Лекция 1

книгах. Кн. 2. Электромагнитные устройства и электрические машины. Под. ред.

В.Г. Герасимова. – М.: Энергоатомиздат, 1997

Электрические машины. Лабораторно-практические занятия: методическое пособие. В.И. Киселев, Е.И. Рослякова, И.В. Сильванский, М.Л. Солодова. – М.: Изд-во МЭИ, 2005

Электрические машины. Сборник индивидуальных заданий: методическое пособие. В.И. Киселев, Е.И. Рослякова, И.В. Сильванский. – М.: Изд-во МЭИ, 2002

Электротехника и электроника. В 3-х книгах. Кн. 3. Электрические измерения и основы электроники. Под ред. В.Г. Герасимова. – М.: Энергоатомиздат, 1998 г.

Лабораторно-практические занятия по дисциплине «Электротехника и электроника». Основы электроники. О.М. Князьков, Е.В. Комаров, Е.И. Рослякова/Под ред. М.С. Цепляевой. – М.: МЭИ, 2000 г.

Основы электроники. Сборник индивидуальных заданий. О.М. Князьков, Е.И. Рослякова, М.Л. Солодова, В.Б. Соколов. – М.: МЭИ, 2002 г.

номинальная мощность Pном = 14 кВт, номинальное напряжение Uном =

115 В, номинальная частота вращения nном = 1460 об/мин, ток в обмотке возбуждения Iв.ном = 5 А. Сопротивление обмотки якоря в нагретом состоянии Rя = 0,1 Ом, сопротивление цепи возбуждения Rв = 20 Ом.
Определить:
1. КПД генератора (механическими и магнитными потерями пренебречь: Pмех = Pмагн = 0).
2. Момент приводного двигателя при работе генератора в номинальном режиме.
3. Построить рабочий участок внешней характеристики. Принять, что магнитная цепь не насыщена (реакцией якоря пренебречь).
4. Относительное снижение напряжения ГПТ при переходе от холостого хода (XX) к номинальной нагрузке.
 

Uном

= 0, то


Из схемы замещения ток якоря:


А
ЭДС генератора:

Вт
В
Потери

в обмотке возбуждения (нагрев обмотки током возбуждения):

Построить рабочий участок внешней характеристики. Принять, что магнитная цепь не

насыщена (реакцией якоря пренебречь).

Т.к. токи якоря и нагрузки тождественны в ГПТ независимого возбуждения, то уравнение внешней характеристики U(Iн) можно записать как:

4. Относительное снижение напряжения ГПТ при переходе от холостого хода (XX) к номинальной нагрузке.

создавать вращающий момент, равный моменту сопротивления на валу.
Поэтому в установившемся

режиме не момент определяется током якоря, а ток якоря устанавливается необходимым для создания момента вращения, равного моменту нагрузки.

номинальные параметры: Uном = 220 В, Iном = 21,71 А, nном = 740 об/мин. Сопротивление обмотки

якоря в нагретом состоянии Rя = 1,19 Ом, сопротивление цепи возбуждения Rв = 310 Ом.
Механические и магнитные потери считать равными нулю.
Определить:
1. Сопротивление пускового реостата Rп, который надо включить в цепь якоря, чтобы ток якоря при пуске был равен Iп = 2,5·Iя.ном.
2. Сопротивление регулировочного реостата Rяр, которое необходимо включить в цепь якоря, чтобы двигатель при неизменном моменте на валу понизил частоту вращения до n2 = 500 об/мин.
3. Как изменится КПД двигателя при включении Rяр.
4. Построить участки искусственной и естественной механических характеристик.

якоря, чтобы ток якоря при пуске был равен Iп =

2,5·Iя.ном.

Сопротивление пускового реостата Rп определяем из уравнения электрического состояния цепи якоря, когда n = 0 (якорь неподвижен) и, следовательно, Е = 0:

А

А

Из условия, что Iп = 2,5·Iя.ном, получаем:

Ом

2. Сопротивление регулировочного реостата Rяр, которое необходимо включить в цепь якоря, чтобы двигатель при неизменном моменте на валу понизил частоту вращения до n2 = 500 об/мин.

Ток якоря постоянен, т.к. определяется моментом нагрузки!

режиме будет выполняться равенство вращающего момента Мвр и момента сопротивления

на валу Мторм

Момент Мторм, напряжение U и сопротивление ОВ Rв остаются неизменными, поэтому ток якоря не изменится. Следовательно, при включении Rяр уравнение электрического состояния цепи якоря будет иметь вид:

При n2 = 500 об/мин определим ЭДС E2 якоря. Для этого запишем выражения для E1 (nном = 740 об/мин) и E2 (n2 = 500 об/мин):

п = const, так как U = const и Rв = const

ЭДС E1 найдем из уравнения электрического состояния цепи якоря, когда Rяр = 0

В

В

Ом

не экономичное. Т.к. момент ДПТ постоянен, постоянен и потребляемый ток

(ток якоря определяется моментом, а ток возбуждения не зависит от режима работы ДПТ при параллельном возбуждении), в итоге потребляемая ДПТ мощность не меняется при введении регулировочного сопротивления. Но меняются потери. Они увеличиваются за счет нагрева регулировочного сопротивления током якоря. По сути, уменьшение мощности в нагрузке (частота стала ниже при постоянном моменте) происходит за счет увеличения потерь при той же потребляемой мощности.
Потребляемая электрическая мощность ДПТ: Вт.
Механическая мощность:

Так как Pмагн = 0 и Pмех = 0, то P2 = Pэм = E·Iя.

Механическая мощность при частоте вращения 740 об/мин:

Механическая мощность при частоте вращения 500 об/мин:

4. Построить участки искусственной и естественной механических характеристик.

Нм

При идеальном холостом ходе момент равен нулю, нет тока якоря, а Е равно U0 = 220 В

об / мин

220 В, Iном = 40 А, nном = 1000 об/мин,

Iв ном = 1,2А. Сопротивление обмотки якоря Rя = 0,5 Ом.
Как изменяется частота вращения n и ток якоря Iя при неизменном моменте на валу, если подведенное к обмотке якоря напряжение уменьшается до 180 В и при этом ток возбуждения поддерживается неизменным.
Механические и магнитные потери считать равными нулю.
 

Т.к. ток возбуждения поддерживается постоянным, то Ф = const.
Из условия постоянства момента следует постоянство тока якоря:

При изменении U изменится Ея за счет изменения частоты вращения

ЭДС и частота связаны прямо пропорционально
поэтому можно составить пропорцию:

А