Брандина Электрические машины (529639), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Расчет для режима естественной механической характеристики при текущемзначении тока якоря I Я .Отличием двигателя последовательного возбуждения является то, что токвозбуждения I B определяется током якоря и изменяется в зависимости от моментанагрузки. При этом изменяется величина магнитного потока Ф. Изменениемагнитного потока от тока возбуждения приводится в таблице 5.11.Таблица 5.11Зависимость кФ = f(IB/IBH )IB/IBHкФ00,050,20,450,40,730,60,880,80,951,01,01,21,031,41,061,61,081,81,092,01,1Расчетные формулыПотребляемая мощность, кВтP1 = U H I ,Частота вращения якоря, об/минU H − k1 I ЯН ( R Я + RB )n = nH,kФ (U H − I ЯН ( R Я + RB ))где k1 = I Я / I ЯН - относительное значение тока якоря,kФ = Ф / ФН - относительное значение магнитного потока,R Я и RB - сопротивления цепи якоря и обмотки возбуждения.С изменением потока возбуждения потери в стали изменяются пропорциональноквадрату изменения потока:РСТ = к Ф2 РСТ .
НПеременные потери, кВт2⎛ I ⎞⎟⎟Р К = Р КН ⎜⎜I⎝ H⎠Механические потери полагаем пропорциональными частоте вращения, кВтnPМХ = РМХ . НnHСуммарные потери, кВт∑ P = PK + PМХ + РСТПолезная мощность, кВтР2 = Р1 − ∑ РМомент двигателяРМ = 2ωКПД, %η = Р2 / Р1 ⋅ 100Расчеты режима естественной механической характеристики сведены втаблицу 5.12Таблица 5.12Режим естественной механической характеристикиРМХ H= 0,106 кВт, РСТ H = 0,106 кВтПараметрыI, АкФР1, кВтn, об/минω, 1/сPK, кВтРМХ, кВтРСТ, кВтΣР, кВтР2,кВтМ, Нмη, %0,253,450,520,37928843020,01280,2040,02870,2450,1340,4435,3k1 = I / IH0,50,756,9010,350,820,930,7581,138182916131921670,05140,11550,1290,1140,07130,09170,2520,3210,5060,8182,644,9066,872,11,013,791,01,51715001570,20540,1060,1060,4171,17,072,53.
Расчеты для режима искусственной механической характеристики пришунтировании обмотки возбуждения (RШВ = RB).Потребляемая мощность, кВтР1 = U H I ,где I = IЯ - ток, потребляемый двигателем.Ток возбуждения равен половине тока якоря, так как RШВ = RB:II B = I ШВ = Я2Частота вращения якоря, об/минU − k1 I ЯН ( R Я + RB / 2)n = nH Hk Ф (U H − I ЯН ( R Я + RB ))Переменные потери, кВт2PK = PЯ + РВ + Р ДОБ = k12 [ I ЯН( R Я + RB / 2) + Р ДОБ . H ]где потери в обмотке якоря, кВтPЯ = I Я2 R Я ,потери на возбуждение, кВт2Р В = I B2 R B + I ШВR ШВ = 0,5 I Я2 RBдобавочные потериPДОБ = к12 Р ДОБ .НСуммарные потери, кВт∑ Р = РК + РМХ + РСТРасчет остальных величин производится по формулам, приведенным в п. 2.Расчеты для режима искусственной механической характеристики сведены втаблицу 5.13.Таблица 5.13Режим искусственной механической характеристики при шунтировании обмоткивозбуждения (RШВ = RB), U = UH = 110 B.ПараметрыI, АIB / IBHкФР1, кВтn, об/минω, 1/сPK, кВтРМХ, кВтРСТ, кВтΣР, кВтР2,кВтМ, Нмη, %0,56,900,250,520,75831403290,0400,2220,0280,2900,4691,4161,8k1 = I / I H0,7510,350,3750,701,13822752380,0900,1610,0520,3030,8353,5173,41,013,790,500,831,51718691960,160,1060,0730,3391,186,0177,64.
Расчеты для режима искусственной механической характеристики припониженном напряжении питания (U = 0,5 UH).Частота вращения якоря, об/минU − k1 I ЯН ( R Я + RB )n = nHkФ (U H − I ЯН ( R Я + RB ))Расчет остальных величин производится по формулам , приведенным в п.2.Режим искусственной механической характеристики при пониженном напряжениипитания (U = 0,5 UH= 55 В).Параметры0,253,450,520,1915451620,01280,1090,02870,1510,0390,2420,5I, АкФР1, кВтn, об/минω, 1/сPK, кВтРМХ, кВтРСТ, кВтΣР, кВтР2,кВтМ, Нмη, %k1 = I / IH0,50,756,9010,350,820,930,3790,56991474895,878,40,05140,11550,0640,0530,07130,09170,1870,2600,1920,3092,003,9450,654,31,013,791,00,758564267,30,20540,0450,1060,3570,4025,9753,05. Сравнение частоты вращения двигателя при различных режимах работыВ таблице 5.15 приведены значения частоты вращения при различных режимахработы двигателя по данным, полученным из предыдущих расчетов(таблицы 5.12-5.14)Таблица 5.15Частота вращения при различных режимах работыРежим работыn, об/минn / nHНоминальный15001U = 110 Bшунтирование ОВ18691,25U = 55 B6.
Расчет пускового сопротивления и пускового моментаПусковой токU,IH =R Я + RB + R ПОтсюда определим пусковое сопротивлениеU110R П = H − R Я − RB =− 0,52 − 0,48 = 3 ОмIП2 ⋅ 13,79Пусковой моментMП⎛I= M H ⎜⎜ П⎝ IH2⎞⎟⎟ = 4 M H = 4 ⋅ 7 = 28 Нм⎠6420,43Задача 7Явнополюсный синхронный генератор имеет следующие данные в относительныхединицах:номинальное напряжение U = 1номинальный ток I = 1номинальная ЭДС E = 1,87синхронное сопротивление по продольной оси xd = 1,1синхронное сопротивление по поперечной оси xq = 0,75индуктивное сопротивление обратного следования фаз x2 = 0,25индуктивное сопротивление нулевого следования фаз x0 = 0,045Вычислить относительное значение активной мощности в номинальном режиме,если угол нагрузки Θ = 20°.Определить при номинальном возбуждении в относительных единицахустановившиеся токи короткого замыкания- трех фаз;- двух фаз;- одной фазы.Решение1.
Активная мощность в относительных единицах1 ⎞1,87E ⋅UU 2 ⎛⎜ 11⎛ 11⎞P=0,342 + ⎜− ⎟0,643 = 0,717⋅ sin θ +− ⎟ sin 2θ =2 ⎜⎝ x q x d ⎟⎠1,1xd2 ⎝ 0,75 1,1 ⎠2. Установившиеся токи при коротком замыкании в относительных единицахЗначение тока короткого замыкания определяется равенствомE,i1k =ZKгде Е и Z K - соответственно ЭДС и сопротивление, соответствующее видукороткого замыканияТрехфазное замыканиеE1,87I K ( 3) = K == 1,7xd1,1Двухфазное замыканиеE 31,87 3== 2,4I K ( 2) = 0x d + x 2 1,1 + 0,25Однофазное замыкание3E 03 ⋅ 1,87I K ( 2) === 2,15x d + x 2 + x0 1,1 + 0,25 + 0,045Результаты расчетов сведены в таблицу 5.16Таблица 5.16ПараметрыZK, о.е.EK, о.е.iK, о.е.Короткое замыканиетрех фаздвух фазодной фазы1,11,351,3951,873,245,611,72,42,15Задача 8Электромашинный усилитель поперечного поля (ЭМУ) работает при постоянномтоке управления и частоте вращения, независящих от нагрузки.
Параметры ЭМУследующие:полезная мощность РЗН = 1300 Вт, выходное напряжение UЗН = 230 В, частотавращения nH = 4000 об/мин, сопротивление обмоток при температуре 15°С:якоря RЯ 15° = 1,12 Ом, компенсационной RК 15° = 1,16 Ом и обмотки управленияR1 15° = 4250 Ом, числа витков компенсационной обмотки wK = 262 и обмоткиуправления w1 = 4200, ток обмотки управления i1 = 10 мА, приведенная магнитнаяпроводимость по продольной оси λ = 790⋅10-8 и по поперечной λ = 200⋅10-8.Требуется1. Рассчитать внешние характеристики ЭМУ U3 = f(I3) при изменении тока нагрузки I3от 0 до номинального I3H для трех значений коэффициента компенсации КК = 0,99;1,0; 1,01.2. Определить коэффициент усиления КУ для номинального значения тока I3H и трехзначений КК = 0,99; 1,0; 1,01.РешениеНоминальный ток ЭМУI3H = P3H / U3H = 1399 / 230 = 5,65 AВыходная ЭДС ЭМУE10 = cnH2 w1i1 = 55,39 ⋅ 10 −8 4000 2 4200 ⋅ 0,01 = 372 B2−16⎛ pN ⎞ λ прод λ попер w1 4 ⋅ 262 790 ⋅ 200 ⋅ 10 ⋅ 262где c = ⎜= 55,39 ⋅ 10 −8=⋅⎟601,12 + 1,16⎝ 60 ⋅ a ⎠ R Я 15° + RК 15°Число пар полюсов р = 1.Число пар параллельных ветвей обмотки якоря а = 1.Число витков обмотки якоря w1 = wK = 262Число проводников обмотки якоря N = 4⋅a⋅w = 1048Сопротивление R1 и RЯ , приведенные к 75°С:235 + 75235 + 75R = R Я 15°= 1,24 ⋅ 1,12 = 1,3888 Ом, R = R Я 15°= 1,24 ⋅ 1,16 = 1,4384 Ом.235 + 15235 + 15Падение напряжения в переходном контакте угольно-графитных щеток принимают∆U Щ = 2 BВыходное напряжение ЭМУ рассчитываем по формулеU1 = E30 − I 3 H ⋅ (( RЯ + RK ) + c ⋅ nK2 ⋅ ( wa − K K ⋅ wK )) − ∆U ЩРасчеты выполняем для трех значений коэффициента компенсации КККК = 0,99U1 = E30 − I 3 H ⋅ (( RЯ + RK ) + c ⋅ nK2 ⋅ ( wa − K K ⋅ wK )) − ∆U Щ ==372-5,65((1,38888+1,4384)+55,39⋅10-8⋅40002⋅0,01⋅262) = 223 ВКК = 1,0U1 = E30 − I 3 H ⋅ ( RЯ + RK ) − ∆U Щ = 372-5,65((1,38888+1,4384) - 2 = 354 ВКК = 1,01U1 = E30 − I 3 H ⋅ (( RЯ + RK ) + c ⋅ nK2 ⋅ ( wa − K K ⋅ wK )) − ∆U Щ == 372-5,65((1,38888+1,4384)+55,39⋅10-8⋅40002⋅0,01⋅262)) - 2 = 485,5 В2.
Коэффициент усиления представляет собой отношение мощности на выходе кмощности на входе и определяется по формуле:c ⋅ nH2w12 RHКУ =⋅R + c ⋅ nH2 ⋅ ( wa − K K wK ) R1Сопротивление щеточного контактаRЩ = ∆UЩ / I3H = 2 / 5,65 = 0,3538Сопротивление нагрузки определяется для КК = 0,99; 1,0; 1,01 для соответствующихзначений напряжения U3:RH = U3 / I3H = 223 / 5,65 = 39,45RH = U3 / I3H = 354 / 5,65 = 62,675RH = U3 / I3H = 485,5 / 5,65 = 85,894Суммарное сопротивление также определяется для трех значений КК = 0,99; 1,0;1,01RΣ = RЯ + RК + RЩ = 1,38888 + 1,4384 +0,3538 + 39,45 = 42,63RΣ = RЯ + RК + RЩ = 1,38888 + 1,4384 +0,3538 + 62.675 = 65,856RΣ = RЯ + RК + RЩ = 1,38888 + 1,4384 +0,3538 + 85,894 = 89,075Сопротивление обмотки управления, приведенное к 75°С:R1 = R1 15°(235 + 75) / (235 + 15) = 5270Коэффициент усиления вычисляем для КК = 0,99; 1,0; 1,01c ⋅ nH2w12 RH 55,39 ⋅ 10−8 ⋅ 40002 42002 ⋅ 39,45= 17770КУ =⋅=42,63 + 23,225270R + c ⋅ nH2 ⋅ ( wa − K K wK ) R1КУ =c ⋅ nH2 w12 RH 55,39 ⋅ 10−8 ⋅ 40002 42002 ⋅ 62,675= 28230⋅=65,8565270RΣR1КУ =c ⋅ nH2w12 RH 55,39 ⋅ 10−8 ⋅ 40002 42002 ⋅ 85,814= 38650⋅=89,075 − 23,225270RΣ − c ⋅ nH2 ⋅ 0,01wKR1Задача 9В синхронной передаче использованы синхронизирующиеся датчик и приемник(сельсины).
Обмотка индуктора - сосредоточенная катушечная, число полюсов 2р=2.Обмотка якоря - двухслойная трехфазная, число пазов якоря zЯ = 24, числопроводников в пазу якоря sЯ = 82, полное сопротивление одной фазы обмотки якоряZ = 80 Ом. Частота сети f = 400 Гц, максимальное значение ЭДС при разомкнутойобмотке якоря Е = 43 В. Принять момент трения на валу МТР = 2,5⋅10-5 Н⋅м.Требуется1. Определить минимальный угол рассогласования в статическом режиме,необходимый для преодоления сопротивления трения на валу приемника (моментсопротивления нагрузки приемника равен нулю).2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
