Электротехника и электроника. В 6 ч. Ч. 5. Электрические машины

Ф = 41,12 10–3 Вб (реакцией якоря пренебречь), число проводников якоря N = 420, число пар полюсов p = 2, число пар параллельных ветвей a = 2.

Определить электромагнитный момент при номинальной нагрузке.

Р е ш е н и е . Частота вращения якоря

Тогда частота вращения при холостом ходе (Iя.х = 10 А)

Задаваясь значениями тока якоря, равными 25; 50; 75 и 100 % Iя.ном найдем соответствующие этим значениям частоты вращения

якоря. Результаты расчета сводим в табл. 3.3. Диаграмма n Iÿ дви-

гателя приведена на рис. 3.8.

Т а б л и ц а 3.3

Рис. 3.8

90

следующие данные: Uном = 220 В, Iном = 93 А, nном = 750 мин–1. Сопротивления обмотки якоря и добавочных полюсов в нагретом со-

стоянии Rя = 1,92 Ом, обмотки возбуждения Rв = 80 Ом.

Определить, как изменится частота вращения двигателя при неизменном моменте на валу, если подведенное к обмотке якоря напряжение уменьшить до 200 В, а ток возбуждения оставить неизменным.

Р е ш е н и е . Находим номинальный ток якоря

Iÿ.íîì Iíîì Iâ.íîì 93 2,75 90,25 À,

Вращающие моменты двигателя при обоих напряжениях будут

Но так как по условию задачи остаются неизменными момент на валу двигателя и ток возбуждения, то и токи якоря в обоих случаях

91

Задача 3.14. Двигатель последовательного возбуждения потреб-

ляет из сети мощность P1ном = 3,2 кВт при напряжении Uном = 220 В и вращается с частотой nном = 1000 мин–1. Сопротивление цепи яко-

ря при температуре 75 С Rя = 0,94 Ом. Падение напряжения в щеточных контактах Uщ = 2 В.

Как изменится ток якоря Iя, ЭДС обмотки якоря Е, полезная мощность на валу P, КПД и частота вращения двигателя, если напряжение сети понизилось на 20 %, а момент на валу М = 26,50 Н

мостался неизменным.

Ре ш е н и е . Находим ток и ЭДС якоря при номинальном напряжении

Поскольку в двигателе последовательного возбуждения поток пропорционален току, то момент М = СМФIя будет пропорционален квадрату тока М = СМФIя СМIя2. Следовательно, при М = const ток якоря не изменится (Iя = Iя.ном = 14,5 А).

При снижении напряжения сети на 20 % напряжение питания двигателя U = 0,8Uном = 0,8 220 = 176 В и ЭДС якоря

E U Iÿ Rÿ Uù 176 14,5 0,94 2 160,4 Â.

Потребляемая двигателем мощность

92

Таким образом, в результате снижения напряжения сети на 20% при неизменном моменте на валу двигателя ток якоря не изменился, ЭДС уменьшилась на 21,5%, полезная мощность на валу уменьшилась на 22,1%, частота вращения понизилась на 21,5% и КПД уменьшился на 2,0%.

Задача 3.15. Двигатель последовательного возбуждения имеющий номинальную мощность Pном = 1,5 кВт, номинальное напряже-

93

ние Uном = 220 В вращается с частотой nном = 1500 мин–1. Сопротивление цепи якоря в нагретом состоянии Rя = 0,706 Ом. Момент на

валу двигателя Мном = 9,55 Н м, номинальный ток Iном = 17,4 А. Построить скоростную характеристику и кривую КПД двигателя

при следующих соотношениях момента на валу двигателя:

М / Мном = 0,25; 0,5; 0,75; 1,0 и 1,25. При расчетах принять, что маг-

нитопровод машины не насыщен.

Р е ш е н и е . При малом насыщении стали можно считать, что

где P1 = Uном Iя – мощность, потребляемая двигателем от сети. Результаты расчета сводим в табл. 3.4.

Т а б л и ц а 3 . 4

ные по данным табл. 3.4, приведены на рис. 3.9, а, б.

94

Так как по условию задачи магнитный поток полюсов одинаков, то токи возбуждения в обоих режимах остаются неизменными.

Номинальный ток обмотки якоря генератора

Номинальный ток обмотки якоря двигателя

При номинальной нагрузке ЭДС генератора

где Uщ = 2 В для угольных и угольно-графитных щеток. При номинальной нагрузке ЭДС двигателя

Eä.íîì Uä.íîì Iÿ.ä.íîì Rÿ Uù

220 23,4 0,95 2 195,77 Â.

Так как по условию Фг = Фд = Ф, то из выражений для ЭДС генератора и двигателя

На холостом ходу ЭДС двигателя можно считать равной напряжению (Eд.х Uд.ном). Тогда, пренебрегая реакцией якоря, получим:

96

Изменение частоты вращения при переходе от номинального режима к холостому ходу

Задача 3.17. Двигатель постоянного тока, номинальные данные которого: Pном = 10 кВт, Uном = 220 В, Iном = 58 А, Rя = 0,432 Ом, Rв = = 110 Ом, nном = 750 мин–1, ном = 78,5%, хотят использовать в качестве генератора напряжением Uг = 230 В. Падение напряжения в щеточных контактах Uщ = 2 В.

Определить номинальную мощность этого генератора, его КПД и номинальную частоту вращения.

Р е ш е н и е . Токи якоря двигателя и генератора

Так как по условию задачи Фг = Фд = Ф, то из соотношений E ã CE nã Ô и E ä CE nä Ô находим

97

Задача 3.18. Двигатель постоянного тока смешанного возбуждения имеет следующие технические данные: номинальная мощность Pном = 11 кВт, номинальное напряжение Uном = 220 В, номинальный ток Iном = 59,5 А, частота вращения nном = 1500 мин–1, КПД ном = = 84%. Сопротивления обмотки якоря Rя = 0,162 Ом, дополнительной обмотки Rд = 0,062 Ом, последовательной обмотки возбуждения Rпос = 0,0072 Ом, параллельной обмотки возбуждения

Rв = 162 Ом

Построить зависимость КПД и полезной мощности от тока нагрузки при следующих коэффициентах загрузки двигателя

=I / IНОМ = 0,25; 0,5; 0,75; 1,0.

Ре ш е н и е . Ток возбуждения параллельной обмотки

98

Расчеты для других значений представлены в табл. 3.5.

99