Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Основные параметры трансформатора





УДК 654

 

Электрические машины: Методические указания к изучению дисциплины / Сост. Л. Д. Арефьев; РГАТУ. – Рыбинск, 2012 – 46 с. – (Заочная форма обучения / РГАТУ).

 

 

Данные методические указания предназначены для выполнения контрольной работы студентами специальности 210106.

 

 

СОСТАВИТЕЛЬ:

 

ст. преподаватель Л. Д. Арефьев

 

 

ОБСУЖДЕНО

 

на заседании

кафедры ЭПЭ

 

РЕКОМЕНДОВАНО

 

Методическим Советом РГАТУ

 

© РГАТУ, 2012

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение ………………………………………………………………….. Содержание дисциплины ………………………………………………. Теоретические сведения …………………………………………………. 1. Трансформаторы …………………………………………………….. 2. Общая теория электромеханических преобразователей …………. 3. Электрические машины ……………………………………………… 4. Электропривод ………………………………………………………. Литература ……………………………………………………… Приложения………………………………………………………………  

 

 

 

 

Введение

Электрические мащины (ЭМ), предназначенные для преобразования механической энергии в электрическую, называются генераторами, а ЭМ, предназначенные для обратного преобразования, - двигателями.

ЭМ представляет собой электромагнитную систему, состоящую из взаимосвязанных электрической и магнитной цепей. Магнитная цепь включает неподвижный и подвижный магнитопроводы из магнитного материала и немагнитный воздушный зазор, отделяющий их друг от друга. Электрические цепи, выполненные в виде совокупностей обмоток, могут перемещаться одна относительно другой совместно с магнитопроводами, на которых они расположены.

Целью преподавания дисциплины является ознакомление студентов с существующими типами ЭМ, их характеристиками и особенностями применения.

В результате изучения курса студент должен уметь осуществлять выбор ЭМА для решения практических задач.

Содержание дисциплины

Тема 1. Трансформаторы и электрические аппараты управления. Принцип действия и назначение трансформаторов. Классификация и области применения. Типы магнитопроводов и обмоток. Основные уравнения трансформатора. Эквивалентные схемы. Потери в трансформаторе. Методы их уменьшения. Параметры трансформаторов. Тепловой режим. Автотрансформаторы. Регулируемые трансформаторы. Контактные элементы. Реле управления.

Тема 2. Общая теория электромеханических преобразователей. Магнитное поле токов. Взаимодействие электрических токов. Энергия магнитного взаимодействия. Взаимная связь электрических, магнитных и тепловых процессов в ЭМ и аппаратах. Системы уравнений, описывающих процессы в электромагнитных элементах и аппаратах. Уравнения Лоренца - Максвелла, законы Кирхгофа, уравнение движения. Применение ЭВМ для анализа установившегося режима и переходных процессов. Механические характеристики двигателей и производственных механизмов. Устойчивость работы электрических машин. Устойчивость "в малом". Устойчивость "в большом". Математическая модель обобщенной ЭМ. Система уравнений электромеханических взаимодействий. Классификация ЭМ. Требования, предъявляемые к ЭМ. Конструктивные особенности и особенности эксплуатации.

Тема 3. Электрические машины. Асинхронные машины Принцип действия. Вращающееся магнитное поле одно-, двух- и трехфазной обмотки. Механические характеристики. Режимы работы. Пуск. Подключение трехфазного электродвигателя к однофазной сети. Рабочие характеристики. Синхронные машины Общие сведения о синхронных машинах. Принцип действия. Системы возбуждения. Режимы работы на холостом ходе и под нагрузкой. Рабочие характеристики.

Тема 4. Машины постоянного тока Принцип действия. Якорное и полюсное управление. Уравнение механической характеристики. Регулировочные характеристики.

Тема 5. Электропривод технологических устройств. Принципы построения автоматических систем управления (АСУ) электроприводами (ЭП). Классификация АСУ ЭП. Математическое описание АСУ ЭП. Энергетические процессы в АСУ ЭП. АСУ скорости. Стабилизационные АСУ. АСУ положения механизмов. Программируемые АСУ. Классификация электродвигателей. Вентильные, высокомоментные, шаговые двигатели. Области практического использования и методы выбора. Проблемы оптимального выбора.

 

Трансформаторы

 

Трансформатор представляет собой статический преобразователь параметров электрической энергии. Наиболее доступной для понимания является модель идеализированного двухобмоточного трансформатора (с числами витков первичной и вторичной обмоток w1 и w2), в котором полностью отсутствуют все виды потерь энергии, а магнитная проницаемость материала магнитопровода m несоизмеримо велика по сравнению с магнитной проницаемостью воздуха m0, так что магнитные поля рассеяния в нем полностью отсутствуют.

В таком трансформаторе осуществляется преобразование напряжения и тока, мощность же при этом остается постоянной. Для мгновенных значений э.д.с., e приложенной к первичной обмотке, равной напряжению u1 на ней (e=u1), напряжения u2 на вторичной обмотке, и токов i1 и i2 в этих обмотках имеем

 

 

Процессы, происходящие в реальном трансформаторе значительно сложнее. Сопротивление нагрузки, как и внутреннее сопротивление источника, в общем случае носят комплексный характер. В обмотках вследствие их активного сопротивления возникают потери электрической энергии. Конечная величина магнитной проницаемости материала магнитопровода приводит к необходимости учета индуктивных компонентов схемы. В этом случае анализ процессов в трансформаторе целесообразно применять комплексную форму представления величин. Для комплексных токов и двухобмоточного трансформатора и подведенной к его первичной обмотке э.д.с. E справедлива система уравнений

 

,

 

где Z1 - полное сопротивление цепи первичной обмотки, учитывающее и потери в ней и внутреннее сопротивление источника э.д.с., Z2 – полное сопротивление вторичной обмотки, учитывающее и потери в ней и саму нагрузку, w - круговая частота сети, связанная с циклической частотой f соотношением w=2pf, L1=mm0Sw12 / , L2=mm Sw22 / , M=mm Sw1 w2 / - соответственно индуктивность первичной обмотки, индуктивность вторичной обмотки и взаимная индуктивность обмоток (через и S здесь обозначены средняя длина магнитной силовой линии и площадь поперечного сечения магнитопровода).

Для токов -многообмоточного трансформатора с числами витков w1, w2, … wn и полными сопротивлениями цепей этих обмоток Z1, Z2, … Zn имеет место следующая система уравнений

 

.

 

где g = mm S / .

Важным свойством трансформатора является его способность преобразования сопротивления нагрузки. Подключение к источнику переменной э.д.с. сопротивления R, через идеальный трансформатор с коэффициентом трансформации k=w 1 /w 2 эквивалентно непосредственному подключению к нему сопротивления .

Соотношения, аналогичные приведенному, широко используются при анализе работы реального трансформатора, когда осуществляют приведение (эквивалентное преобразование) параметров вторичной обмотки к первичной обмотке.

Учет потерь в магнитопроводе трансформатора представляет собой достаточно сложную задачу. Выделяют потери на вихревые токи и потери на перемагничивание. Потери на вихревые токи зависят от частоты сети и особенностей магнитопровода, в частности, толщины и типа использованной для его изготовления электротехнической стали. Потери на перемагничивание пропорциональны площади петли гистерезиса материала магнитопровода. Они зависят от амплитуд напряжений и размеров магнитопровода. Учет потерь на эквивалентной схеме осуществляют введением в нее активного сопротивления потерь.

В зависимости от конфигурации магнитной системы трансформаторы подразделяют на стержневые, броневые и тороидальные (стержнем называют часть магнитопровода, на которой размещают обмотки, ту часть магнитопровода, на которой обмотки отсутствуют, называют ярмом). Трансформаторы большой и средней мощности обычно выполняют стержневыми. Они имеют лучшие условия охлаждения и меньшую массу, чем броневые.

 

Основные расчетные формулы

 

Номинальные данные трансформатора: полная мощность , линейные напряжения первичной и вторичной обмоток и токи и в них, КПД , частота сети f, их приводят на заводском щитке (паспорте). Там же указывают значения тока холостого хода в первичной обмотке в процентах от и напряжение испытательного короткого замыкания в процентах от .

Рис. 1.1.

Действующие и комплексные значения ЭДС, индуцированные основным магнитным потоком,

ЭДС рассеяния в первичной и вторичной обмотках

, ,

где и - индуктивные сопротивления, а - индуктивности первичной и вторичной обмоток, обусловленные магнитными потоками рассеяния, где - основной магнитный поток.

 

Коэффициент трансформации

Схема замещения приведенного однофазного (одной фазы трехфазного) двухобмоточного трансформатора показана на рис. 1.1. Здесь – активное сопротивление и индуктивное сопротивление рассеяния первичной обмотки; - комплексное сопротивление первичной обмотки; - то же приведенной вторичной обмотки; - активное и индуктивное сопротивления ветви намагничивания, - ее комплексное сопротивление, причем .

Связь между параметрами вторичной обмотки реального и приведенного трансформаторов может быть записано

где - параметры вторичной обмотки реального трансформатора, а - полное фазное сопротивление нагрузки.

Уравнения напряжений и токов приведенного трансформатора

где – ток холостого хода, равный

,

а – составляющая тока , обусловленная током во вторичной обмотке.

Ток в нагрузке реального и приведенного трансформаторов

 

Под номинальной мощностью понимают полную мощность трансформатора.

Для однофазных

;

для трехфазных

,

где и - фазные напряжение и ток в первичной обмотке.

Номинальное вторичное напряжение – это напряжение на зажимах вторичной обмотки в режиме холостого хода трансформатора (при ), для фазных напряжений

.

За номинальный вторичный ток условно принимают ток, рассчитанный по номинальной мощности при номинальном вторичном напряжении.

Для однофазного трансформатора

;

для трехфазного трансформатора

- линейный ток;

- фазный ток.

Коэффициент загрузки (нагрузки) трансформатора: .

Сопротивление короткого замыкания трансформатора

,

- полное сопротивление короткого замыкания,

­– активная и индуктивная составляющие этого сопротивления,

– аргумент .

Схему замещения обычно считают симметричной, полагая в ней

.

Напряжение испытательного короткого замыкания и его составляющие в процентах от номинального

Потеря напряжения в трансформаторе:

а) в процентах от номинального

б) в относительных единицах

где - коэффициент мощности приемника.

Внешняя характеристика при

Или в относительных единицах

Мощность потерь в режиме холостого хода () при :

а) в однофазном трансформаторе

б) в трехфазном трансформаторе

Мощность потерь в режиме испытательного короткого замыкания при ;

а) в однофазном трансформаторе

б) в трехфазном трансформаторе

Мощность потерь в трансформаторе

КПД трансформатора

Максимальное значение КПД

где – оптимальный коэффициент загрузки трансформатора.

 

Пример решения задачи по теме 1.

Для трехфазного трансформатора мощностью , обмотки которого соединены “звездой”, известны: номинальные напряжения на зажимах первичной и вторичной обмоток и , мощность короткого замыкания , напряжение короткого замыкания , мощность холостого хода , отношение тока холостого хода к номинальному току первичной обмотки a = 0,07 ().

Определить основные параметры трансформатора: номинальный ток первичной обмотки I1H; ток холостого хода I0; коэффициент мощности cos jo; угол магнитных потерь d; сопротивления короткого замыкания zK, rK, xK; сопротивления первичной обмотки r1, x1; сопротивления вторичной обмотки r2, x2; сопротивления намагничивающей цепи z0, r0, x0.

Построить внешнюю характеристику и векторную диаграмму при нагрузке, составляющей b=0,8 от номинальной мощности трансформатора и .

Составить Т – образную схему замещения трансформатора.

 

Решение.

Электрические машины

Асинхронные машины

 

Асинхронной называется электрическая машина, у которой одна совокупность обмоток получает питание от электрической сети переменного тока с постоянной частотой w1, а другая совокупность обмоток замыкается накоротко или на электрические сопротивления. Токи во вторичных обмотках асинхронной машины появляются в результате электромагнитной индукции. Их частота является функцией вращающего момента, приложенного к валу.

Скорость вращения ротора w2 отличается от частоты сети. Величина s=(w1- w1)/w1 называется скольжением. Теоретически она может принимать любое значение. При этом изменяется режим работы асинхронной машины: генератор (s<0), двигатель (0<s<1), тормоз (S>1).

Пуск асинхронного двигателя осуществляют подключением его статорных обмоток непосредственно к сетевому напряжению (прямой пуск), либо к напряжению, пониженному на время пуска одним из известных способов (переключением с “треугольника” на “звезду”, включением в цепь статора добавочных резисторов или реакторов, с помощь понижающего автотрансформатора).

Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя осуществляют следующими способами: изменением частоты сети; изменением числа полюсов и изменением скольжения. Последний способ обычно реализуют за счет изменения потерь в цепи ротора с помощью реостата либо за счет изменения питающего напряжения.

В процессе эксплуатации асинхронные двигатели могут работать в диапазоне нагрузок (механических мощностей) от холостого хода до номинальной. При этом изменяются его технические показатели (КПД h, коэффициент мощности cos j, потребляемая мощность P1, момент M, скольжение s, частота вращения n).

Зависимости параметров от нагрузки называются рабочими характеристиками. Типичные рабочие характеристики асинхронных двигателей приведены на рис.7. При этом индексом “н” обозначены параметры, соответствующие номинальному режиму работы.

Рис. 4. Рабочие характеристики асинхронного двигателя

 

Пример решения задачи по теме 3.

Номинальная мощность трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором Pн=10 кВт, номинальное напряжение Uн=380 B, номинальное число оборотов ротора nн=1420 об/мин, номинальный к.п.д. hн=0.84 и номинальный коэффициент мощности cosjн=0.85. Кратность пускового тока Iп/Iн=6.5, а перегрузочная способность двигателя l=1.8. Определить: потребляемую мощность; номинальный и максимальный (критический) вращающие моменты; пусковой ток; номинальное и критическое скольжения. Построить механические характеристики M=¦(s) и n=¦(M).

 

Решение.

Потребляемая мощность

P =Pн/hн=10/0,84=11,9 кВт.

Номинальный и максимальный моменты:

Mн=9550·Pн/nн=9550·10/1420=67,3 Н·м

Mм=lMн=1,8·67,3=121 Н·м.

Номинальный и пусковой токи:

Iн=P/( ·Uн·cos jн)=11,9·1000/1,73·380·0,84=21,2 А;

Iп=6,5·Iн=6,5·21,2=138 А.

Номинальное и критическое скольжения:

sн=(n0-nн )/n0=(1500-1420)/1500=0,053;

sк= sн =0,053·(1,8+(1,82-1)=0,175

Механические характеристики M=f(s) строятся по уравнению

. (ф-ла Клосса)

Задаваясь скольжением s от 0 до 1, подсчитываем вращающий момент. Скорость вращения ротора определяем из уравнения n=n0(1-s), где n0 об/мин-скорость вращения магнитного поля.

Расчетные данные приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Расчетные данные для ассинхронного двигателя

N s n, об/мин М, Н*м
  0,053   67,3
  0,04   104,3
  0,175   121,0
  0,2   120,5
  0,3   105,3
  0,4   88,8
  0,5   75,5
  0,6   65,2
  0,7   57,0
  0.8   50,5
  0,9   45,5
  1,0   41,2

 

Характеристики, построенные по данным таблицы 2,изображены на рис.8 и 9.

Рис. 5. Зависимость момента от скольжения

Рис. 6. Зависимость числа оборотов от момента

 

Контрольные вопросы

1. Объясните принцип действия генератора переменного тока.

2. Какие требования предъявляются к обмотке статора и от чего зависит их выполнение?

3. Что такое шаг обмотки по пазам и какой должна быть его величина?

4. Какие применяются средства подавления высших гармоник ЭДС в обмотке статора?

5. Изложите порядок выполнения развернутой схемы трехфазной обмотки статора.

6. Почему лобовые части однослойных концентрических обмоток располагают в нескольких плоскостях?

7. Дайте сравнение двухслойных и однослойных обмоток статора, указав на их достоинства и недостатки.

8. Какие средства подавления высших пространственных гармоник применя­ют в машинах переменного тока?

9. Дайте сравнительную оценку сосредоточенной и распределенной обмоток статора с точки зрения величины и формы создаваемых ими МДС.

10. Как изменить направление вращения МДС обмотки статора?

11. Каково относительное значение магнитной индукции обратной составляю­щей поля статора при круговом, эллиптическом и пульсирующем магнитных полях?

12. Что такое скольжение асинхронной машины?

13. Каков диапазон изменения скольжения асинхронной машины в различных режимах ее работы?

14. С какой целью обмотку статора асинхронного генератора подключают к сети трехфазного тока?

15. Каким образом асинхронный двигатель можно перевести в режим элект­ромагнитного торможения?

16. Объясните устройство короткозамкнутого и фазного роторов.

17. Из каких участков состоит магнитная цепь асинхронной машины?

18. Как влияет величина максимальной индукции в зазоре на свойства асин­хронного двигателя?

19. Для чего при расчете магнитного напряжения в воздушном зазоре вво­дят коэффициент воздушного зазора?

20. Как определить коэффициент магнитного насыщения машины?

21. Почему электромагнитные силы в электрической машине приложены главным образом к зубцам сердечника ротора, а не к проводникам обмотки?

22. Какие виды потерь имеют место в асинхронном двигателе?

23. Как определить на круговой диаграмме перегрузочную способность дви­гателя?

24. Какими показателями характеризуются пусковые свойства асинхронных двигателей?

25. Каковы достоинства и недостатки пусковых свойств асинхронных двига­телей с фазным ротором?

26. Каковы достоинства и недостатки пуска двигателей непосредственным включением в сеть?

27. Какие существуют способы пуска асинхронных двигателей при понижен­ном напряжении?

28. Перечислите способы регулирования частоты вращения асинхронных дви­гателей и дайте им сравнительную оценку.

29. Почему при частотном регулировании одновременно с частотой тока не­обходимо менять напряжение?

30. Почему однофазный асинхронный двигатель не создает пускового мо­мента?

31. Каковы условия получения вращающегося магнитного поля посредством двух обмоток на статоре?

32. Как можно повысить пусковой момент в конденсаторном двигателе?

33. С какой целью в двигателе с экранированными полюсами полюса делают расщепленными?

 

Синхронные машины

 

Синхронной называется электрическая машина, у которой одна совокупность обмоток получает питание от электрической сети переменного тока с постоянной частотой w1, а другая - возбуждается постоянным током (w2=0).

Важное место в теории синхронных машин занимает работа синхронной машины, присоединенной к сети, которая питается мощными генераторами. Исходят из предположения, что общая мощность этих генераторов несоизмеримо велика по сравнению с мощностью синхронной машины (сеть большой мощности).

В соответствии с этим считают, что любое изменение режима работы рассматриваемой машины не в состоянии оказать заметного влияния на электрическое состояние сети.

Синхронная машина, присоединенная к сети, может работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. В обоих режимах вращение ротора происходит с синхронной скоростью без каких-либо устройств для поддержания синхронизма.

Изучение процессов, имеющих место в синхронной машине, существенно облегчается, если воспользоваться своего рода механической моделью. Трехфазная система токов в обмотке якоря создает вращающееся магнитное поле. Это поле может быть заменено полюсной системой, скользящей вдоль внутренней поверхности статора с постоянной скоростью, равной скорости вращения магнитного поля. Две вращающиеся полюсные системы – ротора и воображаемая, эквивалентная вращающемуся магнитному полю, - неподвижны одна относительно другой. Между ними возникают силы магнитного притяжения, которые могут быть уподоблены упругим связям, соединяющим обе системы. Благодаря этим связям достигается синхронность вращения ротора и магнитного поля. Если будет превышен известный предел нагрузки машины, то произойдет разрыв упругих связей. После этого скорость вращения ротора становится уже не зависящей от скорости вращения магнитного поля. Это явление называется выпадением из синхронизма. Работа синхронной машины в таком режиме невозможна.

Упругие связи между двумя вращающимися полюсными системами могут появиться только в том случае, если обе системы вращаются синхронно. По этой причине пуск синхронного двигателя не может быть произведен прямым включением в сеть. Синхронный двигатель пускается как асинхронный и только после достижения ротором скорости, близкой к синхронной, переводится в синхронный режим. Усложнение процесса пуска является существенным недостатком синхронного двигателя.

Для пуска синхронного двигателя необходимо разогнать его ротор с помощью внешнего момента до частоты вращения, близкой к синхронной.

В настоящее время для этой цели применяют метод асинхронного пуска, для чего синхронный двигатель снабжают специальной короткозамкнутой пусковой обмоткой.

Контрольные вопросы

1. Какие системы возбуждения применяют в синхронных машинах? Дайте им сравнительную оценку.

2. Почему в турбогенераторах не применяют роторов явнополюсной конст­рукции?

3. Из каких участков состоит магнитная цепь явнополюсной синхронной машины?

4. В чем состоит явление реакции якоря?

5. Каковы действия реакции якоря при активной, индуктивной и емкостной нагрузках синхронного генератора?

6. Почему при активной нагрузке синхронного генератора реакция якоря вызывает ослабление магнитного поля?

7. Напишите уравнения ЭДС явнополюсного и неявнополюсного синхронных генераторов и объясните, каким магнитным потоком наводится каждая из этих ЭДС.

8. Почему характеристика к. з. синхронной машины имеет вид прямой линии?

9. Что такое о. к. з. и как влияет этот параметр на свойства синхронного генератора?

10. Что такое номинальное изменение напряжения синхронного генератора и почему при емкостной нагрузке его значение отрицательно?

11. Какие виды потерь имеют место в синхронной машине?

12. Что такое синхронизация генератора, включаемого на параллельную работу?

13. Какие применяются способы синхронизации генераторов? Изложите их содержание.

14. Как нагрузить генератор, включенный в сеть на параллельную работу?

15. Почему с появлением тока в цепи статора генератора приводной двига­тель получает механическую нагрузку?

16. Что такое коэффициент статической перегружаемости?

17. Объясните причину собственных колебаний ротора в синхронном гене­раторе.

18. Почему колебания ротора имеют затухающий характер?

19. Каковы конструкция и назначение успокоительной обмотки в синхронной машине?

20. Что такое синхронизирующая способность синхронной машины и какими параметрами она оценивается?

21. Почему синхронный генератор следует несколько перевозбудить?

22. Почему переходное индуктивное сопротивление больше сверхпереходного?

23. Чем объясняется затухающий характер тока к. з. при внезапном к. з.?

24. Чем опасен режим внезапного к. з. для синхронного генератора?

25. Чем ограничивается область устойчивой работы синхронного двигателя?

26. Почему синхронный двигатель нуждается в специальных способах пуска?

27. Почему при асинхронном пуске синхронного двигателя обмотку возбуж­дения нельзя оставлять разомкнутой?

28. Каково назначение синхронного компенсатора?

29. Почему при пуске синхронного двигателя с постоянными магнитами воз­никает тормозной момент?

30. Объясните физическую сущность возникновения реактивного момента.

Как влияет глубина межполюсных впадин на роторе на рабочий и пус­ковой моменты реактивного двигателя?

 

Машины постоянного тока

 

Машиной постоянного тока называют электрическую машину с коммутатором-коллектором. Они находят широкое применение, как в качестве двигателей, так и в качестве генераторов.

Двигатели постоянного тока обладают большой глубиной регулирования частоты вращения, сохраняют во всем диапазоне регулирования высокий к.п.д. и могут иметь механические характеристики, отвечающие специальным требованиям.

Для лучшего понимания ДПТ с различными системами самовозбуждения в части их применения целесообразно рассмотреть зависимости величины момента M = МP(IЯ) и частоты вращения n = nP(IЯ) от тока якоря IЯ для параллельного возбуждения и аналогичных характеристик M = f(IЯ) и n = f(IЯ) для последовательно возбуждения.

В двигателях с параллельным возбуждением результирующий магнитный поток в пределах номинальной нагрузки остается постоянным, поэтому MP = kP IЯ и nP = n0 – b IЯ, где kP и b - константы. В двигателях же с последовательным возбуждением магнитный поток пропорционален току поэтому MS = kS IЯ2 и nS = aM0,5 + d (здесь в этих зависимостях kS и d – то же константы).

Таким образом, двигатель с параллельным возбуждением обладает жесткой характеристикой n=n0–qM, а двигатель с последовательным возбуждением – мягкой. Поэтому для механизмов, работающих с ударной нагрузкой (пресс, штамповочное устройство, стартер, электропоезд, и др.) пригоден двигатель с последовательным возбуждением и непригоден двигатель с параллельным возбуждением, так как в нем с увеличением нагрузки происходит пропорциональной увеличение тока. Для механизмов же, требующих жесткую механическую характеристику (металлорежущие станки и др.), пригоден двигатель с параллельным возбуждением.

На практике используют три способа пуска двигателей постоянного тока: прямой пуск, при котором обмотка якоря подключается непосредственно к сети; реостатный, при котором в цепь якоря включается пусковой реостат для ограничения тока; путем плавного повышения питающего напряжения, подаваемого на обмотку якоря.

Двигатели постоянного тока допускают плавное регулирование скорости вращения. Диапазон регулирования ограничен. Увеличение скорости вращения приводит к ухудшению условий коммутации, а уменьшение скорости вызывает увеличение двигателя. Обычно отношение максимальной скорости вращения к минимальной не превышает 3.

Регулирование частоты вращения осуществляют тремя способами: посредством добавочного реостата в цепи обмотки якоря; изменением магнитного потока; изменением питающего напряжения.

 

Пример решения задачи по теме 3.3

Двигатель параллельного возбуждения, присоединенный к сети с напряжением Uн=220 В, потребляет при номинальной нагрузке ток Iн =20,5 A, а на холостом ходу - I0=2,35 A. Сопротивление обмотки якоря rя=0,75 Ом, а в цепи возбуждения rв=258 Ом. Номинальная скорость вращения nн=1025 об/мин.

Определить номинальную мощность двигателя (на валу), номинальный к.п.д., номинальный вращающий момент, пусковой ток при пуске двигателя без пускового реостата, сопротивление пускового реостата для условия Iп=2,5I и пусковой момент при пуске двигателя с реостатом. При решении принять, что магнитные и механические потери не зависят от нагрузки.

Решение.

Номинальная мощность на валу двигателя

Pн=P–SΔP,

Где SΔP – потери в двигателе; P – потребляемая мощность:

P=Uн·Iн=220·20,5=4510 Вт=4,51 кВт.

Для определения потерь в цепи якоря и цепи возбуждения надо знать ток в цепи якоря Iя.н и ток возбуждения Iв:

Iв=Uн/rв=220/258=0,85 A.

Iя.н=Iн-Iв=20,5-0,85=19,65 A.

Потери в обмотке якоря и в цепи возбуждения:

ΔPя. н=rя·Iя.н2=0,75·19,652=290 Вт;

ΔPв=rв·Iв2=258·0,852=186 Вт.

Магнитные и механические потери:

Pм=P0–Pя.0–Pв,

где P0=Uн·I0=220·2,35=517 Вт; ΔPя.0-потребляемая мощность при холостом ходе двигателя:

ΔPя.0=rя·(I0-Iв)2=0,75·(2,35-0,85)2=1,7 Вт;

ΔPм=517–1,7–186=329,3 Вт;

SΔPн=290+186+329,3=805,3 Вт;

Pн=4510–805,3=3704,7Вт=3,71 кВт.

Номинальный к.п.д.

hн= Pн/P·100=3,71/4,51=82,2%,

Номинальный вращающий момент

Мн=9550·(Pн/nн)=9559·(3,71/1025)=34,6 Н·м

Пусковой ток двигателя при пуске без реостата

Iп=Uн/rя=220/0,75=293 A.

Сопротивление пускового реостата определяется из равенства

Iп=2,5·Iя.н=Uн/(rя+rр),

Откуда

rр=(Uн/Iн)–rя=(220/2,5·19,65)–0,75=3,73 Ом.

Определяем пусковой момент двигателя при пуске с реостатом. Известно, что вращающий момент двигателя определяется уравнением

М=См·Ф·Iя

Для режима номинальной нагрузки это выражение принимает вид

Мнм·Ф·Iя.н,

а для пускового режима

Мпм·Ф·Iп.

Полагая магнитный поток в двигателе постоянным, возьмем отношение моментов

Мнп







Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2024 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.