Продолжение таблицы 6

№ п/п	Две последние цифры шифра	72/73	74/75	76/77	78/79	80/81	82/83	84/85	86/87	88/89	90/91	92/93	94/95	96/97	98/99
		39	40	41	42	43	44	45	46	47	48	49	50	51	52
1	Номинальная мощность S, кВА	10350	100	800	630	1000	800	630	500	630	500	400	325	250	200
2	Номинальное линейное напряжение Uл, кВ	6,6/3,3	6,6/3,3	6,6/3,3	6,6/3,3	6,6/3,3	6,6/3,3	6,6/3,3	6,6/3,3	6,6/3,3	6,6/3,3	6,6/3,3	6,6/3,3	6,6/3,3	6,6/3,3
3	Номинальный коэффициент мощности cosφн	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8
4	Отношение короткого замыкания	1,13	0,715	0,6	0,65	0,76	0,83	0,7	0,72	0,9	0,8	0,85	0,99	1,1	1,0
5	Индуктивное сопротивление якоря xб,o/e	0,16	0,11	0,11	0,12	0,10	0,10	0,10	0,10	0,11	0,14	0,15	0,14	0,12	0,15
6	Коэффициент продольной реакции якоря Kad	0,79	0,82	0,79	0,81	0,84	0,85	0,84	0,85	0,82	0,83	0,84	0,83	0,84	0,83
7	Коэффициент поперечной реакции якоря Kaq	0,48	0,47	0,43	0,44	0,45	0,46	0,45	0,46	0,47	0,46	0,48	0,43	0,44	0,45
8	Индуктивное сопротивление обратного следования xz	0,26	0,18	0,21	0,28	0,31	0,29	0,32	0,31	0,31	0,3	0,24	0,23	0,3	0,28

Задача 5 (Машины постоянного тока)

1. Составить таблицу обмотки якоря и начертить ее развернутую схему. Определить шаги и максимальное число уравнительных соединений. Показать на схеме несколько уравнительных соединений. (Примечание: разрешается составить таблицу и начертить схему обмотки только для двух полюсов).

2. Построить характеристику холостого хода и характеристический треугольник, соответствующий номинальному режиму генератора. Определить ток возбуждения генератора и сопротивление реостата в цепи обмотки возбуждения для случая номинального режима работы генератора с параллельным возбуждением.

3. Построить внешние характеристики генератора и определить номинальное изменение напряжения для случаев независимого и параллельного возбуждения.

4. Построить скоростную характеристику (зависимость скорости вращения от тока нагрузки) для работы машины в режиме двигателя параллельного возбуждения.

Методические указания к задаче 5.

К пункту №1. Вариант схемы обмотки определяется из табл. 7 по последней цифре шифра студента.

Для построения таблицы и развернутой схемы обмотки якоря необходимо предварительно определить шаг по реальным пазам, первый и второй частичные шаги – по элементарным пазам и шаг по коллектору (Л1, раздел 1, гл. 3, 3-3, 3-5; Л2, гл. 3, 3-9, 3-10, 3-11). Следует рассчитать равносекционную обмотку, которую можно изготовить как шаблонную. Для ее выполнения необходимо соблюдать условия y₁=y_z u, где y_z – шаг обмотки по действительным (реальным) пазам; u – число элементарных пазов в одном действительном,

y_z= .

В учебниках (Л1, раздел 1, гл. 3; Л2, гл. 3) имеются многочисленные примеры развернутых схем. На схеме обмотки необходимо отметить действительные и элементарные пазы. Таблицы обмоток указаны в учебниках (Л1, раздел 1, гл. 3, 3-10, 3-11); уравнительные соединения – в учебниках (Л1, 3-3, 3-4; Л2, 3-16).

На схеме обмотки следует показать расположение щеток на коллекторе.

К пункту №2. Варианты заданий для пп. 2 и 3 определяются в соответствии с табл.8 (по последней цифре шифра) и с табл. 9 (по предпоследней цифре шифра).

В табл. 8 приведены номинальные данные генератора при частоте вращения 1500 об/мин и напряжении 230 В. Эти данные являются исходными.

Выбрав вариант исходных данных генератора по табл. 8, а частоту вращения и напряжение по табл. 9, рассчитывают номинальные данные генератора в такой последовательности:

а) Номинальная мощность:

P_н= P_и.н.* (n_н /1500) , кВт,

где P_и.н. – исходное значение мощности, равное указанному в табл. 8, n_н – номинальная частота вращения (табл. 9);

б) ток возбуждения при холостом ходе:

i_в.о.= i_в.о.ц.*(230/U_н) ,

где i_в.о.ц. – исходное значение тока возбуждения (табл. 8);

U_н – номинальное напряжение в режиме генератора (табл. 9);

в) реакция якоря при номинальном токе якоря в масштабе тока возбуждения:

i_в.а.= i_в.а.ц.*(230/U_н) ,

где i_в.а.ц. – исходное значение реакции якоря (по табл. 8);

г) сопротивление обмотки якоря:

r_я = r_я.и.*((1500/n_н)*(U_н/230))² ,

где r_я.и. – исходное значение сопротивления обмотки якоря ( по табл. 8);

д) сопротивление обмотки добавочных полюсов:

r_д = r_д.и.*((1500/n_н)*(U_н/230))² ,

где r_д.и. по табл. 8;

е) сопротивление обмотки возбуждения:

r_в = r_в.и.*(U_н/230)² ,

где r_в.и. по табл. 8.

Результаты расчетов следует записать в табл. А.

Таблица А

Номинальные данные генератора

Pн кВт	nн об/мин	Uн В	iв.о. А	iв.а. А	rя Ом	rд Ом	rв Ом

Для построения характеристики холостого хода следует использовать данные таблицы Б в относительных единицах(о/е).

Таблица Б

Типичная характеристика холостого хода

iд/iв.о.	0	0,5	0,1	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5
E/Uн	0,05	0,75	1,0	1,12	1,20	1,26	1,30	1,38

Характеристику холостого хода следует построить в абсолютных единицах.

Номинальный ток якоря определяется из выражения:

I_я.н. = (P_н/U_н)*10³ А.

Катет характеристического треугольника, соответствующий падению напряжения в цепи якоря и щеточном контакте, определяется:

E_н – U_н = I_я.н. * (r_я + r_д) + ∆U_щ , (1)

где ∆U_щ надо принять равным 2 В.

Катет характеристического треугольника, соответствующий реакции тока I_я.н., рассчитан ранее при определении номинальных данных генератора (см. п. «в»).

Для определения тока возбуждения следует вычислить E_н по уравнению (1) и определить точку A_н, а затем пристроить к ней характеристический треугольник в соответствии с рис. 1.

По заданному напряжению генератора U_н и найденному току возбуждения i_в.н. найти полное сопротивление цепи возбуждения, а затем и сопротивление реостата.

К пункту №3. Для построения внешних характеристик следует использовать построенную характеристику холостого хода и характеристический треугольник. Необходимо кратко описать построение и методы описания внешних характеристик (Л1, рис. 9-7 и 9-16; Л2, рис. 8-9 и 8-17).

Внешнюю характеристику для случая независимого возбуждения построить при неизменном токе возбуждения i_в.н, а для параллельного возбуждения – при неизменном сопротивлении в цепи возбуждения (п. №2).

Учитывая, что катеты характеристического треугольника изменяются пропорционально току якоря, построить внешние характеристики от точки холостого хода до точки короткого замыкания для 6-8 значений тока якоря (включая и номинальный ток). Для генератора с параллельным возбуждением в качестве одного из значений тока якоря принять максимальный ток якоря, определив его в процессе построения характеристики, а ток короткого замыкания определить исходя из принятых на характеристике холостого хода значений остаточной ЭДС и сопротивления цепи якоря.

Определение номинального изменения напряжения указаны в книгах (Л1, стр. 182; Л2, стр. 243).

К пункту №4. Скоростную характеристику двигателя, т.е. зависимость частоты вращения от тока нагрузки, следует рассчитать, принимая сопротивление реостата в цепи обмотки возбуждения равным нулю. При построении характеристики учесть, что номинальное напряжение двигателя U_н.д. не равно номинальному напряжению U_н генератора (табл. В).

Скоростную характеристику строить следующим образом (считая, что номинальный ток двигательного режима равен номинальному току генераторного режима):

а) задаться несколькими значениями тока якоря I_я от 0 до 2 I_н (5-7 значений, включая и номинальное);

б) определить ЭДС якоря для каждого значения тока якоря:

E = U_н.д. - I_я. * (r_я + r_д) - ∆U_щ ,

учитывая, что в режиме холостого хода (I_я 0) падение напряжения в щеточном контакте ∆U_щ 0;

в) определить ток возбуждения двигателя

I_н.д. = U_н.д. / r_в ;

г) реакция якоря ослабляет поток машины, создаваемый током обмотки возбуждения, поэтому для каждого значения тока якоря необходимо определить ту часть тока обмотки возбуждения, которая при работе двигателя создает действительный поток в воздушном зазоре:

i_в’ = i_в.д. – i_в.а. * (I_я / I_я.н.) ;

д) для каждого значения i_в’ по характеристике холостого хода следует определить электродвижущую силу E’ , которая была бы при вращении машины частотой n_н , найденной по табл. А;

е) поскольку действительная ЭДС равна E (пункт «б»), то при каждом значении тока якоря частота вращения двигателя может быть определена из выражения:

n = n_н * (E / E’) .

Результаты расчетов записать в табл. В.

Таблица В

Данные расчета скоростной характеристики

Iя , А
E , В
iв.д. , А
iв’ , А
E , В
n , об/мин

По данным табл. В строится скоростная характеристика.

Таблица 7 Исходные данные для расчета и вычерчивания схемы обмотки

Последняя цифра шифра	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Полюсы 2p	4	4	4	4	4	4	4	4	4	4
Параллельные ветви 2a	2	2	2	2	2	2	4	4	4	4
Пазы якоря Z	27	31	33	29	37	29	38	38	54	42
Коллекторные пластины K	81	93	99	145	111	87	152	114	108	84

Таблица 8

Номинальные данные генераторов при напряжении U_н = 230 В и частоте вращения n_н = 1500 об/мин

Последняя цифра шифра	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Номинальная мощность Pн , кВт	4,0	5,5	7,5	11	15	18,5	22	30	45	55
Ток возбуждения при холостом ходе iв.о. , А	0,8	0,9	0,95	1,0	1,07	1,5	1,7	2,2	2,8	3,2
Реакция якоря при номинальном токе в масштабе тока возбуждения iв.а. , А	0,1	0,11	0,12	0,18	0,19	0,25	0,35	0,40	0,45	0,5
Сопротивление обмотки якоря rя , Ом	0,62	0,38	0,22	0,14	0,084	0,076	0,068	0,053	0,037	0,03
Сопротивление обмотки добавочных полюсов rд , Ом	0,26	0,14	0,036	0,05	0,037	0,032	0,028	0,0156	0,014	0,01
Сопротивление обмотки возбуждения rв , Ом	160	130	125	110	110	77	67	52	40	30

Таблица 9