Методичні вказівки до вивчення дисципліни «Електричні апарати», література, пояснення до виконання індивідуальних завдань icon

Методичні вказівки до вивчення дисципліни «Електричні апарати», література, пояснення до виконання індивідуальних завдань




НазваМетодичні вказівки до вивчення дисципліни «Електричні апарати», література, пояснення до виконання індивідуальних завдань
Сторінка1/4
Дата18.02.2014
Розмір0.63 Mb.
ТипМетодичні вказівки
  1   2   3   4


МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ


НАЦІОНАЛЬНА МЕТАЛУРГІЙНА АКАДЕМІЯ УКРАЇНИ


РОБОЧА ПРОГРАМА,

методичні вказівки та індивідуальні завдання

до вивчення дисципліни «Електричні апарати»

для студентів напряму підготовки

6.050702 – «Електромеханіка» (АП901)


Дніпропетровськ НМетАУ 2013

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ


НАЦІОНАЛЬНА МЕТАЛУРГІЙНА АКАДЕМІЯ УКРАЇНИ


РОБОЧА ПРОГРАМА,

методичні вказівки та індивідуальні завдання

до вивчення дисципліни «Електричні апарати»

для студентів напряму підготовки

^ 6.050702 – «Електромеханіка» (АП901)


Затверджено

на засіданні Вченої ради

академії

Протокол № від


Дніпропетровськ НМетАУ 2013

УДК

Робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання на контрольну роботу до вивчення дисципліни «Електричні апарати» для студентів напряму 6.050702 – Електромеханіка (АП901)/Укл.: А.В.Ніколенко, В.В.Кузнецов, М.Ю.Каряка – Дніпропетровськ: НМетАУ, 2013. - с. 25


Наведені робоча програма, методичні вказівки до вивчення дисципліни «Електричні апарати», література, пояснення до виконання індивідуальних завдань.

Призначена для студентів напряму – 6.050702 – Електромеханіка (АП901) заочної форми навчання.

Друкується за авторською редакцією.


Укладачі: А.В.Ніколенко, канд. техн. наук, доц.

В.В.Кузнецов, ас.

М.Ю.Каряка, ас.

Відповідальний за випуск: А.В.Ніколенко, канд. техн. наук, доц.


Рецензент: О.В.Балахонцев, канд. техн. наук, доц. (ДВНЗ НГУ)


Відповідальний за комп’ютерний набір: В.В.Кузнецов, ас.



Підписано до друку _________. Формат 60х84 1/16. Папір друк. Друк плоский.

Облік.-вид. арк.3,41. Умов. друк. арк.3,36. Тираж 100 пр. Замовлення №


Національна металургійна академія України

49600, м. Дніпропетровськ-5, пр. Гагаріна, 4

_______________________________

Редакційно-видавничий відділ НМетАУ

ЗМІСТ


1. Робоча програма дисципліни «Електричні апарати»………………………….4

2. Характеристика дисципліни…………………………………………………….4

3. Індивідуальні завдання………………………………………………………….6

3.1. Завдання № 1……………………………………………………………6

3.2. Завдання № 2……………………………………………………………9

3.3. Завдання № 3…………………………………………………………...12

3.4. Завдання № 4…………………………………………………………...14

3.5. Завдання № 5……………………………………………………………15

3.6. Завдання № 6……………………………………………………………17

Додаток А………………………………………………………………..…………20

Додаток Б…………………………………………………………………………...21

Додаток В…………………………………………………………………………...23


Література…………………………………………………………………………..24


^ 1. Робоча програма дисципліни «Електричні апарати»


Розподіл навчальних годин


 

Усього

Семестр

І

Усього годин за навчальним планом, у тому числі:

144

144

Аудиторні заняття, з них:

20

20

Лекції

16

16

Лабораторні роботи

4

4

Практичні заняття

0

0

Семінарські заняття

0

0

Самостійна робота, у тому числі при:

124

124

Підсумковий контроль

 екзамен

екзамен


^ 2. Характеристика дисципліни


Навчальна дисципліна „Електричні апарати” входить до блоку професійно орієнтованих дисциплін.

Мета вивчення дисципліни – засвоєння знань та придбання навичок, необхідних для розуміння питань щодо значення та ролі електричних апаратів у автоматизованому електроприводі на підприємствах металургійної промисловості.

В результаті вивчення дисципліни студент повинен знати:

- процеси в електричних апаратах низької напруги;

- елементи розрахунку електромагнітів;

- особливості використання комутаційної безконтактної апаратури та апаратури захисту електроустаткування.

Вміти:

- висувати комплекс вимог до електричних апаратів;

- оцінювати можливість використання електричних апаратів;

- читати електричні принципові схеми;

- застосовувати комутаційну апаратуру в електроустаткуванні;

- оцінити можливість застосування безконтактних електричних апаратів.

Критерії успішності – отримання позитивної оцінки по контрольній роботі.

Засоби діагностики успішності навчання – перелік тем контрольної роботи; перелік джерел, що є вихідною інформацією для контрольної роботи.

Зв’язок з іншими дисциплінами – дисципліна є складовою частиною при підготовці бакалаврів напряму „Електромеханіка”. Їй передує вивчення дисциплін „Теоретичні основи електротехніки”, „Електроніка та мікросхемотехніка”. Набуті знання використовуються при вивченні дисциплін електротехнічного напряму.


^ 3. Індивідуальні завдання


В процесі вивчення дисципліни виконується контрольна робота, яка складається з двох частин. Кожна частина полягає у вирішенні задач №1 - №6. Вирішення задач повинно супроводжуватись відповідними поясненнями та посиланнями на літературу, що використовується.

Контрольна робота захищається при співбесіді з викладачем в дні консультацій, але не пізніше за термін, вказаний в семестровому графіку. Іногородні студенти висилають контрольну роботу поштою. Якщо контрольна робота не буде зарахована, всі необхідні виправлен­ня потрібно виконати в тому ж зошиті після підпису рецензента.

Не можна вносити які-небудь поправки в текст або в графіки, що вже перевірені рецензентом. При відсутності місця в зошиті можна підклеїти до неї додаткові листки.


^ 3.1. Методичні вказівки до виконання задачі №1

«Розрахунок обмотки електромагніта постійного струму»


На рисунку 1 показані магнітопровід і котушка електромагніта. Обмотка котушки виконується ізольованим проводом, який намотується на каркас. Котушки можуть бути і безкаркасними. У цьому випадку витки обмотки скріплюються стрічкової або листовий ізоляцією, або заливальним компаундом. Для розрахунку обмотки напруги повинні бути задані напруга U, МДС F і геометричні розміри котушки.

Перетин обмоточного дроту q знаходять з потрібної МДС:

, (1)

звідси

, (2)

де - питомий опір матеріалу проводу, Ом·м;

- число витків обмотки;

- середня довжина витка, м;

З рисунка 1 випливає

, (3)

, - відповідно зовнішній і внутрішній діаметри обмотки, м;

- опір обмотки, Ом;

. (4)






Рисунок 1 – Електромагніт постійного струму


По знайденому перетину, за допомогою таблиць сортаментів [3, 4] знаходиться найближчий стандартний діаметр проводу. Число витків обмотки при заданому перерізі котушки визначається коефіцієнтом заповнення по міді :

, (5)

де - площа, займана міддю обмотки, м2;

- перетин обмотки, м2.

З рисунка 1

, (6)

де - довжина обмотки, м.

Число витків обмотки

. (7)

Потужність, що виділяється в обмотці у вигляді тепла

. (8)

З урахуванням виразів (1), (4), (5) потужність, споживану обмоткою, можна розрахувати інакше:

. (9)

Таким чином , потужність прямо пропорційна квадрату МДС і обернено пропорційна коефіцієнту заповнення і площі перетину обмотки .Звичайно застосовується рядове намотування і намотування " навалом " . У першій - провід укладають рядами щільно виток до витка . Такі обмотки можна мотати вручну або на спеціальних верстатах. У другій - провід намотують без дотримання рядності .

Згідно (1) при заданому діаметрі дроту МДС обмотки не залежить від способу укладання дроти. При намотуванні " навалом " число витків при тих же геометричних розмірах каркаса зменшиться в порівнянні з рядовий , струм пропорційно збільшиться , а МДС обмотки залишиться без зміни. потужність ,споживана обмоткою , під час намотування " навалом " збільшиться , оскільки зменшиться коефіцієнт .

Для рядового намотування значення беруть в довідковій літературі [2] або знаходять розрахунковим шляхом:

. (10)

Орієнтовну оцінку нагріву обмотки можна виконати за наступними рекомендаціями [1]. Дослідним шляхом встановлено, що в обмотці, намотаною проводом ПЕВ-1 і ПЕВ-2 на ізоляційному каркасі, максимальна температура не перевищить 105о С, якщо на кожну одиницю виділеної потужності буде припадати визначена бокова поверхня . Тоді можна ввести поняття питомої охолоджуючої бічній поверхні . Розмір цієї поверхні залежить від геометрії обмотки (рис. 1):


при м2/Вт;

при м2/Вт; (11)

при м2/Вт.


Якщо в результаті розрахунку виявиться, що ,

де

, м2/Вт; (12)

з рис. 1 отримаємо фактичну бокову охолоджуючу поверхню

, м2; (13)

то температура обмотки буде вище допустимої. У цьому випадку необхідно або зменшити МДС обмотки, або збільшити площу вікна . При зміні живлячої напруги з U1 на U2 і незмінному вікні обмотки, згідно (1) повинно мати місце рівність

, (14)

так як р і залишаються без змін, а МРС обмотки повинен залишитися постійною заданою величиною. Оскільки при переході з однієї напруги на інше змінюється діаметр проводу і товщина ізоляції, коефіцієнт заповнення обмотки також змінюється. Скориставшись (9), отримаємо:

. (15)

При меншому діаметрі дроту (це має місце, якщо U12) зменшується через зрослу відносної товщини ізоляції. Отже, перехід на більш високу напругу супроводжується збільшенням споживаної потужності і температури обмотки. Якщо не було запасу по температурі нагріву, то це зажадає зниження сили, що розвивається електромагнітом. Для розрахунку обмотки струму вихідними параметрами є МРС F і струм ланцюга I. Число витків обмотки знаходиться з виразу

. (16)

Перетин дроту доцільно вибрати за рекомендованою щільності струму j:

, (17)

де А/м2 - для тривалого режиму роботи,

А/м2 - для повторно - короткочасного режиму роботи,

А/м2 - для короткочасного режиму роботи.


Площа вікна, займаного рядовий обмоткою, визначається числом витків і коефіцієнтом . З (7) отримаємо:

. (19)

Знаючи і використовуючи вирази (3), (4) і (8), можна визначити середню довжину витка, опір обмотки і втрати в ній. Після цього може бути проведена оцінка нагріву з допомогою (11) - (13).


^ 3.2. Методичні вказівки до виконання задачі №2

«Розрахунок обмотки електромагніту змінного струму»


Вихідними даними для розрахунку обмотки напруги є амплітуди МРС , магнітного потоку і напруга мережі U. Для електромагнітів змінного струму справедливо наступне рівняння рівноваги напруг:

, (20)

де та - діючі значення напруги та струму, В та А;

- частота струму мережі, Гц.

Оскільки струм і опір можуть бути розраховані тільки після визначення числа витків, то (20) не дозволяє знайти відразу всі параметри обмотки. Завдання вирішується методом послідовних наближень. У першому наближенні можна прийняти R = 0, так як активне падіння напруги значно менше реактивного. Тоді число витків обмотки

.

Оскільки при розрахунку W ми знехтували активної складової падіння напруги, то дійсне число витків повинно бути декілька менше. У практичних викладках зазвичай

, (21)

тоді

. (22)

Перетин дроту визначають за виразом (17), задавшись щільністю струму (18). Вибравши стандартний діаметр і спосіб укладання дроти, знаходимо коефіцієнт заповнення (10) і площа вікна обмотки з ( 19).

Після цього можна визначити середню довжину витка і активний опір обмотки. Товщину обмотки легко знайти за геометричними розмірами котушки (рис. 2):

. (23)

Середня довжина витка розраховується через внутрішній та зовнішній периметри обмотки:

, (24)



або

, (25)

. (26)



Рисунок 2 – Електромагніт змінного струму


Активний опір обмотки визначаємо за (4).Якщо, після підстановки отриманих даних у (20) ліва частина відрізняється від правої більш ніж на 10%, то необхідно варіювати число витків до отримання задовільного збігу.

Після розрахунку R проводиться перевірка обмотки на нагрівання. Розрахунок ведеться так само, як і для обмоток постійного струму. При цьому у співвідношеннях (11) замість зовнішнього діаметра обмотки слід підставляти еквівалентний зовнішній діаметр обмотки

. (27)

Особливістю є нагрів магнітопроводу за рахунок втрат від вихрових струмів і гістерезису. Відведення що виділяється в обмотці тепла через сердечник утруднений, і крапка з максимальною температурою лежить на внутрішньому радіусі обмотки. Для поліпшення охолодження прагнуть збільшувати поверхню торців котушки при зменшенні її довжини.

Потужність втрат в обмотці знаходять за виразом

. (28)

Бічна охолоджуюча поверхня

. (29)

Якщо обмотка напруги харчується від джерела з напругою U2, відмінним від номінального U1, і сила тяги повинна залишитися тією ж, то обмотувальні дані повинні бути відповідно змінені. Значення МРС і кут зсуву між струмом і напругою при цьому вважаються незмінними. Згідно [1] повинні бути дотримані співвідношення:

, (30)

, (31)

. (32)

Повна потужність обмотки при переході з однієї напруги на інше і дотриманні зазначених умов не змінюється, так як

. (33)

Для розрахунку обмотки струму заданими параметрами є діючі значення МДС F і струму ланцюга I. Розрахунок таких обмоток ведеться за аналогією з обмотками постійного струму з урахуванням (26) - (29).


^ 3.3. Методичні вказівки до виконання задачі 3


Варіанти щодо контрольних питань до контрольної роботи на­дані у табл. 1.

Варіанти контрольних питань

Таблиця 1


Передостання цифра інд. шифру

Остання цифра індивідуального шифру

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

9

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

8

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

7

21

22

23

24

26

27

28

1

2

3

6

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

5

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

4

24

26

27

28

1

2

3

4

5

6

3

7

8

9

10

12

13

14

15

16

12

2

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

1

26

24

26

27

28

1

2

3

4

5


  1   2   3   4

Схожі:

Методичні вказівки до вивчення дисципліни «Електричні апарати», література, пояснення до виконання індивідуальних завдань iconМетодичні вказівки до вивчення дисципліни «Електричні машини», література, пояснення до виконання індивідуальних завдань
Робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни «Електричні машини» для студентів напряму 050702...
Методичні вказівки до вивчення дисципліни «Електричні апарати», література, пояснення до виконання індивідуальних завдань icon1. Лінійні електричні кола постійного струму
Наведена робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни „Теоретичні основи електротехніки”,...
Методичні вказівки до вивчення дисципліни «Електричні апарати», література, пояснення до виконання індивідуальних завдань iconМетодичні вказівки до вивчення дисципліни "Електро-матеріалознавство", література, пояснення до виконання індивідуальних завдань
Робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни “Електроматеріалознавство” для студентів напряму...
Методичні вказівки до вивчення дисципліни «Електричні апарати», література, пояснення до виконання індивідуальних завдань iconМетодичні вказівки до вивчення дисципліни «Спеціальні та мікромашини», перелік рекомендованої літератури, пояснення до виконання індивідуальних завдань
Робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни «Спеціальні та мікромашини» для студентів напряму...
Методичні вказівки до вивчення дисципліни «Електричні апарати», література, пояснення до виконання індивідуальних завдань iconМетодичні вказівки до самостійного вивчення кожного з розділів і література для підготовки, варіанти індивідуальних (контрольних) завдань для виконання студентами у процесі вивчення дисципліни, також методичні вказівки до виконання
Робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання з дисципліни «Пiд'йомно-транспортнi машини» для студентів напряму 050503...
Методичні вказівки до вивчення дисципліни «Електричні апарати», література, пояснення до виконання індивідуальних завдань iconМетодичні вказівки до самостійного вивчення кожного з розділів і література для підготовки, варіанти індивідуальних (контрольних) завдань для виконання студентами у процесі вивчення дисципліни, також методичні вказівки до виконання
Робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання з дисципліни «Основи конструювання» для студентів напрямів 010104 професійна...
Методичні вказівки до вивчення дисципліни «Електричні апарати», література, пояснення до виконання індивідуальних завдань iconМетодичні вказівки до самостійного вивчення кожного з розділів і література для підготовки, варіанти індивідуальних (контрольних) завдань для виконання студентами у процесі вивчення дисципліни, також методичні вказівки до виконання
Робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання з дисципліни «Прикладна механіка» для студентів напрямів 010104 професійна...
Методичні вказівки до вивчення дисципліни «Електричні апарати», література, пояснення до виконання індивідуальних завдань iconМетодичні вказівки до вивчення кожного з розділів І література, що рекомендується. Містяться варіанти індивідуальних завдань, що виконують студенти в процесі вивчення дисципліни, необхідний нормативно-довідковий матеріал
Робоча програма, методичні вказівки І індивідуальні завдання до вивчення дисципліни ”Технологія обробки типових деталей та складання...
Методичні вказівки до вивчення дисципліни «Електричні апарати», література, пояснення до виконання індивідуальних завдань iconМетодичні вказівки до вивчення матеріалу тем дисципліни, варіанти індивідуальних завдань з прикладами розв’язання задач, контрольні запитання та література
Робоча програма, методичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни «Теорія електропривода» для студентів напряму...
Методичні вказівки до вивчення дисципліни «Електричні апарати», література, пояснення до виконання індивідуальних завдань iconМетодичні вказівки щодо виконання практичних робіт з навчальної дисципліни " електричні апарати" для студентів
...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи