Пояснююча записка робочої навчальної програми

Передмова

Електротехніка як галузь науки і техніки є обов'язковою складо-вою частиною загальнотехнічної підготовки спеціалістів усіх галузей про­мисловості, у тому числі бакалаврів з напрямку "Машинобудування".

В умовах виробництва бакалавр-механік повинен кваліфіковано зас­тосовувати сучасні засоби механізації та автоматизації, в яких все ширше використовуються електротехнічні пристрої.

Експлуатація технологічного обладнання потребує знань типових електричних пристроїв, які застосовуються в даній галузі виробництва з метою їх ефективного і раціонального використання.

Метою вивчення предмета “Електротехніка” є теоретична та прак-тична підготовка спеціалістів неелектротехнічних спеціальностей у галузі машинобудування в такій мірі, щоб вони могли вибрати необхідні електротехнічні та електровимірювальні прилади, вміли їх правильно експлуатувати та брати участь спільно зі спеціалістами-електриками в підготовці технічних завдань на розробку автоматизованих систем керу-вання виробничими процесами тощо. Освоєння цього предмета підгото-вить студентів до вивчення ними інших дисциплін і разом з ними дасть майбутнім спеціалістам теоретичні знання та практичні навички, необхід-ні для правильної експлуатації сучасного електроустаткування.

У результаті вивчення дисципліни студенти повинні:

- знати: електротехнічну термінологію та символіку; основні закони електротехніки та методи аналізу електричних і магнітних кіл; принцип дії, конструкцію, сфери застосування основного електротехнічного обладнання в галузі; основи електробезпеки і шляхи раціонального використання електроенергії;

- вміти: проводити вимірювання основних електричних і неелектричних величин за допомогою електричних вимірювальних приладів; вмикати електротехнічні пристрої, керувати ними, забезпечувати їх безпечну та ефективну роботу; кваліфіковано розв'язувати питання, пов'язані з ор­ганізацією раціонального використання електроенергії.

Дана методична розробка складена у відповідності з програмою нор­мативної дисципліни "Електротехніка" для студентів всіх спеціаль-ностей за професійним напрямом "Машинобудування".

Пояснююча записка робочої навчальної програми

Вступ

Робоча навчальна програма дисципліни „ Електротехніка ” є складовою частиною нормативно-методичного забезпечення навчального процесу для підготовки бакалаврів за напрямком „ Машинобудування ”. Зміст програми передбачає лекції, лабораторні заняття, самостійну роботу. Форма семестрового контролю – екзамен.

Опис предмета навчальної дисципліни

Таблиця 1

Курс підготовка бакалаврів	Напрям, спеціальність, освітньо-кваліфікаційний рівень	Характеристика навчальної дисципліни
Кількість кредитів, відповідних ЕСТS – 2. Модулів – 2. Змістових модулів – 4. Загальна кількість годин – 108. Аудиторних – 54. Самостійна робота – 45. Індивідуальна робота – 9.	Напрям: 6.050503 „Машинобудування”. Галузь знань: 0505 «Машинобудування та матеріалообробка» Освітньо-кваліфікаційний рівень: бакалавр.	Обов’язкова нормативна Роки підготовки – 2012 – 2013. Семестр: IV Лекції (год.) – 18. Лабораторні (год.) – 36. Практичні (год.) – 0. Самостійна робота (год.) – 45. Індивідуальне заняття – 9. Вид контролю: ІV семестр – екзамен

Мета та завдання курсу

1.3.1. Метою даного курсу є: дати теоретичні знання методів розрахунку електричних кіл, розрахунку та вибору машин, електро-приводу.

1.3.2. Основними завданнями курсу являється: засвоїти методи розрахунку електричних кіл постійного та змінного струму, особливості і переваги трифазного змінного струму, методи розрахунку магнітних кіл постійного та змінного струму, одно- та трифазних трансформаторів, розрахунку механічних (швидкісних) характеристик двигунів постійного струму, асинхронних, синхронних двигунів та вибору потужності двигуна в системі електроприводу; ставити та вирішувати основні питання проек-тування системи електроприводу та його елементів стосовно робочого механізму.

Зв’язки між дисциплінами

Дисципліна „Електротехніка” читається на основі вивчення студентом базових курсів – вища математика, фізика.

Тематично ця дисципліна пов’язана з дисциплінами загального напрямку підготовки бакалаврів та спеціалістів, а саме – електро-обладнання автомобілів, автоматизації виробництва, теорії автоматичного регулювання, і є базовою дисципліни „Електроніка і мікропроцесорна техніка”.

Структура курсу

Таблиця 2

Фор ма навчання	Курс	Семестр, № модуля	Нормативні дані (кількість годин)	Форма контролю
Лекції	Індивідуальна робота	Лабораторні заняття	Самостійна робота	Всього	Модульний контроль	Підсумковий контроль
Денна		модуль 1						МК
модуль 2						МК
Всього за семестр							Екза- Мен

1.7. Вимоги до знань та вмінь студентів

1.7.1. У результаті вивчення дисципліни студенти повинні знати:

• умовне позначення елементів електричних схем (віток, контурів);
• особливості будови, принцип дії елементів, джерел електричної енергії, електричних машин, трансформаторів, електричних апаратів;
• визначення номінальних та паспортних параметрів елементів електричних схем;
• методи розрахунку електричних схем та їх перевірки;

1.7.2. У результаті вивчення дисципліни студенти повинні вміти:

• оцінювати, вибирати та використовувати методи розрахунку електричних та магнітних кіл в відповідності з схемою кола та типом джерела живлення;
• розраховувати природні механічні (швидкісні) характеристики двигунів постійного струму та змінного струмів за їх паспортними даними;
• проводити вибір типу електроприводу для робочого механізму;

§ прочитати елементарну електричну схему.

Планування теоретичного курсу.

Таблиця 6

Тематичне планування навчальної дисципліни у 4-му семестрі

№ з/п	Назва тем курсу, лекційних занять та їх зміст	Час, год	Бібліографія
Модуль 1. Електричні кола
	Лекція 1. Електричні кола постійного струму. Електротехніка як предмет. Поняття про електричне коло. Джерела е.р.с., струму. Додатні напрямки е.р.с., струмів та напруг. Закони Ома, Кірхгофа. Послідовне, паралельне, змішане з’єднання опорів в електричному колі.		[1.2] с.3-18.
	Лекція 2. Методи розрахунку кіл постійного струму. Розрахунок кіл з багатьма джерелами е.р.с. Методи контурних струмів, законів Кірхгофа, вузлових напруг.		[1.2] с.19-48.
	Лекція 3. Електричні кола змінного струму. Поняття про змінний періодичний синусоїдний струм. Резистор, ідеальна та реальна котушки індуктивності, ємність в колі змінного струму. Активна, реактивна та повна потужності в колі змінного струму.		[1.2] с.60-80.
	Лекція 4. Методи розрахунку кіл змінного струму. Закони Ома, Кірхгофа в векторній формі. Резонанс напруг. Резонанс струмів. Комплексний метод розрахунку електричних кіл змінного струму з мішаним з’єднанням елементів. Провідність в колі змінного струму. Розрахунок електричних кіл із застосуванням провідностей.		[1.2] с.81-103.
	Лекція 5. Трифазний струм. Утворення трифазного струму. Поняття про фазні, лінійні напруги, струми. З’єднання зіркою, трикут-ником. Основні співвідношення.		[1.2] с.123-149.
	Модуль 2 Магнітні кола. Електричні машини
	Лекція 6. Магнітні кола. Закони магнетизму. Подібність і відмінність розрахунку електричних і магнітних кіл, що живляться постійним струмом.		[1.2] с.193-221.
	Лекція 7. Трансформатори. Будова і принцип дії трансформатора. Робота трансформатора в режимі холостого ходу і під навантаженням. Дослід холостого ходу і короткого замикання. Векторні діаграми трансформатора.		[1.2] с.223-244. [1.2] с.301-339.
	Лекція 8. Асинхронні машини. Принцип дії, будова асинхронних двигунів. Поняття про механічну характеристику асинхронних двигунів, к.к.д. Розрахунок природньої та штучних механічних характеристик.Регулювання швидкості асинхронних двигунів.		[1.2] с.401-462.
	Лекція 9. Основи електропостачання. Розрахунок електричних ліній живлення (перерізу кабелів) споживачів за втратами напруги та за струмом навантаження.		[1.2] с.465-484
	Всього

Планування лабораторних занять

Таблиця 7

Планування лабораторних занять у 4-му семестрі

№ з/п	Назва тем курсу лабораторних занять та їх зміст	Час, год.	Бібліо-графія	Конт- роль	Оцінка за 100 бальною шкалою
Модуль 1
	Електричні кола
1.1.	Лабораторне заняття 1. Правила техніки безпеки під час про-ведення лабораторних занять у лабо-раторіях загальної електротехніки. Проведення вимірювань. Визначення абсолютної та відносної похибок.		[1.6, с.5-10]
1.2.	Лабораторне заняття 2. Лабораторна робота №1. Вимірювання опорів і потужностей в колах змінного струму.		[1.6, с.12-30]	Захист ЛР
1.2.	Лабораторне заняття 3. Лабораторна робота №2. Дослідження розгалуженого електри-чного кола постійного струму.		[1.6,с.12-30].		1,5
1.3.	Лабораторне заняття 4. Лабораторна робота №3. Дослідження нелінійного електри-чного кола постійного струму.		[1.6, с.31-43].	Захист ЛР	1,5
1.4.	Лабораторне заняття 5. Лабораторна робота №4. Електричне коло однофазного змінного струму з послідовним з’єднанням споживачів. Резонанс напруг.		[1.6,с.55-73].	Захист ЛР	1,5
1.5.	Лабораторне заняття 6. Лабораторна робота №5. Електричне коло однофазного змін-ного струму з паралельним з’єднан-ням споживачів.		[1.6, с.56-74].	Захист ЛР	1,5
1.6	Лабораторне заняття 7. Лабораторна робота №6. Дослідження трифазного електрич-ного кола при з’єднанні споживачів зіркою.ь		[1.6,с.88-98].	Захист ЛР	1,5
1.7.	Лабораторне заняття8. Лабораторна робота №7. Дослідження трифазного електрич-ного кола при з’єднанні приймачів трикутником.		[1.6,с.99-108].	Захист ЛР	1,5
	Модуль 2. Магнітні кола. Електричні машини.
2.1.	Лабораторне заняття 9. Лабораторна робота №10. Дослідження однофазного трансфор-матора.		[1.6,с.144-162].	Захист ЛР	1,5
2.2.	Лабораторне заняття 10, 11. Лабораторна робота №11. Дослідження трифазного трансфор-матора.		[1.6.с145-163].	Захист ЛР	1,5
2.3.	Лабораторне заняття 12, 13. Лабораторна робота №12. Дослідження трифазного асинхрон-ного двигуна з фазним ротором.		[1.6, с164-178].	Захист ЛР	1,5
2.4.	Лабораторне заняття 14, 15. Лабораторна робота №13. Дослідження трифазного асинхрон-ного двигуна з короткозамкненим ротором.		[1.6,с.179-195]	Захист ЛР	1,5
2.7.	Лабораторне заняття 16, 17. Лабораторна робота №18. Дистанційне керування асинхронним двигуном.		[1.6, с.253-272]	Захист ЛР
2.8.	Лабораторне заняття 18. Заключне заняття. Підведення під-сумків роботи у лабораторії.
	Всього

Планування практичних занять

Планування практичних занять не передбачено

6. Планування самостійної роботи студентів

Таблиця 8

Планування самостійної роботи студентів у 4-му семестрі

№ з\п	Назва тем курсу	Час, год.	Бібліографія
Модуль 1
1.	Модуль 1. Електричні кола
1.1.	РГР №1. Розрахунок параметрів електричного кола постійного струму, що живиться від одного джерела ЕРС (напруги).		[2.1, с.5-9]
1.2.	Розрахунок параметрів електричного кола, що живиться від багатьох джерел ЕРС.		[2.1, с.9-15]
1.3.	Розрахунок електричного кола змінного струму з послідовним і паралельним з’єднанням віток, що містять R, L, C елементи.		[2.1, с. 40-43]
1.4.	Розрахунок електричного кола з комбінованим з’єднанням віток з L, R, C елементами.		[2.1, с.43-51]
1.5.	Розрахунок параметрів трифазних споживачів в симетричному та несиметричному режимах комплекс-ним (операторним) методом.		[2.1,с. 58-66]
	Модуль 2. Магнітні кола. Електричні машини.
2.1.	Розрахунок магнітного кола.		[2.1, с.87-98]
2.2.	Розрахунок параметрів та характе-ристик трифазного трансформатора.		[2.1, с.101-114]
2.3.	Розрахунок природних механічних характеристик асинхронного двигу-на. Розрахунок і вибір потужності двигуна для робочого механізму.		[1.7,с.410-416, 2.1,с.121-126]

7. Критерії підсумкового оцінювання знань, умінь і навичок студентів

Оцінка “відмінно” ставиться студенту, який правильно відповів на всі контрольні запитання і при цьому виявив високу математичну культуру, вміння логічно, чітко, коротко і ясно викласти відповіді. При розв’язанні задач вільно застосовує теоретичні положення та закони, передбачені навчальною програмою, засвоїв взаємозв’язок основних положень фізики та їх значення для здобуття професії.

Оцінка “добре” ставиться студенту, який правильно відповів на всі контрольні запитання, але деякі відповіді були неповними або необґрун-тованими, або нечіткими. Розв’язання прикладів та задач виконано прави-льно, але нераціонально, графічні ілюстрації виконано правильно, але неакуратно. Студенти здатні до самостійного поповнення і поновлення знань у сфері їх наступної професійної діяльності.

Оцінку “задовільно” заслуговує студент, який правильно відповів не менш, ніж на дві третини контрольних запитань з фізики, необхідних для подальшого навчання і наступної роботи за професією. При відповіді на теоретичні запитання спостерігається нерозуміння окремих місць в доказах та обґрунтуваннях. Розв’язки задач недостатньо обґрунтовані або неповні. Малюнки неточно ілюструють хід розв’язання.

Оцінка “незадовільно” виставляється студенту, який не зміг пра-вильно відповісти не менш, ніж на дві третини контрольних запитань, допустив принципові помилки у відповідях. Як правило, “незадовільно” ставиться студенту, який не може продовжувати навчання без додаткових занять, не засвоїв основних понять, не вміє розв’язувати задач.

Студенти, які після здачі останнього модуля набрали кількість балів, більшу від наведеної в табл. 5, отримують екзаменаційну оцінку без складання іспиту за співбесідою. Інші студенти складають іспит у письмовій формі за екзаменаційними білетами.

Рекомендована література

А. Основна

1. Борисов Ю.М., Липатов Д.Н., Зорин Ю.Н. Общая электротехника. – М.: Высшая школа, 1986. – 522 с.

2. Лябук М.Н. Електротехніка. Навчальний посібник.- Луцьк: РВВ ЛДТУ, 2005. – 648 с.

3. Малинівський С.М. Загальна електротехніка: Підручник. – Львів: Видавництво “Бескид Біт”, 2003. – 640 с.

4. Электротехника: Учебник для неелектротехнических специально-стей вузов / Под редакцией В.Г. Герасимова. – М.: Высшая школа, 1985. – 480 с.

5. Электротехника: Учебное пособие для вузов / Под редакцией

В.С. Пантюшина. – М.: Высшая школа, 1976. – 506 с.

6. Сборник задач по электротехнике и основам электроники: Учебное пособие для неэлектротехнических специальностей вузов / Под редакцией В.Г. Герасимова. – М.: Высшая школа, 1987. – 288 с.

7. Лябук М.Н. Електротехніка. Лабораторні роботи: Навчальний посібник. – Київ: ІЗМН, 1998. – 284 с.

Б. Додаткова

8. Евдокимов Ф.Е. Теоретические основы электротехники. – М.: Выс-шая школа, 1975. – 496 с.

9. Енергетичні ресурси та потоки. – Київ: Українські енциклопедичні знання, 2003. – 472 с.

10. Иванов И.И, Равдоник В.С. Электротехника: Учебное пособие для неэлектротехнических специальностей вузов. – М.: Высшая школа, 1984. – 375 с.

11. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника: Учебное пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 440 с.

12. Князевский Б.А. Охрана труда в электроустановках. – М.: Энерго-издат, 1983. – 336 с.

13. Лябук М.Н. Електротехніка. Навчальний посібник. – Луцьк: РВВ ЛДТУ, 2005. – 445 с.

14. Паливно-енергетичний комплекс на порозі третього тисячоліття. – Київ: Українські енциклопедичні знання. 2001. – 400 с.

15. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода. – М.: Энергоиздат, 1981. – 576 с.

16. Чунихин А.А. Электричиские аппараты. – М.: Энергия, 1975. – 647 с.

Загальні рекомендації

Зміст і структура предмету „Електротехніка”. Значення елект-ротехнічної підготовки фахівців для неелектротехнічних спеціальностей в машинобудівній галузі. Електрична енергія, її особливості, галузь засто-сування. Історичний нарис розвитку електротехніки як науки. Основні закони електричних кіл. Шляхи раціонального використання і економії електричної енергії.

Під час вивчення вступу до дисципліни „Електротехніка” необхідно звернути увагу на універсальні властивості електричної енергії, її переваги над іншими видами енергії. Варто звернути увагу на вклад українських і російських вчених у розвиток електротехніки як фундамен-тальної науки.

Література: [1, с.5–10; 2, с. 5–16; 3, с.5–11; 4, с.7–21].

Магнітні кола

Розділ «Магнітні кола» включає значний матеріал із курсу фізики, наприклад, магнітні властивості феромагнетиків. Тому бажано спочатку відновити у пам'яті відповідні розділи курсу фізики. Необхідно усвідомити особливості петлі гістерезису для магнітом'яких і магніто-твердих матеріалів. Площа петлі гістерезису пропорційна втратам енергії на перемагнічування за один цикл. Ця енергія виділяється у матеріалі у вигляді теплоти. Тому в осердях трансформаторів використовують феромагнітні матеріали з більш вузькою петлею гістерезиса, звичайно кремнієву елек­тротехнічну сталь.

Основною інженерною задачею, яка виникає при розрахунку магнітних кіл, є визначення зв’язків між магнітним потоком та струмом в обмотці намагнічуючої котушки. При цьому доводиться розв’язувати дві задачі: пряму та зворотну. Прямою називають таку задачу, коли відомою величиною є магнітний потік, а визначенню підлягає намагнічуюча сила або струм котушки. Зворотна задача – струм котушки є відомим, а визначенню підлягає магнітний потік. При розв’язуванні як прямої, так і зворотної задачі геометричні розміри магнітного кола та матеріал, з якого воно виготовлене, зазвичай, відомі.

Під час вивчення пристроїв змінного струму: стабілізаторів, дросе-лів насичення та магнітних підсилювачів, слід звернути увагу на мож-ливість регулювання їх індуктивного опору зміною повітряного проміжку магнітопровода або його додатковим підмагнічуванням за допомогою обмотки керування.

Запитання для самоперевірки

1. Назвіть пристрої, в яких проявляється дія магнітного поля.

2. Як математично записують закон електромагнітної індукції?

3. Що називають магнітним колом і яке його призначення в електричних пристроях?

4. Що таке магнітна проникність? В яких одиницях вона вимірюється?

5. Як формулюють і записують математично закон повного струму?

6. Запишіть рівняння Кірхгофа для магнітного кола.

7. Назвіть сфери використання магнітом’яких і магнітотвердих матеріалів.

Трансформатори

Принцип роботи трансформатора ґрунтується на явищі електро-магнітної індукції, що забезпечує появу ЕРС в обмотках трансформатора. Необхідно звернути увагу на те, що передача електричної енергії від пер-винної обмотки до вторинної відбувається за рахунок магнітного поля. При цьому магнітний потік залишається незмінним при зміні навантаже-ння трансформатора від неробочого ходу до номінального.

Слід чітко розрізняти три режими роботи трансформатора: холос-того ходу, навантажувальний і короткого замикання. Режим короткого замикання із зниженою напругою у первинній обмотці, так як і режим холостого ходу, використовують для вимірювання характеристик транс-форматора.

При холостому ході струм у вторинній обмотці відсутній. У пер-винній обмотці протікає порівняно слабкий струм холостого ходу, оскіль-ки індук­тивність трансформатора велика. Активна потужність, що вимі-рюється у первинному колі, майже повністю зумовлена тільки втратами енергії у сталі осердя. Дійсно, магнітний потік при цьому такий же вели-кий, як і при номінальному навантаженні. Втрати ж енергії на нагрівання провідників тільки у первинній обмотці малі, тому що вони пропорційні квадрату струму. У режимі холостого ходу також вимірюється коефіцієнт трансфор­мації.

У навантажувальному режимі у вторинній обмотці трансформа-тора протікає струм навантаження, у первинній обмотці струм стає також великим. У цьому режимі втрати потужності відбуваються як у сталі, так і у міді, тобто, у провідниках обмоток. Втрати у сталі такі ж як і у режимі холостого ходу оскільки магнітний потік той же самий. Ці втрати зумов-лені двома причинами: гістерезисом і вихровими струмами. Якщо втрати на гістерезис зменшують підбором відповідного феромагнітного мате-ріалу, то втрати на вихрові струми зменшують шляхом розділення осердя на окремі ізольовані одна від одної пластини.

При випробуваннях трансформатора у режимі короткого замика-ння при пониженій напрузі можна добитися того, щоб струми в обмотках були такими, як і при номінальному навантаженні. Тоді втрати на нагрівання провідників в обмотках будуть такі ж, як і у навантажуваль-ному режимі, а втрати потужності у сталі будуть дуже малі, тому що вони пропорційні квадрату амплітуди магнітного потоку, а згідно формули (1) магнітний потік пропорційний ЕРС, тобто напрузі на первинній обмотці. Таким чином, у режимі короткого замикання ватметр, ввімкнений у коло первинної обмотки трансформатора вимірює втрати у міді.

Трифазний струм можна трансформувати за допомогою трьох од­нофазних трансформаторів, причому їх первинні і вторинні обмотки можна з'єднувати як трикутником, так і зіркою. Але при симетричнму навантаженні сума всіх трьох магнітних потоків дорівнює нулю. Тому всі три однофазні трансформатори можна об'єднати в один, зробивши в осерді три стержні (трифазний трансформатор). Вивчення теми слід проводити по [1, с. 201–202, 246–251, 253–260].

Запитання для самоперевірки

1. Для чого призначений трансформатор?

2. Поясніть принцип дії трансформатора.

3. Призначення досліду холостого ходу трансформатора.

4. Виведіть співвідношення, що зв'язують коефіцієнт транс-формації з первинними і вторинними ЕРС, напругами, струмами однофазного транс­форматора.

5. Що таке зовнішня характеристика трансформатора?

6. Призначення досліду короткого замикання трансформатора.

7. Яке найбільше значення може мати ККД трансформатора при номі­нальному навантаженні?

8. Які є схеми з'єднання обмоток трифазного трансформатора?

9. Перерахуйте номінальні дані трансформатора.

10. У яких випадках застосовують автотрансформатор?

Асинхронні машини

Вивчення даного розділу слід починати з короткого історичного нарису розвитку електричних машин [1, с. 329–338]. У ньому не тільки наводяться основні етапи розвитку електромашинобудування у історич-ному аспекті, але і в доступній формі розкриваються проблеми і труд-нощі, які необхідно було подолати для вдосконалення електричних машин. Цей матеріал не обов'язково запам'ятовувати, але розібратися у ньому необхідно. Це полегшить розу­міння принципу дії асинхронних двигунів і суть процесів, що відбуваються в них. Наступним етапом при роботі над цією темою є вивчення будови і принципу дії асинхронного електродвигуна [1, с. 387–391].

Принцип дії асинхронного двигуна трифазного струму засно-ваний на використанні обертального магнітного поля [1, с. 348–357]. Для усвідом­лення способу створення такого поля необхідно розглянути декілька момен­тів часу протягом періоду змінного струму і побудувати вектори, що вка­зують напрямок і значення індукції магнітного поля статора. Слід також зрозуміти взаємодію магнітного поля статора зі струмами, які течуть в обмотці ротора двигуна, що характеризує механічний момент сил, спря­мований у сторону обертання магнітного поля статора.

Питання, пов'язані з потужністю втрат в електродвигуні та його ККД, слід вивчати за [1, с. 394–396].

Для аналізу роботи асинхронних двигунів використовують безрозмірну величину s, що називається ковзанням. Слід добре запам'я-тати формулу, що зв'язує ковзання з частотою обертання ротора, оскільки вона часто вико­ристовується під час розрахунків. Важливою для асин-хронного двигуна є його механічна характеристика, тобто, залежність частоти обертання ротора від електромагнітного моменту, що розвиває двигун [1, с. 397–400]. Під час вивчення роботи асинхронного двигуна розуміння цієї характеристики зустрічає труднощі, тому рекомендується спочатку усвідомити суть графіка залежності електромагнітного моменту М від ковзання s, спрощена інже­нерна формула якої називається формулою Клосса і має вигляд:

де М_тах – максимальний момент; s_кр – критичне ковзання.

Ця залежність має явно виражений максимум М _mах. Значення ковзання s_кр, що відповідає максимальному моменту, називають критичним. При нульо­вому ковзанні момент дорівнює нулю. Дійсно, оскільки при цьому частота обертання ротора співпадає з частотою обертання магнітного поля, ротор нерухомий відносно магнітного поля. В обмотці ротора не виникає ЕРС і тому відсутній струм, а значить і електромагнітний момент дорівнює нулю. При пуску двигуна s =1.

Зі збільшенням ковзання частота обертання ротора відносно магнітного поля збільшується, струм у роторі збільшується, момент також збіль­шується, але до певного значення. Потім момент починає змен-шуватись зі збільшенням ковзання, тобто, зі зменшенням кількості обертів ротора. Це відповідає неусталеній роботі двигуна, оскільки внаслідок гальмування ротора занадто великим моментом сил зовнішнього механічного навантаження електромагнітний момент буде зменшуватись ще більше, що призводить до повної зупинки двигуна. Такий режим роботи двигуна недопустимий. Початкова ділянка механічної характеристики при малих ковзаннях відповідає усталеній роботі двигуна і є робочою.

Пуск асинхронного двигуна виконують, як правило, шляхом без-по­середнього ввімкнення у мережу [1, с. 401–408]. При цьому у почат-ковий момент струм перевищує номінальне значення у 5–7 разів. Елект-рична ме­режа повинна бути розрахована на таке короткочасне наванта-ження.

Існують також асинхронні двигуни з фазним ротором, у якого обмотка має виводи на контактні кільця. Щітки, що торкаються кілець, з'єднують з пусковим реостатом. Зі збільшенням частоти обертання ротора опір пускового реостату зменшують до нуля. Двигун починає працювати як і двигун з короткозамкненим ротором. Але в момент пуску споживання струму і мережі обмежується.

Запитання для самоперевірки

1. За якою формулою визначається залежність частоти оберталь-ний магнітного поля статора асинхронного двигуна від кількості пар по-люсів і частоти напруги мережі?

2. Поясніть принцип утворення обертального магнітного поля за допомогою трифазної системи струмів і трьох котушок, зсунутих у про-сторі на 120°.

3. Чому ротор асинхронного двигуна обертається з частотою мен-шою, ніж частота обертання магнітного поля?

4. Як змінюється ККД асинхронного двигуна при переході від хо-лостого ходу до повного навантаження?

5. Як змінюється коефіцієнт потужності асинхронного двигуна при зміні навантаження?

6. Механічна характеристика асинхронного двигуна.

7. У яких випадках застосовуються двигуни з фазним ротором?

8. Як здійснюється реверс асинхронних двигунів?

9. Які є способи регулювання частоти обертання двигунів.

10.8. Загальні питання електричних машин та електропостачання

Втрати потужності та коефіцієнт корисної дії, нагрів, охолодження та режим навантаження електричних машин.

Поняття про електропостачання підприємств, цехів і робочого місця. Розрахунок електричних ліній живлення споживачів.

Під час аналізу формули коефіцієнта корисної дії електричної машини звернути увагу на умову максимуму коефіцієнта корисної дії та на три групи втрат в електричній машині.

Вирішальним фактором під час розрахунку та правильного вибору електричного двигуна для виробничого механізму є його нагрів. Незва-жаючи на складний характер розподілу тепла в електричній машині, замі-на реальної машини однорідним тілом дає можливість встановити деякі загальні закони зміни температури машини в процесі нагріву і охолод-ження.

Передача електроенергії в системах електропостачання здійнюється трифазними лініями напругою 6 ÷220 кв, а на території підприємств напруга понижується до 0,4/0,23 кв. Переріз провідників і жил кабелів вибирають за умов допустимого нагріву, економічної густини струму та допустимих втрат напруги.

Література: [1, с. 524–532; 2, с. 542–570; 4, с. 44–45].

Запитання для самоперевірки

1. Які є номінальні напруги ліній електропередач?

2. Назвіть категорії електроприймачів за надійністю роботи.

3. Назвіть основні елементи системи електропостачання, їх приз-начення.

4. Які існують схеми живлення трансформаторних підстанцій?

5. За якими критеріями вибирають переріз провідника лінії живлення?

6. Як вибирають переріз провідника за струмом навантаження?

7. Яку втрату напруги в лінії дозволяє держстандарт?

8. Які мінімально допустимі перерізи мідних і алюмінієвих провід-ників за умов механічної міцності?

Задача 1.1

В електричному колі, що зображено на рис. 1 відомі ЕРС джерела і опори резисторів. Знайти струми у всіх вітках кола і напругу , що вимірюється вольтметром V. Прийняти, що опір вольтметра

 

 

Таблиця 1.1.

Дані до задачі 1.1.

Варіант	E, B напрям	R 5, Ом	R 1, Ом	R 2, Ом	R 3, Ом	R 4, Ом	R 6, Ом
	50 ↑
	20 ↓
	100 ↑
	10 ↓
	50 ↑
	40 ↓
	30 ↑
	80 ↓
	10 ↑
	25 ↓
	50 ↑
	20 ↓
	60 ↑
	10 ↓
	50 ↑
	40 ↓
	30 ↑
	80 ↓
	10 ↑
	25 ↓

Задача 1.2

В електричному колі, зображеному на рис. 2, відомі ЕРС джерел, зовнішня на-пруга U і опори резисторів. Визначити струми у всіх вітках кола і режим роботи кожного із джерел. Скласти баланс потужностей. Задачу вирішити двома методами з трьох: 1) застосу-вання законів Кірхгофа; 2) вузлової напруги; 3) методом контурних струмів. Напрями ЕРС і напруги вибрати за номером залікової книжки. Парний номер числа залікової книж-ки і цифра «0» – напрям Е, чи U – вверх, непарний номер числа залікової книжки – напрям Е, чи U – вниз. Наприклад: № заліко-вої книжки – 123. Е 1 – ↓, Е 2 – ↑, U – ↓.

Рис. 2

 

Табл. 1.2

Дані до задачі 1.2