Теоретическое обоснование работы. Тема:Расчет номинальных параметров ГПТ и ДПТ.

Практическая работа № 17

Тема:Расчет номинальных параметров ГПТ и ДПТ.

Цель работы:Изучить методику расчета номинальных параметров машин постоянного тока.

Теоретическое обоснование работы

Изучение электрических машин постоянного тока нужно начинать с их принципа работы и устройства. Учитывая, что машина постоянного тока обратима, т.е. может работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. Изучение таких вопросов, как коллектор, реакция якоря, электромагнитный момент, возбуждение и ряд других, необходимо рассматривать в сопоставлении для обоих режимов. Очень важно правильно понимать связь между напряжением на зажимах машины, ее э.д.с. и падением напряжения в обмотке якоря для генераторного и двигательного режимов.

Изучая работу машин постоянного тока в режиме двигателя надо обратить особое внимание на пуск, регулирования частоты вращения и вращающий момент двигателя, а в режиме генератора – на самовозбуждение.

Характеристики генераторов и двигателей дают наглядное представление об эксплуатационных свойствах электрических машин. (Кацман М.М. «Электрические машины» §28.2, стр. 379, §29.6, стр. 400).

Основные формулы по разделу «Машины постоянного тока» (МПТ)

1. Уравнения напряжения

для генератора: / 1/

для двигателя: / 2/

где Е – электродвижущая сила обмотки якоря, В;

I_Я – ток якоря, А;

∑ R_Я – сумма сопротивлений всех участков якоря, ОМ;

2. Электродвижущая сила обмотки якоря:

/ 3/

где Р – число пар полюсов,

N – число пазовых проводников,

а – число пар параллельных ветвей обмотки якоря,

ф – магнитный поток, Вб,

n – частота вращения якоря, об/мин,

Се – постоянная величина эдс:

3. Электромагнитный момент

/ 4/

где С_М - постоянная величина момента:

ф – магнитный поток, Вб,

I_Я – ток якоря, А,

4. Электромагнитная мощность:

/ 5/

5. Электромагнитный момент через электромагнитную мощность:

/ 6/

где ω – угловая частота вращения, рад/с,

Р_ЭМ – электромагнитная мощность, Вт,

n – частота вращения якоря, об/мин.

Пример 1: Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением развивает на выводах номинальное напряжение U_НОМ = 220 В и нагружен на сопротивление R_H – 2,2 Ом. Сопротивления обмотки якоря R_Я = 0,1 Ом, обмотки возбуждения R_В = 110 Ом. КПД генератора η_г = 0,88.

Определить: 1) токи в нагрузке I_H, обмотках якоря I_Я возбуждения I_В; 2) ЭДС генератора Е; 3) полезную мощность Р2 и потребляемую Р1: суммарные потери в генераторе ∑Р, 5) электромагнитную мощность Р_ЭМ, 6) электрические потери в обмотках якоря Р_Я и возбуждения Р_а.

Решение: 1) токи в нагрузке, обмотках возбуждения и якоря:

; ;

2) ЭДС генератора:

3) Полезная и потребляемая мощности:

;

4) Суммарные потери в генераторе:

5) Электромагнитная мощность:

6) Электрические потери в обмотках якоря и возбуждения:

;

Пример 2: электродвигатель постоянного тока с последовательным возбуждением работает от сети с U_ном = 440 В. Частота вращения n = 1000 об/мин. Полезный момент М = 200 нм. Сопротивления обмотки якоря R_Я = 0,5 Ом, обмотки возбуждения R_В = 0,4 Ом. КПД двигателя η_дв = 0,86.

Определить: 1) полезную мощность двигателя, 2) мощность потребляемую из сети, 3) ток двигателя, 4) сопротивление пускового реостата, при котором пусковой ток превышает номинальный в 2 раза.

Решение: 1. Полезная мощность двигателя:

2. Потребляемая мощность:

3. Потребляемый ток (он же ток возбуждения):

4. Сопротивления пускового реостата:

.

Задание 1

Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением отдает полезную мощность Р₂ при напряжении U_ном. Ток в нагрузке I_н, ток в цепи якоря I_я, в обмотке возбуждения I_в. Сопротивление цепи: якоря R_я обмотки возбуждения R_в; ЭДС генератора Е. Генератор приводится во вращение двигателем мощностью Р_д. Электромагнитная мощность, развиваемая генератором, равна Р_эм. Потери в мощности в цепи якоря Р_я, в обмотке возбуждения Р_в. Суммарные потери мощности составляют Σ Р, КПД генератора η_г. Определить величины, отмеченные прочерком в таблице №1. Начертить схему присоединения генератора к нагрузке и описать назначения всех элементов.

Таблица 17.1 – Данные к заданию 1.

№ вар.	Р1, кВт	Р2, кВт	Рэм, кВт	Ря, кВт	Рв, кВт	ΣР1, кВт	Iн, А	Iя, А	Iв, А	Uном, В	Е, В	Rя, Ом	Rв, Ом	ηг
	23,4	-		-	-	-	-	-	-			-		-
	-	20,6	-	-	-	2,8		-	-	-		0,2	-	-
	-	20,6	-	0,5	-	-		-		-	-	-	-	0,88
	-	-	-	-	-	-		-	-			0,2	-	0,88
	-	-	-	-	-	-			-	-	-	0,2		0,88
	23,4	20,6	-	-	-	-	-	-				-	-	-
	-	-	-	0,5	0,86	-	-	-	-	-	-	0,2		0,88
	-	-	-	-	-	2,8	-				-	0,2	-	-
	23,4	-	-	-	-	-		-		-		-	-	0,88
	-	-		0,5	0,86	-	-	-	-	-		-	-	0,88
	-	-	23,5	-	-	3,8			-	-	-	0,15	-	-
	25,4	-	-	1,5	-	3,8	-	-			-	-	-	-
	-	-	-	1,5	0,44	-	-		-		-	-	-	0,85
	25,4	-	23,5	-	-	3,8	-	-	-	-		-		-
	25,4	21,6	-	-	-	-			-	-	-	0,15	-	-
	-	21,6	23,5	-	-	-			-	-	-	-	-	0,85
	-	21,6	-	-	0,44	-	-	-	-		-	0,15	-	0,85
	-	-	-	-	0,44	-	-		-	-		0,15	-	0,85
	25,4	-	-	-	-	-	-		-			-		-
	-	-	-	-	-	-		-	-		-	0,15		0,85
	25,4	21,5	-	-	-	-			-	-	-	0,15	-	-
	-	-	23,5	-	-	3,8			-	-	-	0,15	-	-
	23,4	-	-	-	-	-		-		-		-	-	0,88
	-	-		0,5	0,86	-	-	-	-	-		-	-	0,88
	-	-	-	-	-	2,8	-				-	0,2	-	-

Задание 2

Двигатель постоянного тока с последовательным возбуждением развивает полезную мощность Р₂, потребляя из сети мощность Р₁, при напряжении U_ном. Полезный момент на валу двигателя равен М при частоте вращения n₂. В цепи якоря протекает ток I и наводится против ЭДС Е. В обмотках якоря и возбуждения суммарные потери мощности равны Σ Р. Суммарное сопротивление обмоток якоря и возбуждения равно R_я + R_в. Пусковой ток двигателя равен I_п. Определить величины, отмеченные прочерком в таблице 2. Начертить схему присоединения двигателя к сети и описать назначение всех ее элементов.

Таблица 17.2 – Данные к заданию 2.

№ п/п	Р1, кВт	Р2, кВт	Σ Р, кВт	I, А	Iп, А	Uном, В	Е, В	Rя+Rв, Ом	М, Н∙М	n2, об/мин	∙ηД
	-		-	-	-		-	0,054	-		0,86
	22,3	-	-	-	-		234,5	-	-		0,81
	-		-	-	-		-	0,015	-		0,75
	-	-	-		-		-	0,74	-		0,757
	-		-	-	-		-	0,13		-	0,84
	-		-	89,2	-		-	0,174		-	-
	-		-		-		-	0,13	-		-
	-	-	-	-	-		-	0,054			0,78
	51,2		2,27		-	-	-	-		-	-
	6,7		-	-	-			-	-		-
	-		-		-	-	-	0,08	-		0,91
		-	-	45,5	-	-		-			-
	-		1,28	-	-		-	0,2		-	-
	4,5	-	-	-		-	-	0,55			-
	-	7,8	-	-		-		0,22	-		-
	2,2	-	-		-	-	-	0,22			-
	-	-	-	-	-		-	0,61			0,843
	31,2	-	-		-	-	-	0,25	-		0,88
	-	-	0,3		-		-	-		-	0,85
	-		-	-				-	-		-
	-	1,78	-	-			-	-	-		0,81
	13,75	-	-		-	-	216,4	-		-	0,843
	4,3	3,66	-		-	-	102,3	-	-		-
		-	0,8	-	-		-	-	79,5	-	0,91
		8,03	-	-	-		-	0,264	-		-