4 Машини постійного струму
Рекомендована література [3, 6, 9 – 11].
4.1 Задачі
Генератор незалежного збудження має потужність на виході Рн = 2400 кВт і напругу Uн = 600 В, опір якірного кола при робочій температурі Rа = 0,006 Ом і спад напруги на щітковому контакті Uщ = 2 В. Визначити ЕРС генератора.
Генератор паралельного збудження при напрузі Uн = 230 В віддає в мережу потужність Рн = 4,6 кВт. При цьому спад напруги в колі якоря Uа = 40 В, а опір кола збудження Rз = 230 Ом. Нехтуючи поперечною реакцією якоря, визначити електромагнітну потужність генератора.
Генератор незалежного збудження, що має опір якоря при робочій температурі Rа = 0,04 Ом, навантажений зовнішнім опором Rнав = 0,5 Ом. Визначити ЕРС на затискачах генератора в номінальному режимі навантаження при напрузі генератора Uн = 230 В, електромагнітну та корисну потужність генератора.
Для номінального режиму роботи генератора незалежного збудження визначити струм навантаження, ЕРС обмотки якоря і втрати потужності в колі якоря, якщо номінальна потужність генератора Рн = 1200 кВт, Uн = 750 В, опори при 750С обмоток: якоря Rа = 0,006 Ом, додаткових полюсів Rдп = 0,001 Ом, компенсаційної Rко = 0,03 Ом.
Генератор паралельного збудження при Uн = 230 В віддає у навантаження струм Ін = 200 А. Визначити електромагнітну та корисну потужність генератора, якщо при робочій температурі опори кола якоря Rа = 0,1 Ом; збудження Rз = 46 Ом.
В пази якоря чотириполюсного генератора паралельного збудження вкладена проста петлева обмотка з числом активних провідників N = 500, якір обертається з = 256,4 рад/с, при цьому в його обмотці наводиться ЕРС Еа = 490 В, протікає струм Іа = 60 А при опорах кола якоря Rа = 0,5 Ом. Визначити напругу на затискачах генератора, магнітний потік в зазорі та електромагнітний гальмівний момент генератора.
Генератор незалежного збудження при номінальному навантаженні має Uн = 230 В, струм навантаження Ін = 6,52 А, ККД = 0,8. Визначити напругу на затискачах генератора, магнітний потік в зазорі та електромагнітний момент.
Чотириполюсний генератор паралельного збудження містить на якорі просту хвильову обмотку з числом активних провідників N = 314, опір кола якоря Rа = 5 Ом. При номінальній швидкості обертання = 264 рад/с генератор віддає в навантаження потужність Рн = 1,5 кВт при струмі якоря Іан = 6,82 А, струмі збудження Із = 0,3 А. Визначити величини ЕРС обмотки якоря, магнітного потоку в зазорі та електромагнітну потужність генератора, нехтуючи реакцією якоря та падінням напруги в щіткових контактах.
На міських комутаціях одночасно рухаються 40 трамваїв та 60 тролейбусів. Для живлення контактної мережі з Uн = 550 В використовується електростанція з десятьма однакової потужності генераторами постійного струму незалежного збудження, що працюють паралельно і мають однакове навантаження. Нехтуючи втратами потужності в контактній мережі необхідно визначити корисну потужність і струм якоря кожного генератора, якщо в середньому один трамвай споживає струм Ітрм = 100 А, а тролейбус – Ітрб = 120 А.
Генератор постійного струму змішаного збудження в номінальному режимі має Рн = 100 кВт, Uн = 460 В, опір обмотки якоря Rа = 0,08 Ом, серієсної обмотки Rз.с = 0,02 Ом, шунтової Rз.ш = 92 Ом. Визначити для номінального режиму роботи струми якоря та збудження, ЕРС обмотки якоря та електромагнітну потужність.
Чотириполюсний шунтовий генератор в номінальному режимі навантаження має Рн = 23 кВт, Uн = 230 В, nн = 1460 об/хв., опір кола якоря Rа = 0,2 Ом, збудження Rз =115 Ом. Обмотка якоря проста, петлева з числом активних провідників N = 314. Визначте ЕРС генератора, ККД генератора і момент на валу привідного двигуна.
Генератор постійного струму в номінальному режимі навантаження має Рн = 68 кВт, nн = 1470 об/хв при Р1н = 80 кВт. Визначити сумарні втрати потужності, ККД генератора і момент на валу привідного двигуна.
Генератор незалежного збудження в номінальному режимі при Uн = 115 В має опір кола якоря Rа = 0,115 Ом. Визначити ЕРС генератора, корисну та електромагнітну потужність, якщо номінальний спад напруги Uн = 10%. Реакцію якоря не враховувати.
Генератор паралельного збудження при Рн = 190 кВт та Uн = 460 В має Rа = 0,05 Ом, Rз = 92 Ом. Генератор має компенсаційну обмотку. Відомі втрати: рмех = 1,2 кВт, рмаг = 1,5 кВт. Визначити величини струмів якоря та збудження, постійних, змінних та сумарних втрат, номінальний ККД, а також потужність Р2max, при якій ККД досягає максимуму.
Двигун незалежного збудження при живленні від мережі Uн = 220 В споживає Р1н = 22 кВт. При цьому Uа = 5%. Визначити ЕРС обмотки якоря, втрати потужності в колі якоря та електромагнітну двигуна.
Для приводу металорізального верстата використовується шунтовий двигун постійного струму з номінальними величинами: Р1н = 4,5 кВт, Uн = 220 В, y = 80%. Накресліть електричну схему двигуна, визначте номінальний струм якоря, якщо номінальний струм збудження складає 5% від споживаного з мережі струму.
Для приводу водяного насосу використовується двигун паралельного збудження з номінальними величинами: Р1н = 40 кВт, Uн = 110 В, н = 0,8. При температурі 200С опори кола якоря Rа = 0,01 Ом; збудження Rз = 11 Ом. Визначити кратність пускового струму якоря при прямому пуску.
Серієсний двигун має на щитку такі дані: Uн = 220 В, швидкість обертання nн = 1000 об/хв., М2н = 410 Нм, н = 80%. Визначити корисну потужність, споживану з мережі потужність, а також сумарні втрати в двигуні.
Двигун паралельного збудження з Рн = 14 кВт при Uн = 220 В та н = 0,8 має Rа = 0,15 Ом, Rз = 110 Ом. Розрахувати величину опору пускового реостата, який обмежить величину пускового струму до Іап = 1,6Іан. Вважати, що при робочій температурі Rп буде в 1,215 разів більший, ніж в холостому ході.
Трамвайний серієсний двигун при номінальному навантаженні має Рн = 100 кВт, Uн = 550 В, nн = 1200 об/хв., н = 0,91. При робочій температурі опори Rа = 0,07 Ом, Rз = 0,03 Ом. Визначити Р1н, сумарні втрати р, втрати в якорі рел.а, втрати на збудження рзб, ЕРС обмотки якоря Еа. Визначте також, скільки процентів від Uн складають ЕРС та падіння напруги в колі якоря.
Двигун незалежного збудження має номінальні дані: Рн = 10 кВт, Uн = 220 В, н = 80%, Rа(750) =0,25 Ом. Якір двигуна обертається з номінальною швидкістю nн. Розрахувати опір, який треба ввести в коло якоря, щоб при незмінному навантаженні його швидкість зменшилась до nн/3.
Серієсний двигун при номінальному навантаженні має Uн = 220 В, nн = 1440 об/хв. При ККД н = 82% споживає потужність Р1н = 11 кВт. Визначити М2н, а також величину Rп при пуску двигуна з кратністю пускового струму КпІ = Іп/Ін = 2, якщо в холостому стані Rд = 0,4 Ом.
Шунтовий двигун в номінальному режимі при Uн = 110 В споживає струм Ін = 36 А, швидкість nн = 1450 об/хв., Rа(750) = 0,15 Ом, Rз = 55 Ом. Визначити, на скільки процентів збільшиться швидкість при зменшенні магнітного потоку на 30%. Вважати, що Uн та Іан залишаться незмінними.
Серієсний двигун при номінальному навантаженні має Рн = 110 кВт, Uн = 550 В, н = 91%, Rа=0,15 Ом, н = 157 рад/с. Визначити Іан, Р1н, Еан, Рем, електромагнітний та корисний моменти.
Шунтовий двигун, що має Рн = 55 кВт при живленні від мережі Uн = 440 В обертається зі швидкістю nн = 1460 об/хв. і має н = 0,8. Визначити електромагнітний момент і корисний момент двигуна, якщо спад напруги Uа = 5% від Uн, а струм збудження Із = 6,25 А.
Шунтовий двигун при живленні від мережі Uн = 220 В споживає струм Ін = 80 А, обертається зі швидкістю nн = 1000 об/хв. Опори Rа = 0,01 Ом, Rз = 110 Ом. Нехтуючи реакцією якоря та струмом якоря на холостому ході, визначити швидкість на холостому ході n0 та процентну швидкість при переході двигуна від номінальної швидкості в режим холостого ходу.
Серієсний двигун при номінальному навантаженні має Р1н = 8 кВт, Uн = 110 В, Rа=0,09 Ом та Rз.с = 0,05 Ом. Двигун не має компенсаційної обмотки. Визначити н, max та потужність при max, якщо рмех = 0,24 кВт, рн = 0,12 кВт.
Шунтовий двигун живиться від окремого генератора, при Uн = 440 В розвиває потужність Рн = 190 кВт при н = 0,91 і швидкості nн = 1430 об/хв. Опори Rа(75) =0,03 Ом, Rз = 50 Ом. Для зменшення швидкості генератора на 25% визначити нове значення швидкості за умови, що навантаження та магнітний потік не змінилися.
В серієсному двигуні при Uн = 220 В та Rа = 0,01 Ом спад напруги складає 4% від Uн. Визначити споживані двигуном струм і потужність, ЕРС та електромагнітну потужність.
Два серієсних двигуни однакової потужності встановлені на електровозі, увімкнені паралельно в мережу, що має Uн = 550 В і споживають кожен струм Ін = 500 А, опір Rа(75) =0,05 Ом. Обертаючись з номінальною швидкістю nн = 600 об/хв. двигуни рухають електровоз із швидкістю = 60 км/год. Якою буде швидкість руху електровозу, якщо двигуни переключити паралельного з’єднання на послідовне при незмінних навантаженнях на валу й магнітних потоках двигунів.