Практические занятия по электротехнике

МР-22-08.02.08-ОП.03

комитет по науке и высшей школе

Санкт-Петербургское государственное

БЮДЖЕТНОЕ профессиональное образовательное учреждение

 «Санкт-Петербургский техникум отраслевых технологий,

финансов и права»

методические рекомендации

по выполнению практических ЗАНЯТИЙ

ОП.03 ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

Специальность 08.02.08

«Монтаж и эксплуатация оборудования и систем газоснабжения»

 

Методические рекомендации по выполнению практических занятий для студентов составлены в соответствии с рабочей программой учебной дисциплины ОП. 03 «Электротехника и электроника» по специальности 08.02.08 «Монтаж и эксплуатация оборудования и систем газоснабжения». 

 

Разработчик: преподаватель СПбТОТФиП					А.С. Савватеев
				(подпись)
СОГЛАСОВАНО
На заседании цикловой комиссии № 08.02.08
Протокол №	06	от	10.02.2023
Председатель ЦК № 08.02.08					М.А. Шмелькова
				(подпись)
СОГЛАСОВАНО
На заседании цикловой комиссии № 08.02.09
Протокол №	06	от	01.02.2023
Председатель ЦК № 08.02.09					А.В. Бычков
				(подпись)
УТВЕРЖДЕНА
Учебно-методический совет техникума
Протокол №	06	от	09.03.2023
Методист					О.В. Корнилова

 

                    (подпись)

 

 

 

 

Оглавление

1. Пояснительная записка.. 4

2. ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ.. 5

практическое занятие №1 Расчет и построение обмотки машины переменного тока.. 6

практическое занятие №2 Расчет магнитной цепи машины постоянного тока   10

 

 

 

 

1. Пояснительная записка

 

Методические рекомендации к практическим занятиям предназначены в качестве методического пособия при проведении практических занятий по ОП. 03 «Электротехника и электроника» для специальности 08.02.08 «Монтаж и эксплуатация оборудования и систем газоснабжения».

Практические занятия проводятся после изучения соответствующих разделов и тем дисциплины. Выполнение обучающимися практических заданий позволяет им понять, где и когда изучаемые теоретические положения и практические умения могут быть использованы в будущей практической деятельности.  

Целью практических занятий является закрепление теоретических знаний и приобретение практических умений и навыков.

Методические рекомендации по каждому практическому занятию имеют теоретическую часть с необходимыми для выполнения работы формулами, пояснениями, таблицами; алгоритм выполнения заданий.

2. ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

№ п/п	Наименование	Количество часов
1	Расчет и построение обмотки машины переменного тока	2
2	Расчет магнитной цепи машины постоянного тока	2

 

практическое занятие №1 Расчет и построение обмотки машины переменного тока

Цель:

Освоить методику построения обмоток машин переменного тока.

Ход работы:

Вначале проводится опрос студентов с целью выявить их теоретические знания по теме, затем совместно решается задача и дается занятие на самостоятельное решение

Пояснения к работе:

1.         Рассчитать коэффициенты распределения, укорочения и обмоточный для гармоник 1, 5, 7, …,  ,  . Результаты расчета свести в таблицу.

2.         Рассчитать и вычертить развернутую схему обмотки и звезду пазовых и фазных Э.Д.С. для основной гармоники (фазы чертить разными цветами).

Типовое занятие

1.             Обмотка двухслойная, петлевая, стержневая.

2.             wk = 1 – число витков в катушке.

3.             Схема Y.

4.             m = 3 – число фаз.

5.             а = 1 – число пар параллельных ветвей.

6.             q = 2 – число пазов на фазу.

7.             p = 2 – число пар полюсов.

Пример выполнения:

Производим расчет числа секций/зубцов обмотки (из-за наличия трех или m изолированных фаз обмотки теряет смысл употреблять понятие числа катушек или секций S обмотки, так как здесь всегда S=Z)

ЭДС витка и катушки. Шаг витка и катушки обмотки переменного тока  несколько укорачивают по сравнению с полюсным делением так что относительный шаг обмотки обычно меньше единицы

.

Рассчитаем угол фазной зоны

Так как ЭДС соседних катушек группы сдвинуты на угол  соответственно сдвигу катушек друг относительно друга в магнитном поле. При этом вся группа из q катушек занимает по окружности якоря угол (электрический). Называемым углом сдвига фазной зоны.

 

Рассчитаем угол сдвига ЭДС катушечной группы

Пример расчёта коэффициент распределения для 1-й гармоники

Пример расчета коэффициента укорочения для ν-й гармоники

Расчет коэффициентов распределения, укорочения и обмоточного.

Рассчитаем действующее значение ЭДС

Производим расчет действующего значения фазы обмотки и линейную ЭДС

√E₁² + E₃² + E₅² + E₇² = 5701

 

 

 

 

 

практическое занятие №2 Расчет магнитной цепи машины постоянного тока

Цель:

Научиться рассчитывать магнитную цепь машины постоянного тока и основные параметры магнитной цепи.

Необходимые материалы и оборудование:

1. Методические рекомендации по расчету магнитной цепи

Пояснения к работе:

1.        Производим расчет полюсной дуги при равномерном воздушном зазоре (как в данном задании) расчет производится по формуле:

b_δ = α * τ

где τ = (π * D_a) / 2p

τ = (3.14 * 245) = 192.3 (мм) = 0.192 (м)

b_δ = 0.66 * 192.3 = 127 (мм) = 0.127 (м)

2.        Расчетная длина сердечника якоря определяется по формуле:

l_δ = ( l_a + l_m ) / 2

где где l_a – длина сердечника якоря; l_m – длина сердечника главного полюса.

l_δ = ( 80 + 80 ) / 2 = 80 (мм) = 0.08 (м)

3.        Определим зубцовый шаг по поверхности якоря

t₁ = ( π D_a ) / z

t₂ = (π (D_a – h_n) ) / z

t₃ = (π (D_a – 2 * h_n) ) / z

где: t₁ , t₂ , t₃ - зубцовый шаг по поверхности якоря; z – число пазов (зубцов) сердечник якоря; b_z1 = t₁ – b₁ – ширина зубца в верхнем сечении (на поверхности сердечника) ; b₁ – ширина паза на поверхности сердечника (ширина открытия паза).

4.        Зубцовый шаг:

t₁ = (3.14 * 0.245 ) / 35 = 0.02 (м)

t₂ = (3.14 * (0.245 – 0.0362 ) / 35 = 0.655 / 35 = 0.018 (м)

t₃ = (3.14 * (0.245 - 2 * 0.0362) / 35 = 0.541 / 35 = 0.015 (м)

5.        Ширина зубца:

b_z1 = t₁ – b₁ = 0.02 – 0.0085 = 0.0115 (м) – ширина зубца в верхнем сечении

b_z2 = t₂ – b₂ = 0.018 – 0.0085 = 0.0095 (м) – ширина зубца в среднем сечении

b_z3 = t₃ – b₃ = 0.015 – 0.0085 = 0.0065 (м) – ширина зубца в нижнем сечении

 

 

6.        В данном задании рассматривается машина без компенсационной обмотки, с осевой системой вентиляции и креплением обмотки якоря в пазах клиньями. Следовательно, на поверхности наконечников главных полюсов нет пазов и зубцов, а на поверхности сердечников якоря, отсутствуют радиальные вентиляционные каналы охлаждения и бандажные канавки. Поэтому k_δ2= k_δ3= k_δ4=1 Тогда общий коэффициент воздушного зазора:

k_δ1 = k_δ2 = ( t₁ + 10 * δ ) / b_z1 + 10 * δ

Таким образом, зная общий коэффициент t₁ и b_z1 можно найти общий коэффициент воздушного зазора:

k_δ = k_δ1= ( 0.02 + 10 * 0.0015 ) / ( 0.0115 + 10 * 0.0015 ) = 0.037 / 0.026 = 1,4

 

7.        ЭДС машины в номинальном режиме:

Ε_ан = k_е * U_н

Где k_е – коэффициент учитывающий падение напряжения в якорной цепи и под щетками = 1,05 тогда:

Ε_ан = 1.05 * 230 = 241.5

 

8.        Вычислим номинальное значение основного магнитного потока:

Ф_δ = a/(p*N)*60/n_н*E_ан

Где n_н – номинальная частота вращения ; р – число пар полюсов машины ; a и N=2ω_s k (число пар параллельных ветвей 2 * 2 * 139 = 556 )

Ф_δ = 1 / (2 * 556) * 60/2000 * 241.5 = 0.0065 (Вб)

9.        Зная магнитный поток можно определить индукцию в воздушном зазоре:

В_δ = Ф_δ / b_δ * l_δ

 

В_δ = 0.0065 / (0.127 * 0.08) = 0.65 (Тл)

 

10.     МДС воздушного зазора

 F_δ = (B_δ * L_δ ) / µ₀

F_δ = ( 0.65 * 0.002 ) / 4 * π * 10^-7=> 728.17

11.     Рассчитаем МДС в зубцах (верхнем, среднем, нижнем)

B_z1=(t₁ * l_δ)/(b_z1*l_δ*k_ca)* В_δ                               ;               B_z1 = 1.2 (Тл)

B_z2=(t₁ * l_δ)/(b_z2*l_δ*k_ca)* В_δ                               ;               B_z2 = 1.4 (Тл)

B_z3=(t₁ * l_δ)/(b_z3*l_δ*k_ca)* В_δ                               ;               B_z3 = 2.1 (Тл)

 

12.     Далее по графику определяем “H”

H_z1 =0,8 * 10³ А/м

H_z2 =1.8 * 10³ А/м

H_z3 =40 * 10³ А/м

13.     Рассчитаем зубцовый коэффициент :

k_z1 = b₁ / ( b_z1 * k_ca )                ;              k_z1 = 0.8                                  Принимаем зубцовый

k_z2 = b₂ / ( b_z2 * k_ca )                ;              k_z2 = 0.9                                  коэффициент = 1                 

k_z3 = b₃ / ( b_z3 * k_ca )                ;              k_z3 = 1.4                                  k_z = 1

14.     Используя формулу Симпсона, рассчитываем среднее значение напряженности магнитного поля в зубце:

Н_z = (H_z1 + 4 * H_z2 + H_z3 ) / 6

H_z = ( 0.8 + 4 * 1.8 + 40 ) * 10³ / 6 = 8.1 (A/m)

15.    МДС зубцовой зоны

F_z = H_z * L_z

L_z = h_п (длина линии в зубце, равна высоте паза (зубца)

F_z = 8.1 * 36.2 = 293.2 (A)

16.    Вычислим высоту спинки якоря

h_a = ( (D_a – D_i – 2 * h_п ) / 2 ) – 2/3 * d_в

h_a = 41.78

17.     Рассчитываем среднее значение индукции в спинке якоря

B_a = Ф_δ / ( 2 * h_a * l_a * k_ca )

B_a = 1 (Тл)

18.     Длина средней линии потока в спинке сердечника якоря приближенно может быть рассчитана по формуле:

L_a = ( π ( D_a – 2h_п – h_a )  / 4p ) + (h_a/2)

L_a = (3.14 ( 245 – 2 * 36.2 – 41.78 ) ) / 4 * 2 ) + 41.78 / 2 = 105,03

H_a = 0.5 * 10³ (А/м)

F_a = H_a * L_a

F_a = 0.5 * 105,03= 52,51

19.    Поток в сердечнике главного полюса:

Ф_m = ϭ * Ф_δ

Ф_m = 1.18 * 0.0065 = 0.0075

20.    Среднее значение индукции в сердечнике полюса:

В_m = (ϭ * Ф_δ) / b_{m *} l_m * k_cm

B_m = 0.0075 / 0.08 * 0.08 * 0.97 = 1.2                   ;           H_m = 0.8 * 10³ (A/м)

21.     МДС сердечника главного полюса:

F_m = H_m * L_m

F_m = 0.8 * 10³ * 0.096 = 76,8 (A/м)

22.     Индукция в ярме с учетом потока рассеяния и того обстоятельства, что поток в ярме разветвляется на две части (идет по двум путям) считается:

В_я = (ϭ * Ф_δ) / 2* l_я * h_я

В_я = (1.18 * 0.0065 ) / (2 * 0.195) * 0.0275 * 10^-6 = 0,715

23.     МДС ярма:

F_я = H_я * L_я

Н_я­ = 0,5 *10³

F_я = 0.5 * 10³ * 197.15 = 98,5 (А)

24.     Степень насыщения магнитной цепи характеризуется коэффициентом насыщения:

k_µ = F_B / F_δ = 1 + (F_z + F_a + F_m + F_я) / F_δ

k_µ  =  1.9

 

Скачано с www.znanio.ru