6.3. Методические указания и задачи

6.3.1. Расчет генератора постоянного тока

Для расчета генератора постоянного тока спараллельнымвозбуждением необходимо:

усвоить устройство и принцип действия электрических машин постоянного тока; знать формулы_, выражающие взаимосвязь между электрическими величинами, характеризующими данный тип электрической машины.

- отчетливо представлять связь между напряжением U на зажимах машины, ЭДС Е и падением напряжения IR в обмотке якоря генератора и двигателя.

Для генератора Е =U+ I_Я· ∑R,для двигателя U = Е + I_Я· ∑R

В этих формулах ∑R= R_Я+ R_ДП + R_КО + R_С + R_Щ - сумма сопротивлений всех участков цепи якоря:

R_Я - обмотки якоря;

R_ДП - обмотки добавочных полюсов;

R_КО - компенсационной обмотки;

R_Щ - переходного щеточного контакта;

R_С - последовательной обмотки возбуж­дения.

При отсутствии в машине (это зависит от её типа и предложен­ной задачи) каких-либо из указанных обмоток в формулу, определяю­щую ∑R, не входят соответствующие слагаемые.

Полезный вращающий момент М на валу двигателя определяется по формуле

M =Н·м,

где Р₂ - полезная механическая мощность, Вт. n - об/мин. – частота вращения вала двигателя.

Пример

Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением ра­ботает в номинальном режиме.

Его технические данные:

Р_НОМ =16000Вт - номинальная мощность;

Uном =230 В - номинальное напряжение;

R_Я=0,13 Ом - сопротивление обмотки якоря;

R_В=164 Ом - сопротивление обмотки возбуждения;

η_НОМ = 90,1 % номинальный коэффициент полезного действия.

Определить:

Iном - ток нагрузки, I _B - ток возбуждения,

I _Я - ток якоря,

Р_Я - потери мощности в якоре,

Р_В - потери мощности в обмотке возбуждения,

Р_Щ - потери мощности в щеточном контакте,

Р_Х = Р_СТ +Р_МЕХ - потери холостого хода, состоящие из по­терь в стали и механических потерь. Р_ДОБ - добавочные потери, ∑P - суммарные потери мощности,Е - ЭДС генератора.

Решение

I. Ток нагрузки Iном = Рном / Uном =16000 Вт / 230 В = 69,6 А

2. Ток возбуждения I_B = U _{H 0M} / R _B = 230 В / I64 Ом = 1,4 А.

3. Ток якоря Iя = Iном + Iв =69,6 А + 1,4 А = 71 А

4. Потери мощности в обмотке якоряРя = I²я · Rя =71² А² ·0,13 Ом = 655 Вт.

5. Потери мощности в обмотке воз­буждения

Р_В = I²_В · R_В =1,4² А² · 164 Ом = 321 Вт.

6. Потери мощности в щеточном контакте Рщ = ∆ U_Щ · Iя=2 В • 71 А= 1428 Вт.

Здесь ∆ U_Щ = 2 В - падение напряжения на электрографитированных щетках.

7. Добавочные потери мощности Р_ДОБ = 0,01·Р_НОМ = 0,01 • 16000 Вт = 160 Вт.

8. Мощность, потребляемая генератором от первичного двигателя

Р₁ = Рном / η_НОМ = 16000 Вт / 0,901 = 17758 Вт

9. Суммарные потери мощности в генераторе ∑Р = Р₁ – Рном = 17758 Вт –16000 Вт = 1758 Вт

10. Потери холостого хода, состоящие из потерь в стали и механических потерь

Рх = ∑Р – (Р_Я+ Р_В + Р_Щ+ Р_ДОБ) = 1758 Вт – (655+321+142+160) Вт = 480 Вт

11. ЭДС генератора, без учета потерь в щеточном контакте

Е = U+ I_Я · Rя = 230 В + 71 А · 0,13 Ом = 239,23 В

С учетом потерь в щеточном контакте

Е =U+ I_Я · (Rя + Rщ)= U +(Iя ·Rя+∆U_Щ) =230 В+(71 0,13 Ом +2 В) = 241,23 В