Эти задачи относятся к теме "Электрические машины постоянного тока". Для их решения надо усвоить не только устройство и принцип действия электрических машин постоянного тока, но и знать формулы, выражающие взаимосвязь между электрическими величинами, характеризующими данный тип электрической машины.
Необходимо отчетливо представлять связь между напряжением U на зажимах машины, ЭДС Е и падение напряжение , в обмотке якоря генератора и двигателя.
При отсутствии в машине (это зависит от её типа и предложенной задачи) каких-либо из указанных обмоток в формулу, определяющую не входят соответствующие слагаемые.
Полезный вращающий момент на валу двигателя определяются по формуле
На рис.28 представлена схема генератора постоянного тока с параллельным возбуждением, работающего в режиме номинальной нагрузки. Его технические данные: Рном =16000Вт - номинальная мощность; Uном =230В- номинальное напряжение; Rя=0,13Ом-сопротивление якоря; Rв=164 Ом - сопротивление возбуждения; η=90,1% - номинальный коэффициент полезного действия.
Рисунок 28 - Схема генератора постоянного тока с параллельным возбуждением
Определить:
Iном -номинальный ток нагрузки;
Iв- ток возбуждения
Iя- ток якоря генератора;
Ря- потери мощности в якоре;
Рв- потери мощности в обмотке возбуждения;
Рщ - потери мощности в щеточном контакте, приняв ∆Uщ = 2В - падение напряжения на электрографитированных щетках;
Рдоб - добавочные потери мощности;
Рх - потери холостого хода.
Решение
1. Ток нагрузки
2. Ток возбуждения
3. Ток якоря Iя=Iном + Iв=69,6+1,4=71А.
4. Потери мощности в обмотке якоря
5. Потери мощности в обмотке возбуждения
6. Потери мощности в щеточном контакте Рщ=∆Uщ.Iя=2.71 = 1428Вт.
7. Добавочные потери мощности Рдоб = 0,01.Рном= 0,01 .16000 = 160 Вт.
8. Мощность, потребляемая генератором отпервичного двигателя
На рис.29 представлена схема двигателя постоянного тока со смешанным возбуждением, работающего в номинальном режиме. Двигатель рассчитан на номинальную мощность на валу Р2ном =2000Вт. Номинальное напряжение, подведенное к двигателю U ном =27В. Частота вращения якоря n ном =8000 об/мин. Двигатель потребляет из сети ток I ном =100А. Сопротивление обмотки якоря, добавочных полюсов и последовательной обмотки возбуждения. Сопротивление параллельной обмотки возбуждения Rш =6,75 Ом
Рисунок 29 - Схема двигателя постоянного тока со смешанным возбуждением
- потери мощности в последовательной обмотке возбуждения,
Рщ = ∆Uщ.I я- потери мощности в переходном контакте щеток на коллекторе;
Рш = Uном.Iш - потери мощности в параллельной обмотке возбуждения.
9. Добавочные потери мощности, возникающие в обмотке якоря
Рдоб =0,01 .Р2ном=0,01.2000=20 Вт
10. Потери холостого хода: Рх=∑Р-(Рэ +Рдоб)=700 - (433+20)=247Вт
Методические указания к решению задачи 20
Эта задача относится к теме "Электрические машины переменного тока". Для ее решения надо знать принцип действия асинхронного двигателя и зависимости между электрическими величинами, характеризующими его работу.
Трехфазный ток, протекающий по обмотке статора двигателя создает вращающееся магнитное поле, частота вращения которого зависит от числа пар полюсов и частоты тока f1, в статоре,
Возможные частоты вращения магнитного поля статора при частоте тока f1 и различном числе пар полюсов приведены в таблице 5
Таблица 5- Возможные частоты вращения магнитного поля статора при частоте тока f1 =50 Гц и различном числе пар полюсов
р (число пар полюсов)
n1, об/мин
Частота вращения ротора п2 всегда меньше частоты вращения магнитного поля статора. Это отставание характеризуется скольжением S, равным
При работе двигателя под нагрузкой скольжение составляет несколько процентов, в момент пуска - 100 %.
Полезный вращающий момент на валу двигателя определяется по формуле
В настоящее время промышленность выпускает асинхронные двигатели серии 4А мощностью от 0,06 до 400 кВт.
Обозначение типа двигателя расшифровывается так:
4 - порядковый номер;
А - наименование вида двигателя - асинхронный;
Н - обозначение двигателя защищенного исполнения; отсутствие знака означает закрытое обдуваемое исполнение;
А - станина и щиты из алюминия; X - станина алюминиевая, щиты чугунные;
отсутствие знаков означает, что станина и щиты чугунные или стальные;
50... 355 - высота оси вращения;
S, L, М - установочные размеры по длине станины ( S - самая короткая станина;
М - промежуточная; L - самая длинная );
2,4,6,8, 10,12 - число полюсов;
У - климатическое исполнение двигателя ( для умеренного климата);
3 - категория размещения (3— для закрытых неотапливаемых помещений; I -для работы на открытом воздухе).
Пример 10
Расшифровать условное обозначение двигателя типа 4АН200М4УЗ. Это двигатель четвертой серии, асинхронный, защищенного исполнения, станина и щиты из чугуна, с высотой оси вращения 200 мм, с установочным размером М по длине станины (промежуточный), четырехполюсный, для районов умеренного климата, третья категория размещения.
Пример 11
Расшифровать условное обозначение двигателя типа 4А100L8УЗ. Это двигатель четвертой серии, асинхронный, закрытый обдуваемого исполнения, станина и щиты из чугуна, с высотой оси вращения 100 мм, с установочным размером L по длине станины (самая длинная станина), восьмиполюсный, для районов умеренного климата, третья категория размещения.
Пример 12
Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором изготовлен на номинальное напряжение 220/380В. Двигатель подключен к сети с напряжением U1ном =380В, нагрузка на его валу номинальная. Известны величины:
- I1ном= 9,15 А - номинальный ток, потребляемый двигателем из сети;
- cos φ = 0,81 - номинальный коэффициент мощности;
- Sном= 5% - номинальное скольжение;
- p= 3 — число пар полюсов;
- f1 = 50 Гц - частота тока сети;
- - способность двигателя к перегрузке;
- - кратность пускового момента;
- - кратность пускового тока.
Определить:
- схему включения обмоток статора двигателя;
- Р1ном — мощность, потребляемую двигателем из сети;
- Р2ном- номинальную мощность на валу двигателя;
- ∑Рном — суммарные потери мощности в двигателе при номинальном режиме;
- n1- частоту вращения магнитного поля статора;
- n2ном- номинальную частоту вращения ротора;
- f2- частоту тока в роторе;
- Мном, Мпуск Ммах - номинальный, пусковой и максимальный моменты на валу
двигателя;
- I1п - пусковой ток, потребляемый двигателем из сети.
Подсчитать при номинальной нагрузке на валу величину номинального и пускового тока при напряжении сети Какова будет схема включения обмоток статора двигателя в этом случае?
Решение
1. Двигатель изготовлен на номинальное напряжение 220/380 В. Это значит, что при подключении к сети с U1ном=220В обмотки его статора должны быть соединены по схеме "треугольник
2. Номинальная мощность, потребляемая двигателем из сети.
3.Номинальная мощность на валу двигателя:
4. Суммарные потери мощности в двигателе при номинальном режиме работы:
5. Частота вращения магнитного поля статора:
6. Частота вращения ротора при номинальном режиме работе:
7. Частота тока в роторе: f2=f1 .Sном=50 . 0,05=2,5Гц
8. Номинальный момент на валу двигателя:
9. Пусковой момент на валу двигателя: Мп=Кп.Мном=2 . 40,2=80,4Н .м.
10. Максимальный момент на валу двигателя:
Ммах = Км. Мном = 2,5 . 40,2 = 100,5 Н . м.
11. Пусковой ток двигателя: I1п=К1.I1ном =6 . 9,15=54,9 А.
12. При номинальном напряжении сети обмотки двигателя для работы в номинальном режиме работы должны быть соединены по схеме "треугольник". В этом случае номинальный ток будет:
13. Значение пускового тока: .
Можно заметить, что токи и возросли по сравнению с токами и в раз, т.к. напряжение, подводимое к двигателю стало в раз меньше