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: Теоретическое обоснование работы. Тема:Расчет номинальных параметров ГПТ и ДПТ. - student2.ru / 1/

для двигателя: Теоретическое обоснование работы. Тема:Расчет номинальных параметров ГПТ и ДПТ. - student2.ru / 2/

где Е – электродвижущая сила обмотки якоря, В;

IЯ – ток якоря, А;

∑ RЯ – сумма сопротивлений всех участков якоря, ОМ;

2. Электродвижущая сила обмотки якоря:

Теоретическое обоснование работы. Тема:Расчет номинальных параметров ГПТ и ДПТ. - student2.ru / 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: Теоретическое обоснование работы. Тема:Расчет номинальных параметров ГПТ и ДПТ. - student2.ru

3. Электромагнитный момент

Теоретическое обоснование работы. Тема:Расчет номинальных параметров ГПТ и ДПТ. - student2.ru / 4/

где СМ - постоянная величина момента: Теоретическое обоснование работы. Тема:Расчет номинальных параметров ГПТ и ДПТ. - student2.ru

ф – магнитный поток, Вб,

IЯ – ток якоря, А,

4. Электромагнитная мощность:

Теоретическое обоснование работы. Тема:Расчет номинальных параметров ГПТ и ДПТ. - student2.ru / 5/

5. Электромагнитный момент через электромагнитную мощность:

Теоретическое обоснование работы. Тема:Расчет номинальных параметров ГПТ и ДПТ. - student2.ru / 6/

где ω – угловая частота вращения, рад/с,

РЭМ – электромагнитная мощность, Вт,

n – частота вращения якоря, об/мин.

Пример 1: Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением развивает на выводах номинальное напряжение UНОМ = 220 В и нагружен на сопротивление RH – 2,2 Ом. Сопротивления обмотки якоря RЯ = 0,1 Ом, обмотки возбуждения RВ = 110 Ом. КПД генератора ηг = 0,88.

Определить: 1) токи в нагрузке IH, обмотках якоря IЯ возбуждения IВ; 2) ЭДС генератора Е; 3) полезную мощность Р2 и потребляемую Р1: суммарные потери в генераторе ∑Р, 5) электромагнитную мощность РЭМ, 6) электрические потери в обмотках якоря РЯ и возбуждения Ра.

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

Теоретическое обоснование работы. Тема:Расчет номинальных параметров ГПТ и ДПТ. - student2.ru ; Теоретическое обоснование работы. Тема:Расчет номинальных параметров ГПТ и ДПТ. - student2.ru ; Теоретическое обоснование работы. Тема:Расчет номинальных параметров ГПТ и ДПТ. - student2.ru

2) ЭДС генератора: Теоретическое обоснование работы. Тема:Расчет номинальных параметров ГПТ и ДПТ. - student2.ru

3) Полезная и потребляемая мощности:

Теоретическое обоснование работы. Тема:Расчет номинальных параметров ГПТ и ДПТ. - student2.ru ;

Теоретическое обоснование работы. Тема:Расчет номинальных параметров ГПТ и ДПТ. - student2.ru

4) Суммарные потери в генераторе:

Теоретическое обоснование работы. Тема:Расчет номинальных параметров ГПТ и ДПТ. - student2.ru

5) Электромагнитная мощность:

Теоретическое обоснование работы. Тема:Расчет номинальных параметров ГПТ и ДПТ. - student2.ru

6) Электрические потери в обмотках якоря и возбуждения:

Теоретическое обоснование работы. Тема:Расчет номинальных параметров ГПТ и ДПТ. - student2.ru ;

Теоретическое обоснование работы. Тема:Расчет номинальных параметров ГПТ и ДПТ. - student2.ru

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

Теоретическое обоснование работы. Тема:Расчет номинальных параметров ГПТ и ДПТ. - student2.ru

2. Потребляемая мощность:

Теоретическое обоснование работы. Тема:Расчет номинальных параметров ГПТ и ДПТ. - student2.ru

3. Потребляемый ток (он же ток возбуждения):

Теоретическое обоснование работы. Тема:Расчет номинальных параметров ГПТ и ДПТ. - student2.ru

4. Сопротивления пускового реостата:

Теоретическое обоснование работы. Тема:Расчет номинальных параметров ГПТ и ДПТ. - student2.ru .

Задание 1

Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением отдает полезную мощность Р2 при напряжении Uном. Ток в нагрузке Iн, ток в цепи якоря Iя, в обмотке возбуждения Iв. Сопротивление цепи: якоря Rя обмотки возбуждения Rв; ЭДС генератора Е. Генератор приводится во вращение двигателем мощностью Рд. Электромагнитная мощность, развиваемая генератором, равна Рэм. Потери в мощности в цепи якоря Ря, в обмотке возбуждения Рв. Суммарные потери мощности составляют Σ Р, КПД генератора ηг. 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 Uном. 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 Rя + Rв. Пусковой ток двигателя равен Iп. 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 - -

Наши рекомендации