КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
«ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИНАХ ПОСТОЯННОГО ТОКА»
Задача 1.
По следующим параметрам обмотки якоря машины постоянного тока: число пар полюсов р
, число эффективных проводников N
, число витков секции wc
, число секций в катушке ис
, вычертить развернутую схему неперекрещивающейся простой петлевой обмотки, показать полюсы, расставить щетки.
Таблица 1.
| №
|
р
|
N
|
wc
|
uc
|
| 7 | 1 | 80 | 2 | 2 |
Решение
Произведем расчет параметров схемы обмотки якоря.
,
где – число секций в обмотке якоря,
– число элементарных пазов,
– число коллекторных пластин.
– первый частичный шаг обмотки по якорю (измеряется в элементарных пазах).
- второй частичный шаг обмотки по якорю (измеряется в элементарных пазах).
– число эффективных проводников в пазу,
где – число секций в катушке.
Рис. 1. Развернутая схема неперекрещивающейся петлевой обмотки
Задача 2
.
Генератор постоянного тока мощностью Рн
имеет кпд h
, активное сопротивление цепи якоря Ra
, сумма механических, магнитных и добавочных потерь составляет D
Р0
, %
от номинальной мощности, потери в цепи параллельного возбуждения D
Рв
. Определить ток обмотки якоря.
Таблица 2.
| №
|
Рн
кВт
|
h
%
|
Ra
Ом
|
D
Р0 , % |
D
Вт
|
| 7 | 30 | 85,6 | 0,12 | 4,2 | 480 |
Решение
КПД двигателя постоянного тока определяется соотношением полезной мощности на валу к мощности , потребляемой из сети:
,
где - механическая мощность на валу двигателя,
– мощность потребляемой двигателем из питающей сети энергии.
Мощность можно представить в виде суммы мощностей:
, Вт,
где – электрические потери мощности в цепи якоря,
– электрические потери мощности в цепи возбуждения,
– потери мощности на гистерезис и вихревые токи в магнитопроводе (магнитные потери),
– механические потери,
– добавочные потери.
По условию задачи сумма магнитных, механических и добавочных потерь известна:
, %.
По условию задачи потери в цепи параллельного возбуждения нам известны: .
Учитывая это, формулу КПД можно записать в следующем виде:
Следовательно, окончательно формула КПД имеет вид:
.
Выразим из этой формулы :
Следовательно, окончательно формула тока обмотки якоря имеет вид:
Вычислим значение :
(Вт).
Подставляем в числовые значения и вычисляем :
Задача 3
Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением имеет следующие данные: номинальную мощность Рн
, номинальное напряжение U
н
, сопротивление цепи якоря Ra
, сопротивление цепи возбуждения R
в
. Определить КПД генератора, если сумма механических, магнитных и добавочных потерь составляет D
Р0
, %
от номинальной мощности.
Таблица 3.
| №
|
Рн
кВт
|
U
В
|
Ra
Ом
|
R
Ом
|
D
%
|
| 7 | 22 | 320 | 0,4 | 210 | 4 |
Решение
КПД двигателя постоянного тока определяется соотношением полезной мощности на валу к мощности , потребляемой из сети:
,
где - механическая мощность на валу двигателя,
– мощность потребляемой двигателем из питающей сети энергии.
Мощность можно представить в виде суммы мощностей:
, Вт,
где – электрические потери мощности в цепи якоря,
– электрические потери мощности в цепи возбуждения,
– потери мощности на гистерезис и вихревые токи в магнитопроводе (магнитные потери),
– механические потери,
– добавочные потери.
По условию задачи сумма магнитных, механических и добавочных потерь известна:
, %.
Учитывая это, формулу КПД можно записать в следующем виде:
Известно, что . Выразим из этого равенства :
, А.
Из равенства выразим :
, А.
Подставляем полученные выражения в формулу КПД двигателя:
Следовательно, окончательно формула КПД имеет вид:
.
Вычислим значение :
(Вт).
Подставляем в числовые значения и вычисляем КПД генератора постоянного тока:
Задача 4
Полезная механическая мощность двигателя постоянного тока Рн
, номинальное напряжение U
н
, номинальный ток I
н
. Определить КПД, номинальный вращающий момент и сумму потерь двигателя, если номинальная частота вращения n
н
.
Таблица 4.
| №
|
Рн
, кВт |
U
н , В |
I
н , А |
n
н , об/мин |
| 7 | 2,5 | 220 | 12,3 | 1100 |
Решение
1. КПД двигателя постоянного тока
где - механическая мощность на валу двигателя,
– мощность потребляемой двигателем из питающей сети энергии:
, Вт.
При работе двигателя в номинальном режиме , Вт.
Учитывая это, формулу для расчета КПД двигателя можно записать в следующем виде:
.
Подставим числовые значения и рассчитаем :
.
2. Номинальный вращающий момент
, Н М
где - механическая мощность на валу двигателя,
- номинальная частота вращения.
В номинальном режиме работы , Вт. Учитывая это, запишем формулу номинального вращающего момента в следующем виде:
, Н М.
Подставляем числовые значения:
, кН М.
3. Сумма потерь двигателя
, Вт.
где - механическая мощность на валу двигателя,
– мощность потребляемой двигателем из питающей сети энергии:
, Вт.
При работе двигателя в номинальном режиме , Вт.
С учетом этого, формула для расчета суммы потерь двигателя запишется в следующем виде:
, Вт.
Подставляем числовые значения:
(Вт).
схема обмотка генератор двигатель
Задача 5
Двигатель постоянного тока смешанного возбуждения при номинальном напряжении U
н
потребляет из сети ток I
а
и ток возбуждения I
в
. Сопротивление обмотки якоря Ra
, сопротивление сериесной обмотки R
с
, сопротивление дополнительных полюсов R
д
, падение напряжения на щетках D
U
щ
, кпд h
. Определить сумму механических, магнитных и добавочных потерь, потребляемую и номинальную полезную мощность двигателя.
Таблица 5.
| №
|
U
н , В |
I
а , А |
I
в , А |
Ra
, Ом |
R
с , Ом |
R
д , Ом |
D
U щ , В |
h
, % |
| 7 | 220 | 468 | 4,62 | 0,00875 | 0,0007 | 0,0042 | 1,8 | 87,5 |
Решение
1. Номинальная полезная мощность двигателя
, Вт,
где – номинальное напряжение,
– номинальный ток.
Номинальный ток можно найти по формуле:
, А,
где – потребляемый из сети ток,
– ток возбуждения.
Следовательно, формулу полезной мощности можно записать в следующем виде:
, А.
Подставляем числовые значения:
(Вт)
2. Потребляемая мощность двигателя
Потребляемую мощность двигателя можно найти с помощью формулы КПД двигателя:
где - механическая мощность на валу двигателя,
– мощность потребляемой двигателем из питающей сети энергии.
Тогда формула для вычисления потребляемой мощности запишется следующем виде:
Подставляем числовые значения и вычисляем значение потребляемой мощности:
3.
Сумма механических, магнитных и добавочных потерь
Сумму механических, магнитных и добавочных потерь можно найти с помощью формулы потребляемой мощности:
, Вт,
где – электрические потери мощности в цепи якоря,
– электрические потери мощности в цепи возбуждения,
– сумма механических, магнитных и добавочных потерь.
Выражаем сумму механических, магнитных и добавочных потерь из формулы потребляемой мощности:
, Вт.
Подставляем числовые значения:
Задача 6.
Генератор независимого возбуждения при номинальной частоте вращения 1460 об/мин имеет характеристику холостого хода, приведенную в табл. 6. Сопротивление цепи возбуждения R
в
. Определить ЭДС генератора при номинальной частоте вращения и частоту вращения для получения ЭДС Е1
. Обмотка возбуждения включена на зажимы якоря. Определить величину сопротивления цепи возбуждения R
в1
, при котором ЭДС генератора равна Е1
при номинальной частоте вращения. При каком предельном значении R
в. кр.
генератор возбуждается?
Таблица 6.
| I
в , А |
0,6 | 0,94 | 1,71 | 4,05 |
| Е, В
|
115 | 172,5 | 230 | 287,5 |
Таблица 7.
| №
|
R
в1 , Ом |
Е1
В
|
| 7 | 135 | 250 |
Решение
На рис. 2 приведена характеристика холостого хода генератора независимого возбуждения, построенная по данным, представленным в таблице 6.
Рис. 2. Характеристики генератора
Ток в цепи возбуждения находится по формуле:
, А.
Уравнение представляет собой характеристику цепи возбуждения, которое представлено на рис. 2 прямой 1, которая построенная по значениям, приведенным в таблице 8 при =135 Ом.
Таблица 8.
| I в, А | E, В |
| 0 | 0 |
| 0,6 | 81 |
| 0,94 | 126,9 |
| 1,71 | 230,85 |
| 4,05 | 546,75 |
ЭДС генератора при номинальной частоте вращения соответствует значению ЭДС в точке пересечения характеристики холостого хода и характеристики цепи возбуждения (рис. 2.):
235 (В).
ЭДС генератора также можно найти по формуле:
, В,
где n – номинальная частота вращения.
Из этой формулы выражаем значение , с помощью которого находим частоту вращения, которая необходима для получения ЭДС :
, В.
, об/мин.
Подставляем числовые значения:
(об/мин).
Сопротивление , при котором ЭДС генератора равна находим с помощью уравнения, представляющего собой характеристику цепи возбуждения и прямой 1 на рис. 2:
, Ом.
Подставляем числовые значения:
(Ом).
Для нахождения необходимо построить касательную к характеристике холостого хода генератора и определить тангенс угла касательной (рис. 2):
, Ом.
Подставляем числовые значения:
(Ом).
Задача 7.
Какое сопротивление необходимо включить в цепь якоря двигателя параллельного возбуждения номинальной мощности Рн
с номинальным напряжением U
н
, чтобы при неизменных значениях номинального момента на валу и тока возбуждения частота вращения двигателя уменьшилась вдвое? Сопротивление цепи якоря Ra
, сопротивление цепи возбуждения R
в
, кпд двигателя h
.
Таблица 9.
| №
|
Рн
кВт
|
U
В
|
Ra
Ом
|
R
Ом
|
h
%
|
| 7 | 5,3 | 220 | 0,242 | 96,3 | 80 |
Решение
Формула для вычисления частоты вращения:
, об/мин.
Для изменения частоты вращения в цепь якоря включают добавочное сопротивление, которое можно выразить из формулы:
, об/мин.
Очевидно, что частота вращения зависит от тока якоря , который, в свою очередь, зависит от номинального момента на валу двигателя . Ток якоря можно выразить через номинальный момент следующим образом:
, А.
Таким образом, формула для вычисления частоты вращения запишется в следующем виде:
, об/мин.
По условию задачи , тогда
Выразим из последнего равенства значение :
, Ом.
Значение можно выразить из формулы КПД двигателя:
Сумму механических, магнитных и добавочных потерь можно найти седеющим образом:
· Согласно ГОСТу в двигателях без компенсационной обмотки значение мощности добавочных потерь принимают равным 1% от полезной мощности:
, Вт.
· Сумма механических и магнитных потерь вычисляется следующим образом:
, Вт.
Мощность потерь обмотки возбуждения находится по формуле:
, Вт.
Значение тока возбуждения можно выразить как отношение номинального напряжения к сопротивлению обмотки возбуждения :
, А.
Тогда формула мощности потерь обмотки возбуждения запишется в следующем виде:
Подставляем полученные выражения в формулу КПД:
, %.
Выразим из полученного равенства ток якоря :
, А.
Последняя формула показывает, что при неизменном номинальном моменте ток якоря не изменяется. Подставляем полученное выражение силы тока якоря в формулу добавочного сопротивления:
, Ом.
схема обмотка генератор двигатель
Подставляем числовые значения:
Название реферата: Преобразование энергии в электрических машинах постоянного тока
| Слов: | 1961 |
| Символов: | 19466 |
| Размер: | 38.02 Кб. |
Вам также могут понравиться эти работы: