Практическая работа по физике «РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА»

«РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА» ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА  Генератор  постоянного  тока  имеет:  номинальную  мощность P2; номинальное  напряжение  U;  частоту  вращения  n ;  номинальный  ток генератора  I ; ток в цепи возбуждения IВ; ток в цепи  якоря IЯ; сопротивление обмоток цепи обмотки возбуждения RВ; сопротивление в цепи якоря RЯ ,  приведенное к рабочей температуре; ЭДС якоря  E ; электромагнитный момент при номинальной  нагрузке Mэм ; электромагнитная  мощность Pэм ;  мощность  приводного  двигателя P1;  КПД  в  номинальном режиме  η.  Определить: для выбранного варианта значения параметров генератора постоянного тока, не  указанные в таблицах 1, 2. Параметры генератора Таблица 1 № 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 P2 кВт 24 – – – – – – – – 18 – 45 – – – – – – – – 20 – – – U В 230 110 220 230 110 220 460 110 220 230 110 220 – 110 220 110 110 220 230 110 220 230 110 220 110 n об/мин 1450 3000 1000 – 2000 630 – 3000 630 1500 3000 460 1000 4000 1000 3600 4000 1000 – 3000 630 1450 3000 460 3000 I А – – 15,6 87 25 80 – 95 – – – – 97,8 260 – – – 15,6 90 – – – 95 405 – IВ А – – Нет – – Нет 4 – Нет – – Нет – – Нет 1,8 – Нет – – Нет – – Нет 1,5 IЯ А – 17 – – – – – – 80 80 21,5 405 – – 16 34 15 – – 170 175 92,5 – – 12 RВ , Ом 150 Нет Нет 100 Нет Нет – Нет Нет – Нет 5,5 92 Нет 0,8 – Нет Нет 90 Нет 4,6 – Нет Нет – RЯ Ом 0,3 0,55 1 0,15 – 0,144 – – 0,144 – – 0,008 – – 0,9 – – 1 0,2 – – – – 0,009 – № 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 E  В – – – – – – 480 – – 240 – – 477 – – – – – – – – 235 – – – Параметры генератора Mэм  Н∙м Pэм   кВт P1   кВт η  % 17 1 – – 28 0 15 – 52 5 37, 5 – – 7,8 – – 72 – 10, 5 4,5 – 28 0 62 – – 35 – – – – – – – 18,52 55 – – – – – – – – – – – – – 42,52 – – – 1,4 – – – 2 3 – – – – – 2 1 – – – – – – – – 2 5 – – 2 3 – – – 90 89 87 – 82 87 88 85 86 – 89 85 88 88 85 85 80 88 – 90 82 – 89 80 75 Таблица 2 Способ  возбуждения параллельное последовательное независимое параллельное последовательное независимое параллельное последовательное независимое параллельное последовательное независимое параллельное последовательное независимое параллельное последовательное независимое параллельное последовательное независимое параллельное последовательное независимое параллельное Примеры решения задач Пример 1. Генератор постоянного тока параллельного возбуждении имеет номинальную мощность P2  =10 кВт; номинальное напряжение U = 230 В; частоту вращения n =1450 об/мин; сопротивление  обмоток цепи обмотки возбуждения RВ =150 Ом; сопротивление обмоток якоря RЯ = 0,3 Ом; КПД в номинальном режиме  контакте пренебречь.  Определить: ток генератора, ток в цепи возбуждения, ток в цепи якоря, ЭДС якоря, электро­ магнитный момент, электромагнитная мощность, мощность приводного двигателя.   Генератор  работает при номинальной нагрузке. Решение: Ток генератора:  I=  = η 86,5 %. Падением напряжения в щеточном  P2 U=10000 Ток в обмотке возбуждения: IВ = 230 =43,5A. =230 150 =1,5A. U RB Ток в цепи якоря: IЯ = I + IВ = 43,5 +1,5 = 45А. ЭДС якоря: E =U + IЯ ⋅ RЯ = 230 + 45 ⋅ 0,3 = 243,5 В. Электромагнитная мощность: Pэм = E ⋅ IЯ = 243,5⋅ 45 =10957 Вт . Электромагнитный момент: M эм= 9,55 Мощность приводного двигателя: P1= 1450 =72Н⋅м Pэм n =9,55 10957 P2 η/100=10000 0,865 =11561Вт Пример 2. В генераторе постоянного тока независимого возбуждения с номинальным напряжением U  = 440 В установился ток I = 64 А при частоте якоря n = 2800 об/мин. В новом режиме работы нагрузка и магнитный поток не изменились, но частота якоря стала n* = 740 об/мин.  Определить напряжение и ток в генераторе в новом режиме. Решение: В генераторе независимого возбуждения ток генератора равен току якоря, т.е. I = IЯ . В номинальном режиме: Напряжение на нагрузке U = I ⋅ RН . ЭДС якоря E =U + I ⋅ RЯ = I ⋅ RН + I ⋅ RЯ , с другой стороны E = СЕ ⋅ п ⋅Ф. Получили: I ⋅ RН + I ⋅ RЯ = СЕ ⋅ п ⋅Ф. В новом режиме, соответственно:   E* =U* + I* ⋅ RЯ = I* ⋅ Rн + I* ⋅ RЯ = СЕ ⋅ п* ⋅ Ф. Возьмем отношение, полученных уравнений и получим: ⋅I= 740 n¿ n 2800 ⋅I¿=440 U 64 I  I*= U* = ⋅64=16,9 A и ⋅16,9=116,3 B  Пример 3. В электродвигателе постоянного тока с параллельным возбуждением, имеющим  номинальные данные: мощность на валу P2 =130 кВт ; напряжение U = 220 В; ток, потребляемый из сети I = 640 А; частоту вращения n = 600 об/мин; сопротивление цепи обмотки возбуждения RВ = 43  Ом; сопротивление обмотки якоря RЯ = 0,007 Ом.  Определить номинальные суммарные и электрические потери в обмотках. Решение: Ток в обмотке возбуждения: IВ = U RB =230 43 =5,116Ом. Ток в цепи якоря: IЯ = I − IВ = 640­5,116 = 634,884 A. Электрические потери мощности  в цепи якоря: ΔPэл Я = IЯ в обмотке возбуждения:  ΔP эл B = I B Суммарные потери мощности: ΔΣ P = ΔPэл B + ΔPэл Я =1125,52 + 2821,544 = 3947,064 Вт . 2 ⋅ R B =U ⋅ I B = 220 ⋅5,116=1125,52 Вт . 2 ⋅ RЯ = 634,8842 ⋅ 0,007 = 2821,544 Вт; Пример 4. Двигатель постоянного тока последовательного возбуждения включен в сеть с  напряжением U = 220 В при номинальном вращающем моменте M =101,7 Н⋅м развивает частоту  вращения якоря n = 750 об/мин. КПД двигателя  RВ = 0,197 Ом; сопротивление обмотки якоря RЯ = 0,443 Ом. Пуск двигателя осуществляется при  пусковом реостате R пуск =1,17 Ом. Пусковой ток приводит к увеличению магнитного потока в 1,2  раза.  Определить номинальные мощность на валу, электромагнитную и потребляемую мощности;  суммарные потери в двигателе; пусковой ток и пусковой момент. Решение:  = η 75 %; сопротивление цепи обмотки возбуждения  Мощность на валу: P2= M  π∙n 30 =101,7 3,14∙750 30 P2 η/100=7983,45 =7983,45Вт Потребляемая мощность: P1= 0,75 =¿ 10644,4 Вт Суммарные потери:  ΔΣ P = P1 – P2 =10644,4 − 7983,45 = 2660,95 Вт. Т.к. двигатель с последовательным возбуждением, тогда ток якоря находим: P1 U=10644,4 220 =48,38A IЯ = IВ =I = ЭДС якоря:  E =U − I ⋅ (RЯ + RВ ) = 220 − (0,443 + 0,197) ⋅ 48,38 =189,04 В. Электромагнитная мощность: Pэм = E ⋅ I =189,04 ⋅ 48,38 = 9145,6 Вт . Пусковой ток:  I Номинальный момент: М = CМ ⋅Ф⋅ I =101,7 , пусковой момент: М пуск = CМ ⋅Фпуск ⋅ Iпуск = CМ ⋅1,2⋅Ф⋅ Iпуск . Возьмем отношение, полученных уравнений и получим:  = RЯ+Rпуск+RB 1,443+0,197+1,17 =121,547A 220 пуск = U 1,2∙Iпуск∙M М пуск = I = 1,2∙121,547∙101,7 48,38 =305,1Н⋅м Кратность пускового тока:  Iпуск I = 121,547 48/380,75=2,5 пускового момента:  Mпуск M =305,1 101,7  = 3