Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электрические машины. Учебное пособие.pdf
Рассчитать сФн и номинальный электромагнитный момент М
н
/ ΩΩ
нa
/ II
( )
.2
анaп
II =
анaп
2II =
и срав-
эм.н
нить его с номинальным моментом на валу.
5. Рассчитать и построить в одной системе координат следующие механические характеристики двигателя постоянного тока, включенного в сеть
с напряжением U
а) естественную (R
:
н
= 0, rр = 0);
p
б) искусственную при включении регулировочного реостата в цепь якоря
(R
≠ 0, rр = 0);
p
в) искусственную при включении регулировочного реостата в цепь об-
мотки параллельного возбуждения (R
г) искусственную при включении регулировочного реостата R
якоря и регулировочного реостата r
ния (R
≠ 0, rр ≠ 0).
p
= 0, rр ≠ 0);
p
в цепь
p
в цепь обмотки параллельного возбужде-
р
При расчете механических характеристик явлениями насыщения и реакции якоря необходимо пренебречь.
6. Определить ток якоря I
и скорость вращения Ω при обрыве цепи об-
а
мотки параллельного возбуждения и реактивном статическом моменте сопротивления на валу, равном номинальному М
остаточного магнитного потока к номинальному Ф
= М2н, если известно отношение
с
ост/Фн
. Найдите отношения
и
, сделайте вывод, что произойдет с двигателем, если система автоматической защиты из-за неисправности не отключит вовремя двигатель от
сети. Постройте механическую характеристику.
7. Повторить все расчеты и построения п. 6 при реактивном статическом
моменте сопротивления на валу: М
= 0,1М2н.
с
8. Повторить все расчеты и построения п. 6 при активном статическом
моменте сопротивления на валу: М
= 1,1М2н.
с
9. Рассчитать максимальное значение сопротивления пускового реостата
R
, включенного в цепь якоря, при реостатном способе пуска двигателя по-
max
стоянного тока с параллельным возбуждением, если известно, что пусковой ток
не должен превышать двойного номинального значения
Кратко
поясните, по каким соображениям при пуске двигателей постоянного тока
ограничивают значение тока якоря.
10. Рассчитать минимальное значение напряжения U
при безреостат-
min
ном способе пуска двигателя постоянного тока с независимым возбуждением,
если известно, что
применяется в двигателях постоянного тока с параллельным возбуждением.
. Кратко поясните, почему этот способ пуска не
91
11. Рассчитать ток и скорость вращения якоря двигателя с параллельным
( )
.
анaп
II =
Iан
Iн
Uн
Rдп
Rдп
Rр
rр
ОВ
iвн
Еа
rв
возбуждением при его подключении к сети с напряжением U
валу (R
= 0, rр = 0; Мс = Мо = М
p
– М2н). Сравнить полученные значения тока
эм.н
без нагрузки на
min
и скорости вращения якоря с их номинальными значениями. Сделать вывод.
12. Начертить схему динамического торможения двигателя постоянного
тока с параллельным возбуждением. Объяснить, почему в этом режиме электромагнитный момент становится тормозным. Рассчитать значение добавочного сопротивления в цепи якоря, которое обеспечивает в момент переключения в
режим динамического торможения тока якоря, равный номинальному
До момента переключения на торможение двигатель работал в но-
минальном режиме на естественной механической характеристике.
Начертить механическую характеристику двигателя постоянного тока
с параллельным возбуждением в режиме динамического торможения с рассчитанным значением добавочного сопротивления в цепи якоря.
Методические указания для выполнения
расчетно-графической работы
1. Электрическая схема двигателя постоянного тока параллельного возбуждения с включенными регулировочными реостатами в цепи якоря и возбуждения (рис. 6.1).
Рис. 6.1. Поясняющая электрическая схема для решения
расчетно-графической работы
2. Сопротивления якоря, добавочных полюсов и регулировочных реоста-
92
тов, приведенные к рабочей температуре (Т = 235 ºС — для меди; Vx = 75 ºС —
0
VТ
+
н
н2
н1
η
=
P
P
н
н1
н
U
P
I =
в
н
вн
r
U
i =
вннан
iII −=
30
н
н
n⋅π
=Ω
рабочая температура; V
= 15 ºС — начальная температура).
0
Примечание. В дальнейших расчетах использовать сопротивление обмо-
ток и регулировочных реостатов, приведенные к рабочей температуре, Ом.
RR
=
)15()75(
x
VT
+
.
3. Номинальные параметры двигателя постоянного тока:
− номинальная мощность на входе, Вт:
;
− номинальная ток, А:
;
− номинальная ток в цепи возбуждения, А:
;
− номинальная ток в цепи якоря, А:
;
− номинальная угловая скорость вращения якоря, с
–1
:
;
− номинальный момент на валу двигателя, Нм:
93
н
н2
н2
Ω
=
Р
М
.
,
Ф
)Ф(
ФФ
щ
2
аэм
н
щаанн
с
U
с
RМ
с
U
с
URIU ∆
−
⋅
−=
∆−⋅−
Σ
Σ
,
щаΣанна
URIUЕ ∆−⋅−=
,
)75(дп)75(ааΣ
RRR +=
н
ан
н
Ω
=
Е
сФ
аннэм.н
IсФМ ⋅=
100
эм.н
н2эм.н
%
М
ММ
М
−
=∆
4. Уравнение механической характеристики двигателя постоянного тока
Ω = f(М
эм
):
Ω = Ω0 – ΔΩ – ΔΩщ =
где Ω0 — угловая скорость холостого хода;
ΔΩ — изменение скорости, обусловленное моментом на валу;
ΔΩ
— изменение скорости, обусловленное падением напряжения в щеточном
щ
переходе;
− номинальная ЭДС якоря, В:
где
Ом;
− номинальный коэффициент, Вб:
;
− номинальный электромагнитный момент, Нм:
;
− отношение электромагнитного момента к номинальному, %:
;
− ток возбуждения при включение добавочного реостата в цепи возбуж-
дения, А:
94
рв
н
в
rr
U
i
+
=
− коэффициент сФ при введенном регулировочном реостате в цепи воз-
вн
в
н
ФФ
i
i
сс =
Ф
)Ф(
)(
Ф
щ
2
раэм.н
н
с
U
с
RRМ
с
U
∆
−
+⋅
−=Ω
Σ
сФ
U
н
0
=Ω
н
Фс
н
Фс
Фс
Фс
,
Ф
Ф
ФФ
н
ост
ност
сс =
,
а
щн
ап
Σ
∆−
=
R
UU
I
,Ф
апостост.п
IсМ ⋅=
буждения, Вб:
5. Расчет и построение механических характеристик двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением, с
–1
;
.
:
;
.
5а. Естественная механическая характеристика (Rр = 0,
5б. Искусственная механическая характеристика (R
5в. Искусственная механическая характеристика (R
5г. Искусственная механическая характеристика (R
≠ 0,
р
= 0,
р
≠ 0,
р
).
).
).
).
В одной системе координат построить механические характеристики
(естественную и искусственные): Ω = f(М
эм
).
6. Параметры двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением
при обрыве цепи возбуждения (момент сопротивления реактивный, статический). Условие: М
= М2н.
с
Вб;
А;
Нм.
95
Так как Мс > М
0=Ω
,
ан
ап
I
I
.
н
Ω
Ω
,
Ф
ост
с
а
с
М
I =
( )
.
Ф
Ф
Ф
ост
щ
2
ост
ас
ост
н
с
U
с
RМ
с
U
∆
−
⋅
−=Ω
Σ
,
ан
а
I
I
.
н
Ω
Ω
( )
;
Ф
Ф
Ф
ост
щ
2
ост
ас
ост
н
с
U
с
RМ
с
U
∆
−
⋅
−=Ω
Σ
,Ф
оста
Ω⋅= сЕ
(момент сопротивления реактивный, статический), то
ост.п.
формируется режим короткого замыкания, т.е. скорость вращения будет равно
нулю (
).
Найти соотношения и сделать вывод о режиме работы двигателя:
7. Параметры двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением
при обрыве цепи возбуждения (момент сопротивления реактивный, статический). Условие: М
Так как Мс < М
= 0,1∙М2н.
с
(момент сопротивления реактивный, статический), то
ост.п.
формируется двигательный режим:
А;
Найти соотношения и сделать вывод о режиме работы двигателя.
8. Параметры двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением
при обрыве цепи возбуждения (момент сопротивления активный, статический).
Условие: М
Так как М
= 1,1∙М2н.
с
> М
с
(момент сопротивления активный, статический), то
ост.п
формируется режим электромагнитного торможения:
В;
96
,
а
щан
а
Σ
∆−+
=
R
UЕU
I
А.
,
ан
а
I
I
.
н
Ω
Ω
Σ
−=
а
ан
н
д
2RI
U
R
Σ⋅=аанmin
2 RIU
н
Фс
;
н2эм.н0c
МMMM −==
;
в
min
min.в
r
U
i =
;ФФ
вн
в.min
нmin
i
i
сс =
;
Ф
min
min
0
с
U
=Ω
Найти соотношения и сделать вывод о режиме работы двигателя:
По данным п. 6–8 построить механическую характеристику двигателя по-
стоянного тока Ω = f(М
эм
).
9. Добавочное сопротивление в цепи якоря, при котором ток якоря не бу-
дет превышать два номинальных значения, Ом:
.
10. Минимальное значение напряжения якоря, при котором ток якоря не
будет превышать два номинальных значения, В:
.
11. Ток и скорость вращения якоря двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением при его подключении к сети с напряжением U
нагрузки на валу, R
= 0,
р
:
min
без
97
;
Ф
)Ф(
Ф
min
щ
2
min
аэм.н
min
min
с
U
с
RМ
с
U
∆
−
⋅
−=Ω
Σ
;Ф
minаmin
Ω⋅= cЕ
.
а
щаminmin
а
Σ
∆−+
=
R
UЕU
I
,
ан
а
I
I
.
н
Ω
Ω
U
R
+ –
Ω
М
Iа
Еа
+
–
iв
Найти соотношения и сделать вывод о режиме работы двигателя:
Рис. 6.2. Поясняющая электрическая схема для решения
расчетно-графической работы
12. Схема динамического торможения двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением (рис. 6.2):
эм
доб
98
;
ана
II =
;Ф
ннан
Ω⋅= cЕ
;
a
aaщан
д
I
RIUЕ
R
Σ
⋅−∆−
=
( )
.Ф
аннэм
IсМ −=
Начертить механическую характеристику двигателя постоянного тока
с параллельным возбуждением в режиме динамического торможения.
Вопросы для самоконтроля
1. Объясните назначение основных конструктивных элементов двигателя.
2. Изложите принцип действия двигателя постоянного тока.
3. Изложите влияние реакции якоря на работу двигателя постоянного тока.
4. Изложите последовательность пуска двигателя постоянного тока.
5. Объясните способы регулирования скорости вращения и реверсирования двигателя.
6. Что произойдет с двигателем постоянного тока, работающим под
нагрузкой и в режиме холостого хода, при обрыве цепи возбуждения?
7. Изложите последовательность построения регулировочных характеристик и дайте их анализ.
8. Изложите последовательность построения рабочих характеристик
и дайте их анализ.
Изложите последовательность построения моментных, скоростных и ме-
ханических характеристик и дайте их анализ.
99
РАЗДЕЛ 3. ТРАНСФОРМАТОРЫ
7. Основы теории
7.1. Краткая классификация и область
применения трансформаторов
Трансформатор представляет собой статистическое электромагнитное
устройство, преобразующее на основе закона электромагнитной индукции
напряжение питающей сети (первичное напряжение) в другое по значению
напряжение (вторичное напряжение), как правило, при неизменной частоте.
Краткая классификация
Трансформаторы классифицируют:
1. По назначению:
− силовые — для питания синусоидальным напряжением силовой
нагрузки: двигателей, преобразователей, печей, освещения и т.п.;
− специальные — для питания измерительных цепей (измерительные
трансформаторы напряжения и тока); производства сварочных работ (сварочные трансформаторы); питания слаботочных цепей электронных схем, цепей
автоматизации и сигнализации и т.п.; питания однофазных цепей с регулированием напряжения (автотрансформаторы).
Примечание. В электрических цепях промышленного назначения широко
применяют трехфазные автотрансформаторы, которые также относят к силовым трансформаторам.
2. По числу фаз преобразуемого напряжения:
− однофазные (рис. 7.1, а);
− трехфазные (рис. 7.1, б);
− многофазные (шестифазные и т.п.).
3. По числу обмоток вторичного напряжения:
− с одной нерасщепленной обмоткой (рис. 7.1, в);
− с одной расщепленной обмоткой (рис. 7.1, г);
− с двумя обмотками (рис. 7.1, д).
4. По уровню вторичного напряжения:
− понижающие — вторичное напряжение меньше первичного напряже-
ния трансформатора;
100