллов.

За не правильное выполнение практической работы выставляется отрицательная оценка – 0 баллов.

Практическая работа № 7

Расчет и выбор сечения проводов по допустимому нагреву и по допустимой потере напряжения

Раздел 3 Основы электроснабжения

Тема 3.2 Электрические сети строительных площадок

Цель работы - закрепление теоретических знаний по теме «Электрические сети строительных площадок», формирование умения рассчитывать и выбирать сечение проводов по допустимому нагреву и по допустимой потере напряжения.

В результате выполнения практической работы студент должен уметь: читать электрические схемы, вести оперативный учет работы энергетических установок.

Средства обучения:

1. Электротехники и электроника для сред. проф. образования / [и др.]. – 2-е изд., стер. – М. : «Академия», 2004. – 320 с.

2. Зайцев, , электроснабжение, электротехнология и электрооборудование строительных площадок [Текст] : Учеб. пособие для сред. проф. образования / , . – 2-е изд., испр. – М. : «Академия», 2004. – 128 с.

3. Полещук, по электротехнике и электронике [Текст] : Учеб. пособие для сред. проф. образования / . – М.: «Академия», 2004. – 224 с.

Учебно-методический материал по теме практической работы

Выбор сечения по нагреву

Допустимая сила тока по нагреву (Iд) – это дли­тельно протекающая по проводнику сила тока, при которой уста­навливается длительная допустимая температура нагрева. Величина ее зависит как от марки провода или кабеля, так и от условий прокладки и температуры окружающей среды. Некоторые данные применительно к сетям напряжением 380/220 В в условиях строительных площа­док приведены в таблице 7.1.

Таблица 7.1 Допускаемые длительные токовые нагрузки (Iд) на провода и кабели (А)

Сече­ние жил мм2	Голые провода Воздушных линий алюминиевые	Шланговые кабели и провода с медными жилами марок КРПТ, ГРШ, ШРПС	Кабели с алюминиевыми жилами марок АВРГ, АНРГ, открытая прокладка
2,5	-	28	19
4	-	36	27
6	-	45	32
10	-	60	42
36	105	80	60
25	135	105	75
35	170	130	90
50	215	160	100
70	265	200	140
95	320	-	170
120	375	-	200

Для выбора сечения проводника по нагреву надо сравнить расчетный ток (Iр) с допустимым табличным значением для принятых марок провода или кабеля. Должно соблюдаться условие: Iр £ Iд

Значение расчетной силы тока для (Iр) линии, питающей от­дельный трехфазный электродвигатель определяется по формуле:

,

где РН - номинальная мощность электродвигателя, кВт;

к3 - ко­эффициент загрузки двигателя (принимается к3 = 0,85...0,90);

UН - номинальное напряжение двигателя;

hд - КПД двига­теля (принимается hд = 0,85…0,92);

cos j - коэффициент мощности двигателя (принима­ется cos j = 0,75 - 0,90)

Расчетная сила тока для линии, питающей несколько электродвигателей, оп­ределяется по аналогичной формуле:

,

где PS - суммарная номинальная мощность всех электродвигате­лей, кВт;

кс - коэффициент спро­са, учитывающий разновре­менность

работы электродвигателей (принимается кс = 0,7...0,8).

Выбор сечения по допустимой потере напряжения

Падение напря­жения (DU) – это разница между линейными напряжениями в начале и в конце линии. Допу­стимое падение напряжения от источника питания до потребителя в сетях 380/220В DU= 5,5%.

Расчет падения напряжения в кабельных линиях и в электро­проводках небольшой длины производится по формуле:

Сечение провода определяют по формуле:

где S - сечение провода, мм2;

l - длина линии, км;

r - удельное активное сопротивление,

(для алюминия r = 29 , для меди r = 17 );

DU - допустимое падение напряжения, %.

UН - номинальное напряжение.

Ход работы:

1. Решение примера вместе с преподавателем.

2. Самостоятельное решение задач студентами по вариантам.

Задача. Выбрать сечение кабеля (провода) для питания электродвигателей. Напряжение UН= 380 В. Остальные исходные данные приведены в таблице 7.2.

Таблица 7.2 Исходные данные к практической работе № 7

№ варианта	Мака кабеля (провода)	Длина линии (l), м	Число электродвигателей (n)	Мощность одного электродвигателя (Р), кВт
1	ГРШ	50	5	16
2	КРПТ	60	4	20
3	ШРПС	70	3	20
4	АВРГ	80	2	20
5	АНРГ	90	1	60
6	Голый провод воздушной линий алюминиевый	100	5	18
7	ГРШ	110	4	15
8	КРПТ	120	3	22
9	ШРПС	130	2	40
10	АВРГ	140	1	80
11	АНРГ	150	5	12
12	Голый провод воздушной линий алюминиевый	160	4	32
13	ГРШ	170	3	10
14	КРПТ	180	2	25
15	ШРПС	190	1	40
16	АВРГ	200	5	14
17	АНРГ	210	4	16
18	Голый провод воздушной линий алюминиевый	220	3	40
19	ГРШ	230	2	30
20	КРПТ	240	1	70
21	ШРПС	250	5	15
22	АВРГ	260	4	18
23	АНРГ	270	3	25
24	Голый провод воздушной линий алюминиевый	280	2	55
25	ГРШ	290	1	50
26	КРПТ	300	5	10
27	ШРПС	310	4	12
28	АВРГ	320	3	15
29	АНРГ	330	2	45
30	Голый провод воздушной линий алюминиевый	340	1	100

Пример решения задачи

Выбрать сечение шлангового кабеля с медными жилами марки ГРШ для питания двух электродвигателей мощностью Р =50 кВт каждый. UН= 380 В. Длина линии 400м.

Решение:

Выбор сечения по нагреву:

1)  Определяем суммарную номинальную мощность PS = n× Р = 2 × 50 = 100 кВт

2)  Определяем расчетную силу тока линии, принимая hД = 0,85; cosj = 0,75;

кс = 0,8:

3) По таблице 7.1 выбираем шланговый кабель с медными жилами марки ГРШ сечением 70 мм2, для которого IД = 200 А. Выполняется условие:

Iр = 190,9 А £ Iд = 200 А

Выбор сечения по допустимой потере напряжения:

4) Так жилы кабеля ГРШ медные, то удельное сопротивление меди

r = 17, допустимое падение напряжения DU= 5,5%

Определяем сечение жил кабеля:

Сечение кабеля ГРШ 70 мм2 не подходит по условиям допустимой потери напряжения. Из таблицы 7.1 выбираем ближайшее большее сечение кабеля ГРШ – 95 мм2.

Время на подготовку и выполнение:

подготовка 15 мин.;

выполнение 45 мин.;

оформление и сдача 30 мин.;

всего 1 час 30 мин.

Перечень объектов контроля и оценки

Наименование объектов контроля и оценки	Основные показатели оценки результата	Оценка
У1. Умение читать электрические схемы, вести оперативный учет работы энергетических установок.	Расчет и выбор сечения кабеля (провода) для питания электродвигателей по допустимой потере напряжения и по нагреву	За каждую рассчитанную характеристику – 1 + выбор сечения 1 балл. Итого – 5 баллов

За правильное выполнение практической работы выставляется положительная оценка – 5 баллов.

За не правильное выполнение практической работы выставляется отрицательная оценка – 0 баллов.