4.2.2. Методические указания к выполнению контрольной работы

Задача 1. При решении задачи необходимо учесть, что частота вращения магнитного поля статора определяется:

.

Мощность, отдаваемая трехфазным генератором при симметричной нагрузке

.

КПД трехфазного генератора

.

Пример. Суммарная мощность потерь в синхронном генераторе составляет 3 кВт. Определить полезную мощность, если КПД генератора 94 %.

Зная КПД и суммарные потери можно определить

.

Задача 2. Синхронный компенсатор (СК), включенный в сеть, работает как синхронный двигатель без нагрузки, и при этом вырабатывает реактивную мощность Q_ск, необходимую для работы потребителя. До включения СК реактивная мощность сети определяется следующим образом , после включения СК реактивная мощность уменьшается до значения . Таким образом, для повышения коэффициента мощности установки от до требуется включить СК мощностью равной разности реактивных мощностей до включения и после включения СК.

Задача 3. Из сети к двигателю подводится электрическая мощность

Р₁ = U I,

часть которой расходуется на покрытие электрических потерь в якоре Р_эя и Р_эщ. За счет мощности, подводимой из сети, покрываются также потери в стали Р_с, электрические потери в обмотке возбуждения Р_в. Оставшаяся мощность называется электромагнитной. Р_эм=Е_я I_я=.

Часть электромагнитной мощности расходуется на покрытие механических Р_мех и Р_д добавочных потерь, остальная Р₂ – является полезной мощностью на валу двигателя. Пусковой ток якоря при полном сопротивлении пускового реостата I_п=(U-E_я)/(+r_пр), где r_пр - сопротивление пускового реостата.

Пример. Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения включен в сеть с напряжением 220 В. При номинальной нагрузке и частоте вращения n_н – 1500 об/мин он потребляет I_н=43 А. Определить КПД двигателя, если ток холостого хода I₀=4 А, сопротивления цепей якоря =0,25 Ом и обмотки возбуждения r_в =150 Ом.

Решение. Ток возбуждения I_в=U/r_в=220/150=1,47 А.

Ток якоря номинальный, А:

I_ян=I_н-I_в=43-1,47=41,53.

Сумма магнитных и механических потерь, Вт

Р₀=Р_м+Р_мех=UI₀-=220=555.

Электрические потери в цепи якоря, Вт

Р_эя===432.

Электрические потери в цепи возбуждения, Вт

Р_в=UI_в==323,4

Электрические потери в щеточном контакте, Вт

Р_эщ===83

Подводимая мощность к двигателю, Вт

Р₁=UI_н==9460

Добавочные потери, Вт

Р_доб== 94,6

Суммарные потери, Вт

=555+432+323,4+83+94,6=1488

КПД , о.е.

=7972/9460=0,84

Задача 4. При решении задачи необходимо обратить внимание на:

• способы включения обмотки возбуждения;

• напряжение на зажимах генератора меньше ЭДС якоря, у двигателя –напряжение больше ЭДС;

• в генераторном режиме электрическая мощность вырабатывается машиной, в двигательном – потребляется из сети;

• изменение частоты вращения ДПТ можно произвести путем изменения сопротивления в цепи якоря, или магнитного потока, или подводимого напряжения;

• при параллельной работе генераторов с параллельным возбуждением выравнивание нагрузок можно осуществить путем соответствующего изменения токов возбуждения.

Пример. Генератор постоянного тока параллельного возбуждения с напряже-нием U=220 В, эксплуатируется при номинальной нагрузке Р_ном =120 кВт; частота вращения n=1440 об/мин. Если машину эксплуатировать как двигатель с таким же напряжением на выводах, то он потребляет от сети мощность Р=60 кВт.

Определить для этого случая частоту вращения двигателя. Внутреннее сопротивление якорной обмотки R_я=0,011 Ом; сопротивление обмотки возбуждения R_в=38 Ом. Падение напряжения на щетках U_н=2 В; реакцию якоря не учитывать.

Решение. ЭДС в режиме генератора определяется ,

где А.

Таким образом В.

Откуда .

В режиме двигателя ЭДС ,

где A.

Ввиду того, что напряжение на выводах неизменно, изменяется и ток возбуждения, т. е. . Используя это выражение, получаем частоту вращения двигателя

об/мин.