Методические указания к решению задач 18,19

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.

Для генератора Е = U + .,

Для двигателя U = Е +

В этих формулах - сумма сопротивлений всех

участков цепи якоря: обмотки якоря R_я, обмотки добавочных полюсов R_ДП, компенсационной обмотки R_ко, последовательной обмотки возбуждения R_с и переходного щеточного контакта R_щ.

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

где Р₂,Вт - полезная механическая мощность,
п, об/мин - частота вращения вала двигателя.

Пример 8

На рис.28 представлена схема генератора постоянного тока с параллельным возбуждением, работающего в режиме номинальной нагрузки. Его технические данные: Р_ном =16000Вт - номинальная мощность; U_ном =230В- номинальное напряжение; R_я=0,13Ом-сопротивление якоря; R_в=164 Ом - сопротивление возбуждения; η=90,1% - номинальный коэффициент полезного действия.

Рисунок 28 - Схема генератора постоянного тока с параллельным возбуждением

Определить:

I_ном -номинальный ток нагрузки;

I_в- ток возбуждения

I_я- ток якоря генератора;

Р_я- потери мощности в якоре;

Р_в- потери мощности в обмотке возбуждения;

Р_щ - потери мощности в щеточном контакте, приняв ∆U_щ = 2В - падение напряжения на электрографитированных щетках;

Р_доб - добавочные потери мощности;

Р_х - потери холостого хода.

Решение

1. Ток нагрузки

2. Ток возбуждения

3. Ток якоря I_я=I_ном + I_в=69,6+1,4=71А.

4. Потери мощности в обмотке якоря

5. Потери мощности в обмотке возбуждения

6. Потери мощности в щеточном контакте Р_щ=∆U_щ ^.I_я=2^.71 = 1428Вт.

7. Добавочные потери мощности Р_доб = 0,01^.Р_ном= 0,01 ^.16000 = 160 Вт.

8. Мощность, потребляемая генератором отпервичного двигателя

9. Суммарные потери мощности в генераторе

∑Р = Р₁ –Р_ном = 17758 - 16000=1758 Вт.

10. Потери холостого хода

P_х = ∑Р –(Р_я+Р_в+Р_щ+Р_доб ) = 1758 – (655+321+142+160)=480Вт

Пример 9

На рис.29 представлена схема двигателя постоянного тока со смешанным возбуждением, работающего в номинальном режиме. Двигатель рассчитан на номинальную мощность на валу Р_2ном =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 R_ш =6,75 Ом

Рисунок 29 - Схема двигателя постоянного тока со смешанным возбуждением

ПР - пусковой реостат.

РР - регулировочный реостат.

ОВШ - параллельная (шунтовал) обмотка возбуждения.

ОВС - последовательная (сериесная) обмотка возбуждения.

ОДП — обмотка добавочных полюсов.

Определить:

Р₁ - потребляемую из сети мощность;

- номинальный коэффициент полезного действия двигателя;

М - полезный вращающий момент;

I_я - ток якоря;

Е –противо-ЭДСв обмотке якоря;

∑Р — суммарные потери мощности в двигателе;

Р_э - электрические потери мощности;

Р_доб - добавочные потери мощности;

Р_х - потери холостого хода

Решение

1. Мощность, потребляемая двигателем из сети:

2. Номинальный коэффициент полезного действия двигателя:

3. Полезный вращающий момент на валу двигателя

4. Ток параллельной обмотки возбуждения:

5. Ток, протекающий через обмотку якоря, обмотку добавочных полюсов, последовательную обмотку возбуждения:

6. Противо-ЭДСв обмотке якоря

где ∆U_щ = 2В - потери напряжения в переходном контакте щеток на коллекторе

7. Суммарные потери мощности в двигателе:

8. Электрические потери мощности в двигателе

Р_э =Р_я +Р _дп +Р_щ +Р_ш +Р_с =158+42+6,88+16,42+96,8=320,1Вт

где: - потери мощности в якоре,

- потери мощности в добавочных полюсах,

- потери мощности в последовательной обмотке возбуждения,

Р_щ = ∆U_щ ^.I _я - потери мощности в переходном контакте щеток на коллекторе;

Р_ш = U_ном^.I_ш - потери мощности в параллельной обмотке возбуждения.

9. Добавочные потери мощности, возникающие в обмотке якоря

Р_доб =0,01 ^.Р_2ном=0,01^.2000=20 Вт

10. Потери холостого хода: Р_х=∑Р-(Р_э +Р_доб)=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

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

где: Р₂, Вт - полезная механическая мощность;

п₂, об/мин. - частота вращения вала ротора двигателя.

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 U_1ном =380В, нагрузка на его валу номинальная. Известны величины:

- I_1ном= 9,15 А - номинальный ток, потребляемый двигателем из сети;

- ⁼ 82% - номинальный коэффициент полезного действия;

- cos φ = 0,81 - номинальный коэффициент мощности;

- S_ном ⁼ 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;

- Р_1ном — мощность, потребляемую двигателем из сети;

- Р_2ном - номинальную мощность на валу двигателя;

- ∑Р_ном — суммарные потери мощности в двигателе при номинальном режиме;

- n₁ - частоту вращения магнитного поля статора;

- n_2ном - номинальную частоту вращения ротора;

- f₂- частоту тока в роторе;

- М_ном, М_пуск М_мах - номинальный, пусковой и максимальный моменты на валу

двигателя;

- I_1п - 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 U_1ном=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 ^.S_ном=50 ^. 0,05=2,5Гц

8. Номинальный момент на валу двигателя:

9. Пусковой момент на валу двигателя: М_п=К_п ^.М_ном=2 ^. 40,2=80,4Н ^.м.

10. Максимальный момент на валу двигателя:

М_мах = К_м ^. М_ном = 2,5 ^. 40,2 = 100,5 Н ^. м.

11. Пусковой ток двигателя: I_1п=К₁ ^.I_1ном =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

Поиск по сайту: