Цель занятия – приобрести практические навыки расчета параметров и характеристик машин постоянного тока.
Задача 5.1
Генератор независимого возбуждения имеет следующие номинальные данные: 
кВт, 
в. Сопротивление цепи возбуждения 
Ом, сопротивление обмоток якоря (включая сопротивление обмоток добавочных полюсов и сопротивление щеток) 
Ом, мощность потерь в стали и механические 
кВт.
Рисунок 5.1.1,б - Графики зависимости 
и 
|
Определить э. д. с. генератора E, напряжение на зажимах и его к. п. д. (реакцией якоря пренебрегаем) при нагрузках 
, составляющих 
и 
от номинальной.
Построить графики зависимости 
и 
Решение
Для генератора независимого возбуждения, принципиальная схема которого показана на рис. 5.1.1, а э. д. с.
(5.1.1)
При номинальном режиме
и 
А
Тогда
В (5.1.2)
Напряжение на зажимах генератора при 
В
Аналогично получаем: 
в; 
в; 
в; 
В
К. п. д. генератора равен отношению мощности отдаваемой к мощности потребляемой:
(5.1.3)
где 
кВт, мощность потерь в обмотке возбуждения;
Вт 
кВт – мощность потерь в якорной обмотке при 
При 
Аналогично получаем: 
, 
, 
, 
.
Графики зависимости 
и показаны на рис. 5.1.1, б
Задание для самостоятельной работы
Исходные данные определить согласно формул:
,
где N – последняя цифра зачетной книжки.
Задача 5.2
Генератор параллельного возбуждения имеет следующие номинальные данные: 
кВт; 
в. Мощности потерь: 
Вт; 
Вт; 
Вт.
Определить: сопротивление цепи возбуждения 
; сопротивление обмотки якоря 
; э.д.с. 
якоря при номинальной нагрузке генератора; ток короткого замыкания 
, если остаточный магнитный поток составляет 3% от его номинального значения. Скорость вращения якоря n постоянна.
Решение
Принципиальная схема генератора параллельного возбуждения приведена на рис. 5.2.1.
Сопротивление цепи возбуждения 
Ом
Сопротивление обмотки якоря
(5.2.1)
где 
а – номинальное значение тока якоря.
Следовательно, 
Ом.
При постоянной скорости вращения якоря n э. д. с.
(5.2.2)
и
(5.2.3)
где 
В.
По условию задачи 
составляет 3% от 
, следовательно, 
составит 3% от 
Поэтому
А
При коротком замыкании 
Задача 5.3
Генератор смешанного возбуждения (рис. 5.3.1) при номинальных данных 
кВт, 
В имеет мощности потерь в обмотке якоря и дополнительных полюсах 
, в последовательной обмотке возбуждения (сериесной) - 
, а в параллельной цепи возбуждения (шунтовая) - 
Определить: сопротивления , 
и 
; э.д.с. якоря при номинальном режиме.
Решение
Номинальный ток генератора:
А (5.3.1)
Сопротивление и ток параллельной цепи возбуждения соответственно:
Ом (5.3.2)
А
Ток в обмотке якоря при номинальном режиме
А (5.3.3)
Сопротивление цепи якоря
Ом (5.3.4)
Сопротивление последовательной обмотки возбуждения
Ом (5.3.5)
Э. д. с. якоря при номинальном режиме
В (5.3.6)
Задание для самостоятельной работы
Исходные данные определяются аналогично, как для задачи 5.1
Задача 5.4
Электродвигатель постоянного тока параллельного возбуждения имеет следующие номинальные данные: Рн = 10квт, Uн = 220в, 
н = 86%, пн = 2250об/мин. Мощность потерь двигателя составляет рв = 5%, а Ря = 4,6% от потребляемой номинальной мощности.
Определить: величину сопротивления пускового реостата rпуск для пуска двигателя пусковым током, в два раза превышающим его номинальное значение; величину номинального электромагнитного вращающего момента Мн; величину пускового вращающего момента Мпуск, полагая, что магнитный поток остается без изменения; скорость вращения двигателя, если он работает как генератор, отдавая при условии U дв = U ген в сеть мощность Рн.
Решение
Для двигателя параллельного возбуждения (рис. 5.4.1) справедливо соотношение:
,
где 
— противо-э.д.с., индуктируемая в обмотке якоря при номинальной скорости вращения.
Номинальный ток якоря
(5.4.1)
В момент пуска п = 0, следовательно и Е = 0, поэтому пусковой ток якоря будет чрезмерно большим. Для его ограничения последовательно с якорем включают пусковой реостат rпуск, тогда
, (5.4.2)
откуда
. (5.4.3)
Мощность, потребляемая двигателем из сети,
(5.4.4)
Номинальный ток двигателя
(5.4.5)
Ток возбуждения
(5.4.6)
Номинальный ток якоря
(5.4.7)
Сопротивление обмотки якоря
(5.4.8)
Сопротивление пускового реостата
(5.4.9)
При включении без пускового реостата пусковой ток в якоре был бы
, (5.4.10)
т. е. в 20,6 раза больше номинального, что недопустимо. Вращающий электромагнитный момент двигателя при номинальном режиме
(5.4.11)
Пусковой вращающий момент определим, используя зависимость вращающего момента от магнитного потока Ф и тока якоря Iя:
. (5.4.12)
Так как по условию магнитный поток постоянен, а пусковой ток в два раза больше номинального, то и пусковой момент будет в два раза превышать номинальный:
. (5.4.13)
Если двигатель работает как генератор, его номинальный ток
, (5.4.14)
ток в якоре
, (5.4.15)
э.д.с.
(5.4.16)
Ток в цепи возбуждения в обоих случаях одинаков, так как по условию 
. Используя линейную зависимость э.д.с. от скорости вращения, получаем:
(5.4.17)
откуда
(5.4.18)
Задание для самостоятельной работы
Исходные данные определить согласно формул:
,
где N – последняя цифра зачетной книжки.
Задача 5.5
Для задачи 5.5 определить: скорость вращения двигателя n', если в цепь обмотки возбуждения ввести сопротивление регулировочного реостата равное 15% от сопротивления цепи возбуждения при номинальном режиме; коэффициент полезного действия 
; скорость вращения п" и вращающий момент М двигателя, если ток 
.
График зависимости магнитного потока от тока возбуждения приведен на рис. 5.5.1.
Решение
Сопротивление цепи возбуждения при введении в нее дополнительного сопротивления
Ток возбуждения при этом
Данное значение составляет 87% от номинального. Согласно кривой (см. рис. 5.5.1), это соответствует магнитному потоку, равному 93% от своего номинального значения.
Учитывая, что падение напряжения в якоре небольшое, можно считать значение Е при этом неизменным.
Тогда
или 
, (5.5.1)
откуда
об/мин .
Мощности потерь в цепи возбуждения и в якоре будут:
(5.5.2)
Двигатель имеет 
= 86%, следовательно, мощность остальных потерь составляет 4,4%, т. е.
Мощность двигателя при 
= 0,5 
,
(5.5.3)
Мощность на валу двигателя 
:
,
откуда
При постоянном магнитном потоке
, (5.5.4)
откуда скорость вращения при мощности
(5.5.5)
Вращающий момент при этом
(5.5.6)
Задача 5.6
Двигатель параллельного возбуждения, потребляющий из сети мощность Р1=10 кВт при напряжении U =110 В, имеет скорость вращения п=1250 об/мин. Мощности потерь в цепи якоря Ря=0,5 кВт, в цепи возбуждения рв=0,6 кВт, в стали и механические рмех+рст=0,8 кВт.
Определить: к.п.д. двигателя h; сопротивления цепи возбуждения r в и якоря rя; противо-э.д.с. Eн; вращающий момент М; сопротивление пускового реостата rпуск при I пуск =2Iн.
Ответ: h =81%; r в=20,2 Ом; rя=0,0685 Ом; Eн=104,2 В; М=62 Н·м; rпуск=0,575 Ом.
Задача 5.7
Двигатель последовательного возбуждения, номинальной мощностью Рн = 5,6 кВт, включен в сеть напряжением U = 220 В. Скорость его вращения п = 1350 об/мин, к.п.д. – h= 80%. Сопротивление обмотки якоря в полтора раза больше сопротивления обмотки возбуждения, мощность потерь в стали и механические рмех+рст=50 Вт.
Определить: вращающий момент двигателя М; сопротивление обмотки якоря rя; мощность потерь в якоре Ря; сопротивление пускового реостата rпуск для пуска двигателя при Iпуск = 2,5 Iн.
Ответ: М = 39,62 Н·м; rя = 0,535 Ом; Ря = 542 Вт; rпуск = 1,88 Ом.
Дата: 2019-04-22, просмотров: 252.
