И методические указания к выполнению контрольных работ

Задания на контрольную работу

И методические указания к выполнению контрольных работ

по дисциплине

«Электрические и электронные аппараты»

Чебоксары 2016

Задания на контрольную работу

и методические указания к выполнению контрольных работ

В работе даются задания на одну контрольную работу, которая включает пять задач с методическими указаниями по их выполнению. Текст контрольной работы можно выполнять либо шариковой ручкой (или чернилами), либо с помощью компьютера, оставляя поля для пометок преподавателя. Все графические работы могут быть выполнены в карандаше на миллиметровой бумаге, либо с помощью компьютера. Расчетные формулы сначала следует писать в общем виде, а затем подставлять в них цифровые значения, указывая размерность полученного результата. Выбранные величины необходимо кратко обосновать.

При заимствовании расчетных формул, методов расчета и т.п. следует сделать ссылку на использованную литературу с указанием страницы и номера формулы. В конце работы нужно привести перечень использованной литературы, указав автора книги, название, место издательства и год издания.

В решении привести все технические данные и массогабаритные показатели выбранных аппаратов. При необходимости составляется описание принципа действия рассчитываемой схемы.

Если контрольная работа оказывается не зачтенной и требуется ее повторное рецензирование, то необходимо представлять вместе с исправленной или переделанной работой первоначально выполненную работу со всеми замечаниями рецензента. Стирать или заклеивать замечания не разрешается.

Исходные данные для расчетов следует выбирать в соответствии с указанными вариантами.

пропускаемого тока). Данные для расчетов представлены в табл. 1.1 для группы ЗЭТ-51-15, в табл. 1.2 для группы ЗЭТ-52-15 и в табл. 1.3 для группы ЗЭТ-61-13.

Таблица 1.1 (ЗЭТ-51-15)

№ вариантов	a, мм	l, мм	I _ном, А	I _КЗ, кА	Фамилия И.О. студента
					Алексеев Н.В.
					Анисимов И.С.
					Викторов М.В.
					Егоров А.Ю.
					Егоров А.Н.
					Жидов А.А.
					Иванов А.А.
					Ильин А.В.
					Киселев А.И.
					Константинов Е.А.
					Ларин В.Г.
					Михайлов Н.А.
					Орлов В.В.
					Павлов Д.А.
					Павлов С.П.
					Петрейкин А.Е.
					Петров А.С.
					Родионов А.В.
					Сербин К.С.
					Степанов Г.В.
					Федоров Д.А.
					Хакимов Р.М.
					Хамбиков Р.М.
					Яковлев Е.А.
					Яранцев Н.Ю.

Таблица 1.2 (ЗЭТ-52-15)

№ вариантов	a, мм	l, мм	I _ном, А	I _КЗ, кА	Фамилия И.О. студента
					Аймасов Р.М.
					Андреев С.В.
					Васильев А.Л.
					Виноградов Р.Р.
					Владимиров Р.Ю.
					Глебов А.В.
					Дарвин Р.Ю.
					Емельянова Т.С.
					Зайцев М.В.
					Иванов В.Л.
					Илюхин А.В.
					Кильмухаметов К.Ф.
					Кузьмин А.Н.
					Лямуков М.В.
					Макаров В.С.
					Матвеев Л.М.
					Михайлов Е.В.
					Морозов И.А.
					Мотов К.В.
					Мурзаев А.А.
					Николаев Е.В.
					Паймулкина А.Г.
					Семенов С.В.
					Суворкина А.С.
					Туник А.А.
					Федотов Д.В.
					Шатров М.М.

Таблица 1.3 (ЗЭТ-61-13)

№ вариантов	a, мм	l, мм	I_ном, А	I_КЗ, кА	Фамилия И.О. студента
					Автономов Д.Н.
					Андреев А.В.
					Борисов А.В.
					Григорьев П.П.
					Ельцов А.А.
					Ельцов Д.А.
					Еремеев Э.А.
					Иванов А.Н.
					Иванов Н.В.
					Иванов С.В.
					Ильин Н.И.
					Ишмейкин В.А.
					Клочков С.К.
					Краснов А.М.
					Михайлов М.Н.
					Могилев Н.Г.
					Немов А.А.
					Николаев Д.Н.
					Павлов А.Г.
					Петров Н.Ю.
					Прокопьев А.Ю.
					Семенов И.Ю.
					Сергеев А.В.
					Турчинович А.Р.
					Цветков М.А.
					Шарангин С.В.
					Школьников В.А.
					Юдинских Н.Г.

Рис. Кривые Двайта для определения коэффициента формы

параллельных проводников

Литература: л. 1: с. 35…38, с. 56.

Задача 2. Определить температуру медного круглого окрашенного краской проводника диаметром d, по которому протекает постоянный ток I. Проводник находится горизонтально в спокойном воздухе с температурой q₀.

Данные для расчетов по вариантам представлены в табл. 2.1 для группы ЗЭТ-51-15, в табл. 2.2 для группы ЗЭТ-52-15, и в табл. 2.3 для группы ЗЭТ-61-13.

Таблица 2.1 (группа ЗЭТ-51-15)

№ вариантов	d, мм	I, А	q₀, º C	Фамилия И.О. студента
				Алексеев Н.В.
				Анисимов И.С.
				Викторов М.В.
				Егоров А.Ю.
				Егоров А.Н.
				Жидов А.А.
				Иванов А.А.
				Ильин А.В.
				Киселев А.И.
				Константинов Е.А.
				Ларин В.Г.
				Михайлов Н.А.
				Орлов В.В.
				Павлов Д.А.
				Павлов С.П.
				Петрейкин А.Е.
				Петров А.С.
				Родионов А.В.
				Сербин К.С.
				Степанов Г.В.
				Федоров Д.А.
				Хакимов Р.М.
				Хамбиков Р.М.
				Яковлев Е.А.
				Яранцев Н.Ю.

Таблица 2.2 (группа ЗЭТ-52-15)

№ вариантов	d, мм	I, А	q₀, º C	Фамилия И.О. студента
				Аймасов Р.М.
				Андреев С.В.
				Васильев А.Л.
				Виноградов Р.Р.
				Владимиров Р.Ю.
				Глебов А.В.
				Дарвин Р.Ю.
				Емельянова Т.С.
				Зайцев М.В.
				Иванов В.Л.
				Илюхин А.В.
				Кильмухаметов К.Ф.
				Кузьмин А.Н.
				Лямуков М.В.
				Макаров В.С.
				Матвеев Л.М.
				Михайлов Е.В.
				Морозов И.А.
				Мотов К.В.
				Мурзаев А.А.
				Николаев Е.В.
				Паймулкина А.Г.
				Семенов С.В.
				Суворкина А.С.
				Туник А.А.
				Федотов Д.В.
				Шатров М.М.

Таблица 2.3 (группа ЗЭТ-61-13)

№ вариантов	d, мм	I, А	q₀, º C	Фамилия И.О. студента
				Автономов Д.Н.
				Андреев А.В.
				Борисов А.В.
				Григорьев П.П.
				Ельцов А.А.
				Ельцов Д.А.
				Еремеев Э.А.
				Иванов А.Н.
				Иванов Н.В.
				Иванов С.В.
				Ильин Н.И.
				Ишмейкин В.А.
				Клочков С.К.
				Краснов А.М.
				Михайлов М.Н.
				Могилев Н.Г.
				Немов А.А.
				Николаев Д.Н.
				Павлов А.Г.
				Петров Н.Ю.
				Прокопьев А.Ю.
				Семенов И.Ю.
				Сергеев А.В.
				Турчинович А.Р.
				Цветков М.А.
				Шарангин С.В.
				Школьников В.А.
				Юдинских Н.Г.

Методические указания

Исходным уравнением для решения задачи является формула Ньютона

, (1)

где P – мощность тепловых потерь, Вт; k _т – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²∙ºС); S _охл – площадь поверхности охлаждения, м²; τ=θ-θ₀ – превышение температуры проводника над температурой окружающей среды º С; θ – температура нагретого проводника, ºС; θ₀ – температура окружающей среды, º С.

Тепловые потери в проводнике

, (2)

где ρ₀ – удельное сопротивление при температуре 0°C; α – температурный коэффициент сопротивления; l, q – длина (м) и поперечное сечение (м²) проводника. Для меди (1/°С).

Для приближенных расчетов коэффициент теплоотдачи k _т определяют по эмпирической формуле

, (3)

Коэффициенты определяются из табл. 2.3:

Таблица 2.3

Диаметр проводника, мм	0,3
, Вт/(м²∙°С)	4,5	2,24	1,11	1,08	1,02
, 1/°С	1,7	1,14	0,88	0,75	0,68

Решая задачу для длины в l =1 м, находится ∙ d∙l. Подставляя (2) и (3) в уравнение (1) получим:

. (4)

Пример. Определить температуру медного круглого окрашенного краской проводника диаметром d =25 мм, по которому протекает постоянный ток I =1000 А. Проводник находится горизонтально в спокойном воздухе с температурой . Коэффициенты определяются из табл. 2.3: в данном случае .

Подставляются числовые данные в квадратное уравнение (4)

Решение полученного уравнения дает .

Литература: л. 1: с. 58…88.

Задача 3. Для прямого пуска короткозамкнутого асинхронного электродвигателя серии 4А мощностью Р _н, питающегося от сети с номинальным напряжением U _н=380 В, используется магнитный пускатель, схема включения которого представлена на рис. 3.1. В состав пускателя входят контактор КМ1 и тепловое реле KK. Определить необходимые параметры двигателя, выбрать тип магнитного пускателя и теплового реле, а также номинальный ток теплового элемента теплового реле.

Данные для расчета приведены в табл. 3.1 для группы ЗЭТ-51-15, в табл. 3.2 для группы ЗЭТ-52-15 и в табл. 3.3 для группы ЗЭТ-61-13. Технические данные некоторых типов магнитных пускателей и тепловых реле приведены в табл. 3.4 и 3.5.

Рис.3.1. Схема прямого пуска асинхронного электродвигателя

Таблица 3.1 (ЗЭТ-51-15)

№ вариантов	P, кВт	сosφ _дв	η (кпд)	U_ном, В	Фамилия И.О. студента
		0,88	0,845		Алексеев Н.В.
		0,89	0,865		Анисимов И.С.
	5,5	0,91	0,875		Викторов М.В.
	7,5	0,88	0,875		Егоров А.Ю.
		0,90	0,880		Егоров А.Н.
		0,91	0,880		Жидов А.А.
	18,5	0,92	0,885		Иванов А.А.
		0,91	0,885		Ильин А.В.
		0,90	0,905		Киселев А.И.
		0,89	0,90		Константинов Е.А.
		0,88	0,845		Ларин В.Г.
		0,89	0,865		Михайлов Н.А.
	5,5	0,91	0,875		Орлов В.В.
	7,5	0,88	0,875		Павлов Д.А.
		0,90	0,880		Павлов С.П.
		0,91	0,880		Петрейкин А.Е.
	18,5	0,92	0,885		Петров А.С.
		0,91	0,885		Родионов А.В.
		0,90	0,905		Сербин К.С.
		0,89	0,90		Степанов Г.В.
		0,91	0,885		Федоров Д.А.
	5,5	0,89	0,865		Хакимов Р.М.
	7,5	0,85	0,855		Хамбиков Р.М.
		0,90	0,870		Яковлев Е.А.
		0,91	0,875		Яранцев Н.Ю.

Таблица 3.2 (ЗЭТ-52-15)

№ вариантов	P, кВт	сosφ_дв	η (кпд)	U _ном, В	Фамилия И.О. студента
		0,88	0,845		Аймасов Р.М.
		0,89	0,865		Андреев С.В.
	5,5	0,91	0,875		Васильев А.Л.
	7,5	0,88	0,875		Виноградов Р.Р.
		0,90	0,880		Владимиров Р.Ю.
		0,91	0,880		Глебов А.В.
	18,5	0,92	0,885		Дарвин Р.Ю.
		0,91	0,885		Емельянова Т.С.
		0,90	0,905		Зайцев М.В.
		0,89	0,90		Иванов В.Л.
		0,88	0,845		Илюхин А.В.
		0,89	0,865		Кильмухаметов К.Ф.
	5,5	0,91	0,875		Кузьмин А.Н.
	7,5	0,88	0,875		Лямуков М.В.
		0,90	0,880		Макаров В.С.
		0,91	0,880		Матвеев Л.М.
	18,5	0,92	0,885		Михайлов Е.В.
		0,91	0,885		Морозов И.А.
		0,90	0,905		Мотов К.В.
		0,89	0,90		Мурзаев А.А.
		0,88	0,845		Николаев Е.В.
		0,89	0,865		Паймулкина А.Г.
	5,5	0,91	0,875		Семенов С.В.
	7,5	0,88	0,875		Суворкина А.С.
		0,90	0,880		Туник А.А.
		0,91	0,880		Федотов Д.В.
	18,5	0,92	0,885		Шатров М.М.
	7,5	0,88	0,875
		0,90	0,880
		0,91	0,880

Таблица 3.3 (ЗЭТ-61-13)

№ вариантов	P, кВт	сosφ _дв	η (кпд)	U_ном, В	Фамилия И.О. студента
		0,88	0,845		Автономов Д.Н.
		0,89	0,865		Андреев А.В.
	5,5	0,91	0,875		Борисов А.В.
	7,5	0,88	0,875		Григорьев П.П.
		0,90	0,880		Ельцов А.А.
		0,91	0,880		Ельцов Д.А.
	18,5	0,92	0,885		Еремеев Э.А.
		0,91	0,885		Иванов А.Н.
		0,90	0,905		Иванов Н.В.
		0,89	0,90		Иванов С.В.
		0,88	0,845		Ильин Н.И.
		0,89	0,865		Ишмейкин В.А.
	5,5	0,91	0,875		Клочков С.К.
	7,5	0,88	0,875		Краснов А.М.
		0,90	0,880		Михайлов М.Н.
		0,91	0,880		Могилев Н.Г.
	18,5	0,92	0,885		Немов А.А.
		0,91	0,885		Николаев Д.Н.
		0,90	0,905		Павлов А.Г.
		0,89	0,90		Петров Н.Ю.
		0,91	0,885		Прокопьев А.Ю.
	5,5	0,89	0,865		Семенов И.Ю.
	7,5	0,85	0,855		Сергеев А.В.
		0,90	0,870		Турчинович А.Р.
		0,89	0,865		Цветков М.А.
	5,5	0,91	0,875		Шарангин С.В.
	7,5	0,88	0,875		Школьников В.А.
		0,90	0,880		Юдинских Н.Г.
		0,91	0,880
	18,5	0,92	0,885

где cosφ_дв – коэффициент мощности двигателя; η– коэффициент полезного действия двигателя (табл. 3.1, 3.2 и 3.3.).

По величине этого тока из табл. 3.4 производится выбор магнитного пускателя таким

пускателей приведены в табл. 3.4.

Таблица 3.4

Технические данные тепловых реле приведены в табл. 3.5.

Таблица 3.5

Примечание. 1.Разрешается выбирать более современные типы магнитных пускателей (ПМА, ПМЛ, ПМ12) и тепловых реле (РТЛ, РТТ). Их технические данные приводятся в л4: с. 154…170.

Литература: л. 1: с. 326…336, с. 355…360, 366.

ЗАДАЧА 4. Для защиты от токов короткого замыкания цепи питания короткозамкнутого асинхронного электродвигателя мощностью Р (рис. 3.1) используются плавкие предохранители серии ПР-2 (разборные, без наполнителя). Варианты брать в соответствии с табл. 3.1, табл. 3.2 и табл. 3.3

Определить номинальный и пограничные токи, а также сечение медной плавкой вставки и выбрать наиболее близкое по номинальному току плавкой вставки исполнение предохранителя. Технические данные предохранителей серии ПР-2 при напряжении 380 В приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1.

В соответствии с рассчитанным значением I _{вст.ном} из табл. 4.1 выбирается

Литература: л. 2: с. 229…242.

Задача 5. Для коммутации электрических цепей управления требуется выбрать реле на герконах с числом контактов n, коммутируемыми токами I _К и напряжением U _К. Напряжение питания обмотки управления U _У. В решении привести все технические данные и массогабаритные показатели реле.

Варианты для расчетов представлены в табл. 5.1 для группы ЗЭТ-51-15, в табл. 5.2 для группы ЗЭТ-52-15 и в табл. 5.3 для группы ЗЭТ-61-13.

Таблица 5.1 (ЗЭТ-51-15)

№ вариантов	Кол-во контактов n	I _К, А	U _К, В	U _У, В	Фамилия И.О. студента
	1 «з»				Алексеев Н.В.
	2 «з»				Анисимов И.С.
	3 «з»				Викторов М.В.
	4 «з»	0,8			Егоров А.Ю.
	5 «з»	0,8			Егоров А.Н.
	6 «з»	0,6			Жидов А.А.
	7 «з»	0,6			Иванов А.А.
	8 «з»	0,5			Ильин А.В.
	1 «п»	0,5			Киселев А.И.
	2 «п»	0,5			Константинов Е.А.
	1 «п»	0,5			Ларин В.Г.
	2 «п»	0,5			Михайлов Н.А.
	1 «п»	0,5			Орлов В.В.
	2 «п»	0,5			Павлов Д.А.
	1 «з»	0,5			Павлов С.П.
	2 «з»	0,5			Петрейкин А.Е.
	3 «з»	0,5			Петров А.С.
	1 «з»	0,4			Родионов А.В.
	2 «з»	0,4			Сербин К.С.
	3 «з»	0,4			Степанов Г.В.
	1 «з»	0,25			Федоров Д.А.
	2 «з»	0,25			Хакимов Р.М.
	3 «з»	0,25			Хамбиков Р.М.
	1 «з»				Яковлев Е.А.
	1 «з»	2,5			Яранцев Н.Ю.
	1 «з»
	1 «з»
	2 «з»
	3 «з»
	4 «з»

Примечание: «з» - замыкающие контакты; «р» - размыкающие контакты; «п» - переключающие контакты.

Таблица 5.2 (ЗЭТ-52-15)

№ вариантов	Кол-во контактов n	I _К, А	U _К, В	U _У, В	Фамилия И.О. студента
	2 «з»				Аймасов Р.М.
	3 «з»				Андреев С.В.
	4 «з»				Васильев А.Л.
	6 «з»				Виноградов Р.Р.
	2 «з»				Владимиров Р.Ю.
	3 «з»				Глебов А.В.
	4 «з»				Дарвин Р.Ю.
	6 «з»				Емельянова Т.С.
	2 «з»				Зайцев М.В.
	3 «з»				Иванов В.Л.
	4 «з»				Илюхин А.В.
	6 «з»				Кильмухаметов К.Ф.
	1 «з»+1 «р»				Кузьмин А.Н.
	1 «р»				Лямуков М.В.
	1 «з»+1 «р»				Макаров В.С.
	1 «з»	0,25			Матвеев Л.М.
	2 «з»	0,25			Михайлов Е.В.
	3 «з»	0,25			Морозов И.А.
	1 «з»				Мотов К.В.
	1 «з»	2,5			Мурзаев А.А.
	1 «з»				Николаев Е.В.
	1 «з»				Паймулкина А.Г.
	2 «з»				Семенов С.В.
	3 «з»				Суворкина А.С.
	4 «з»				Туник А.А.
	1 «з»				Федотов Д.В.
	1 «з»				Шатров М.М.
	2 «з»
	3 «з»
	4 «з»

Примечание: «з» - замыкающие контакты; «р» - размыкающие контакты; «п» - переключающие контакты.

Таблица 5.3 (ЗЭТ-61-13)

№ вариантов	Кол-во контактов n	I _К, А	U _К, В	U _У, В	Фамилия И.О. студента
	1 «з»				Автономов Д.Н.
	2 «з»				Андреев А.В.
	3 «з»				Борисов А.В.
	4 «з»	0,8			Григорьев П.П.
	5 «з»	0,8			Ельцов А.А.
	6 «з»	0,6			Ельцов Д.А.
	7 «з»	0,6			Еремеев Э.А.
	8 «з»	0,5			Иванов А.Н.
	1 «п»	0,5			Иванов Н.В.
	2 «п»	0,5			Иванов С.В.
	1 «п»	0,5			Ильин Н.И.
	2 «п»	0,5			Ишмейкин В.А.
	1 «п»	0,5			Клочков С.К.
	2 «п»	0,5			Краснов А.М.
	1 «з»	0,5			Михайлов М.Н.
	2 «з»	0,5			Могилев Н.Г.
	3 «з»	0,5			Немов А.А.
	1 «з»	0,4			Николаев Д.Н.
	2 «з»	0,4			Павлов А.Г.
	3 «з»	0,4			Петров Н.Ю.
	1 «з»	0,25			Прокопьев А.Ю.
	2 «з»	0,25			Семенов И.Ю.
	3 «з»	0,25			Сергеев А.В.
	1 «з»				Турчинович А.Р.
	1 «з»	2,5			Цветков М.А.
	1 «з»				Шарангин С.В.
	1 «з»				Школьников В.А.
	2 «з»				Юдинских Н.Г.
	3 «з»
	4 «з»

Примечание: «з» - замыкающие контакты; «р» - размыкающие контакты; «п» - переключающие контакты.

Литература: л. 3: с. 243…272.

Перечень литературы

1. Чунихин, А.А. Электрические аппараты. Общий курс: учеб. для вузов/ А.А. Чунихин. Изд. 3, перераб. и доп. – М., Энергоатомиздат, 1988. – 720 с.: ил.

– изд. 4, стереотипное. – М., Энергоатомиздат, 2008. – 720 с.: ил.;

– изд. 3, перераб. и доп./ Репринтное воспроизведение издания 1988 г. – М.: Альянс, 2013. – 720 с.

2. Таев И.С. Электрические аппараты управления: учеб. для вузов/ И.С. Таев – М.:, Высш. шк., 1984. – 247 с.: ил.

3. Акимов Е.Г. Выбор и применение низковольтных электрических аппаратов распределения, управления и автоматики: справочное пособие/ Е.Г. Акимов, Ю.С. Коробков, В.П. Соколов, Е.В. Таланов; под ред. Е.Г. Акимова, Ю.С. Коробкова. – М.: Изд-во МЭИ, 2009. – 343с.: ил.

4. Червоный, А.Л. Реле и элементы промышленной автоматики. Практическое пособие для инженеров/ А.Л. Червоный. – М.: РадиоСофт, 2012. – 208 с.