Как найти номинальную мощность генератора постоянного тока

Примеры решения задач

Пример 1. Генератор постоянного тока параллельного возбуждении имеет номинальную

мощность P

2

=10 кВт; номинальное напряжение U = 230 В; частоту вращения n =1450 об/мин;

сопротивление обмоток цепи обмотки возбуждения R

В

=150 Ом; сопротивление обмоток

якоря R

Я

= 0,3 Ом; КПД в номинальном режиме η = 86,5 %. Падением напряжения в

щеточном 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:  













 

Ток в обмотке возбуждения: I

В

=







 





 

Ток в цепи якоря: I

Я

= I + I

В

= 43,5 +1,5 = 45А.

ЭДС якоря: E =U + I

Я

 R

Я

= 230 + 45  0,3 = 243,5 В.

Электромагнитная мощность: P

эм

= E  I

Я

= 243,5 45 =10957 Вт .

Электромагнитный момент: M

эм

= 9,55







 





   

Мощность приводного двигателя: P

1

=













 

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 = I

Я

.

В номинальном режиме:

Напряжение на нагрузке U = I  R

Н

.

ЭДС якоря E =U + I  R

Я

= I  R

Н

+ I  R

Я

, с другой стороны E = С

Е

 п Ф.

Получили: I  R

Н

+ I  R

Я

= С

Е

 п Ф.

В новом режиме, соответственно:

E* =U* + I*  R

Я

= I*  Rн + I*  R

Я

= С

Е

 п*  Ф.

Возьмем отношение, полученных уравнений и получим:

I*=







  





   A и

U* =





 









   B

Пример 3. В электродвигателе постоянного тока с параллельным возбуждением, имеющим

номинальные данные: мощность на валу P

2

=130 кВт ; напряжение U = 220 В; ток,

потребляемый из сети I = 640 А; частоту вращения n = 600 об/мин; сопротивление цепи

обмотки возбуждения R

В

= 43 Ом; сопротивление обмотки якоря R

Я

= 0,007 Ом.

Определить номинальные суммарные и электрические потери в обмотках.

Решение:

Ток в обмотке возбуждения: I

В

=







 





 

Ток в цепи якоря: I

Я

= I − I

В

= 640-5,116 = 634,884 A.

Электрические потери мощности

в цепи якоря: ΔP

эл

Я

= I

Я

2

 R

Я

= 634,884

2

 0,007 = 2821,544 Вт;

в обмотке возбуждения:

ΔP

эл B

= I

B

2

 R

B

=U  I

B

= 220 5,116=1125,52 Вт .

Суммарные потери мощности:

ΣΔP = ΔP

эл B

+ ΔP

эл Я

=1125,52 + 2821,544 = 3947,064 Вт .

Расчетные формулы параметров машин постоянного тока

В таблице 1 представлены расчетные формулы для определения основных параметров машин постоянного тока.

В данной таблице собраны все формулы, которые касаются расчета параметров машин постоянного тока.

Таблица 1 — Расчетные формулы для определения основных параметров машин постоянного тока

1. Справочная книга электрика. В.И. Григорьева, 2004 г.

Поделиться в социальных сетях

Если вы нашли ответ на свой вопрос и у вас есть желание отблагодарить автора статьи за его труд, можете воспользоваться платформой для перевода средств «PayPal» .

Данный проект поддерживается и развивается исключительно на средства от добровольных пожертвований.

Проявив лояльность к сайту, Вы можете перечислить любую сумму денег, тем самым вы поможете улучшить данный сайт, повысить регулярность появления новых интересных статей и оплатить регулярные расходы, такие как: оплата хостинга, доменного имени, SSL-сертификата, зарплата нашим авторам.

В данной статье будет рассматриваться пример расчета реактивной мощности асинхронного.

Для питания потребителей постоянного тока, требуется выбрать внешнюю аккумуляторную батарею, для.

В данной статье будет рассматриваться изменение напряжения (потеря напряжения) при пуске асинхронного.

В данном примере требуется выбрать сечение проводов (по нагреву, по току и по потере напряжения) для.

Требуется определить потери активной и реактивной мощности в автотрансформаторе типа АТДЦТН-125000/220/110.

Отправляя сообщение, Вы разрешаете сбор и обработку персональных данных.
Политика конфиденциальности.

Источник

Мощность постоянного тока

Мощность – это работа, произведенная за единицу времени. Электрическая мощность равна произведению тока на напряжение: P=U∙I. Отсюда можно вывести другие формулы для мощности:

Единицу измерения мощности получим, подставив в формулу единицы измерения напряжения и тока:

Единица измерения электрической мощности, равная 1 ВА, называется ватом (Вт). Название вольт-ампер (ВА) используется в технике переменного тока, но только для измерения полной и реактивной мощности.

Единицы измерения электрической и механической мощности связаны следующими соотношениями:

1 Вт =1/9,81 кГ•м/сек ≈1/10 кГ•м/сек;

Если не учитывать неизбежных потерь энергии, то двигатель мощностью 1 кВт может перекачивать каждую секунду 102 л воды на высоту 1 м или 10,2 л воды на высоту 10 м.

1. Нагревательный элемент электрической печи на мощность 500 Вт и напряжение 220 В выполнен из проволоки высокого сопротивления. Рассчитать сопротивление элемента и ток, который через него проходит (рис. 1).

Ток найдем по формуле электрической мощности P=U∙I,

откуда I=P/U=(500 Bm)/(220 B)=2,27 A.

Сопротивление рассчитывается по другой формуле мощности: P=U^2/r,

откуда r=U^2/P=(220^2)/500=48400/500=96,8 Ом.

2. Какое сопротивление должна иметь спираль (рис. 2) плитки при токе 3 А и мощности 500 Вт?

Для этого случая применим другую формулу мощности: P=U∙I=r∙I∙I=r∙I^2;

отсюда r=P/I^2 =500/3^2 =500/9=55,5 Ом.

3. Какая мощность превращается в тепло при сопротивлении r=100 Ом, которое подключено к сети напряжением U=220 В (рис. 3)?

4. В схеме на рис. 4 амперметр показывает ток I=2 А. Подсчитать сопротивление потребителя и электрическую мощность, расходуемую в сопротивлении r=100 Ом при включении его в сеть напряжением U=220 В.

P=U∙I=220∙2=440 Вт, или P=U^2/r=220^2/110=48400/110=440 Вт.

5. На лампе указано лишь ее номинальное напряжение 24 В. Для определения остальных данных лампы соберем схему, показанную на рис. 5. Отрегулируем реостатом ток так, чтобы вольтметр, подключенный к зажимам лампы, показывал напряжение Uл=24 В. Амперметр при этом показывает ток I=1,46 А. Какие мощность и сопротивление имеет лампа и какие потери напряжения и мощности возникают на реостате?

Мощность лампы P=Uл∙I=24∙1,46=35 Вт.

Ее сопротивление rл=Uл/I=24/1,46=16,4 Ом.

Падение напряжения на реостате Uр=U-Uл=30-24=6 В.

Потери мощности в реостате Pр=Uр∙I=6∙1,46=8,76 Вт.

6. На щитке электрической печи указаны ее номинальные данные (P=10 кВт; U=220 В).

Определить, какое сопротивление представляет собой печь и какой ток проходит через нее при работе P=U∙I=U^2/r;

r=U^2/P=220^2/10000=48400/10000=4,84 Ом; I=P/U=10000/220=45,45 А.

7. Каково напряжение U на зажимах генератора, если при токе 110 А его мощность равна 12 кВт (рис. 7)?

Так как P=U∙I, то U=P/I=12000/110=109 В.

8. На схеме на рис. 8 показана работа электромагнитной токовой защиты. При определенном токе электромагнит ЭМ, который удерживается пружиной П, притянет якорь, разомкнет контакт К и разорвет цепь тока. В нашем примере токовая защита разрывает токовую цепь при токе I≥2 А. Сколько ламп по 25 Вт может быть одновременно включено при напряжении сети U=220 В, чтобы ограничитель не сработал?

Защита срабатывает при I=2 А, т. е. при мощности P=U∙I=220∙2=440 Вт.

Разделив общую мощность одной лампы, получим: 440/25=17,6.

Одновременно могут гореть 17 ламп.

9. Электрическая печь имеет три нагревательных элемента на мощность 500 Вт и напряжение 220 В, соединенных параллельно.

Каковы общее сопротивление, ток и мощность при работе печи (рис.91)?

Общая мощность печи P=3∙500 Вт =1,5 кВт.

Результирующий ток I=P/U=1500/220=6,82 А.

Результирующее сопротивление r=U/I=220/6,82=32,2 Ом.

Ток одного элемента I1=500/220=2,27 А.

Сопротивление одного элемента: r1=220/2,27=96,9 Ом.

10. Подсчитать сопротивление и ток потребителя, если ваттметр показывает мощность 75 Вт при напряжении сети U=220 В (рис.10).

Так как P=U^2/r, то r=U^2/P=48400/75=645,3 Ом.

11. Плотина имеет перепад уровней воды h=4 м. Каждую секунду через трубопровод на турбину попадает 51 л воды. Какая механическая мощность превращается в генераторе в электрическую, если не учитывать потерь (рис. 11)?

Механическая мощность Pм=Q∙h=51 кГ/сек ∙4 м =204 кГ•м/сек.

Отсюда электрическая мощность Pэ=Pм:102=204:102=2 кВт.

12. Какую мощность должен иметь двигатель насоса, перекачивающего каждую секунду 25,5 л воды с глубины 5 м в резервуар, расположенный на высоте З м? Потери не учитываются (рис. 12).

Общая высота подъема воды h=5+3=8 м.

Механическая мощность двигателя Pм=Q∙h=25,5∙8=204 кГ•м/сек.

Электрическая мощность Pэ=Pм:102=204:102=2 кВт.

13. Гидроэлектростанция получает из водохранилища на одну турбину каждую секунду 4 м3 воды. Разница между уровнями воды в водохранилище и турбине h=20 м. Определить мощность одной турбины без учета потерь (рис. 13).

Механическая мощность протекающей воды Pм=Q∙h=4∙20=80 т/сек•м; Pм=80000 кГ•м/сек.

Электрическая мощность одной турбины Pэ=Pм:102=80000:102=784 кВт.

14. У двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением обмотка якоря и обмотка возбуждения соединены параллельно. Обмотка якоря имеет сопротивление r=0,1 Ом, а ток якоря I=20 А. Обмотка возбуждения имеет сопротивление rв=25 Ом, а ток возбуждения равен Iв=1,2 А. Какая мощность теряется в обеих обмотках двигателя (рис. 14)?

Потери мощности в обмотке якоря P=r∙I^2=0,1∙20^2=40 Вт.

Потери мощности в обмотке возбуждения

Общие потери в обмотках двигателя P+Pв=40+36=76 Вт.

15. Электроплитка на напряжение 220 В имеет четыре переключаемые ступени нагрева, что достигается путем различных включений двух нагревательных элементов с сопротивлениями r1 и r2, как это показано на рис. 15.

Определить сопротивления r1 и r2, если первый нагревательный элемент имеет мощность 500 Вт, а второй 300 Вт.

Так как мощность, выделяемая в сопротивлении, выражается формулой P=U∙I=U^2/r, то сопротивление первого нагревательного элемента

а второго нагревательного элемента r2=U^2/P2 =220^2/300=48400/300=161,3 Ом.

В положении ступени IV сопротивления соединяются последовательно. Мощность электроплитки в этом положении равна:

P3=U^2/(r1+r2 )=220^2/(96,8+161,3)=48400/258,1=187,5 Вт.

В положении ступени I нагревательные элементы соединены параллельно и результирующее сопротивление равно: r=(r1∙r2)/(r1+r2)=(96,8∙161,3)/(96,8+161,3)=60,4 Ом.

Мощность плитки в положении ступени I: P1=U^2/r=48400/60,4=800 Вт.

Эту же мощность получим, сложив мощности отдельных нагревательных элементов.

16. Лампа с вольфрамовой нитью рассчитана на мощность 40 Вт и напряжение 220 В. Какие сопротивление и ток имеет лампа в холодном состоянии и при рабочей температуре 2500 °С?

Отсюда сопротивление нити лампы в горячем состоянии rt=U^2/P=220^2/40=1210 Ом.

Сопротивление холодной нити (при 20 °С) определим по формуле rt=r∙(1+α∙∆t),

откуда r=rt/(1+α∙∆t)=1210/(1+0,004∙(2500-20) )=1210/10,92=118 Ом.

Через нить лампы в горячем состоянии проходит ток I=P/U=40/220=0,18 А.

Ток при включении равен: I=U/r=220/118=1,86 А.

При включении ток примерно в 10 раз больше, чем ток горячей лампы.

17. Каковы потери напряжения и мощности в медном контактном проводе электрифицированной железной дороги (рис. 16)?

Провод имеет сечение 95 мм2. Двигатель электропоезда потребляет ток 300 А на расстоянии 1,5 км от источника тока.

Потеря (падение) напряжения в линии между точками 1 и 2 Uп=I∙rп.

Сопротивление контактного провода rп=(ρ∙l)/S=0,0178∙1500/95=0,281 Ом.

Падение напряжения в контактном проводе Uп=300∙0,281=84,3 В.

Напряжение Uд на зажимах двигателя Д будет на 84,3 В меньше, чем напряжение U на зажимах источника Г.

Падение напряжения в контактном проводе во время движения электропоезда меняется. Чем дальше электропоезд удаляется от источника тока, тем длиннее линия, а значит, больше ее сопротивление и падение напряжения в ней. Ток по рельсам возвращается к заземленному источнику Г. Сопротивление рельсов и земли практически равно нулю.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

6.1. Расчет генератора постоянного тока с параллельным возбуждением

Для
расчета генератора постоянного тока
с параллельным
возбуждением 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 якоря
Ря
=
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

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №11

«Расчет параметров генераторов постоянного тока»

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: рассчитать ток генератора в
номинальном режиме, ЭДС генератора, номинальное изменение напряжения, ток в
обмотке возбуждения, ток в цепи якоря при номинальной нагрузке.   

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ:

  В процессе работы генератора постоянного тока в обмотке якоря индуцируется ЭДС . При
подключении к генератору нагрузки в цепи яко­ря возникает ток, а на выводах генератора устанав­ливается напряжение, определяемое уравнением на­пряжений для цепи якоря генератора:

                                                   
.                                  (11.1)

Здесь

                                    
                                (11.2)

—
сумма сопротивлений всех участков цепи якоря: обмотки
якоря , обмотки добавочных полюсов , компенсационной
обмотки , последовательной обмотки
возбуждения  и переходного щеточного контакта .

При отсутствии в машине
каких-либо из указан­ных обмоток в (11.2) не входят
соответствующие слагаемые.

Якорь генератора приводится во вращение
при­водным двигателем, который создает на валу гене­ратора вращающий момент . Если генератор ра­ботает в режиме х.х. , то
для вращения его якоря нужен
сравнительно небольшой момент холо­стого
хода . Этот момент обусловлен тормозными моментами, возникающими в генераторе при его работе в режиме х.х.: моментами от сил трения и вихревых токов в якоре.

При неизменной частоте
вращения  вра­щающий момент приводного двигателя  уравнове­шивается суммой противодействующих моментов: мо­ментом
х.х.  и электромагнитным моментом М, т.
е.

                                                   
.                               (11.3)

Выражение (11.3) — уравнение
моментов для генератора при . Умножив члены уравнения (11.3) на угловую
скорость вращения якоря , получим уравнение мощностей:

                                             
,                               (11.4)

где  —  подводимая от
приводного двигателя к генератору мощность (меха­ническая);  — мощ­ность х.х., т. е. мощность, подводимая к
генератору в режиме х.х. (при отключен­ной нагрузке);  — электромагнитная мощность генератора.

Механическая мощность,
развиваемая приводным
двигателем , преобразуется в генераторе в полезную электрическую мощность , передаваемую нагрузке, и мощ­ность, затрачиваемую на покрытие потерь.

Так как генераторы обычно
работают при неизменной частоте вращения, то их характеристики рассматривают при условии . Рассмотрим основные характеристики генераторов посто­янного тока.

Характеристика холостого
хода — зависимость
напряжения на выходе
генератора в режиме х.х.  от тока возбуждения :

 при  и .

Нагрузочная характеристика
— зависимость напряжения на выходе генератора U при работе с нагрузкой от тока возбу­ждения :

 при  и .

Внешняя характеристика — зависимость напряжения на выходе генератора U
от тока нагрузки :

  при  и ,

где  —
регулировочное сопротивление в цепи обмотки возбуж­дения.

Регулировочная
характеристика —
зависимость тока возбуж­дения  от тока нагрузки  при неизменном напряжении на выходе генератора:

 при  и .

Вид
перечисленных характеристик определяет рабочие свой­ства генераторов
постоянного тока.

При
оценке свойств генераторов постоянного тока используется понятие номинального
изменения напряжения на выходе генера­тора при сбросе нагрузки:                (11.5)

Обычно для генератора независимого возбуждения .

Характери­стика  показывает, как следует менять
ток в цепи возбуж­дения, чтобы при изменениях нагрузки генератора напряжение на
его выводах оставалось неизменным, равным номинальному. При этом частота вращения сохраняется постоянной .

При работе
генератора без нагрузки в цепи возбуждения уста­навливают ток , при котором напряжение на
выводах генератора становится равным номинальному.

В генераторе
постоянного тока независимого возбуждения ток в обмотке  возбуждения
определяется по формуле:                  Iв= U_ном /r_в.                 (11.6)

Ток в цепи якоря при номинальной нагрузке: I_аном= I_ном+ I_в.             (11.7)

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:

1.     
Решить
задачу №1. Генератор постоянного тока независимого возбуж­дения мощностью Р_ном
и напряжением U_ном имеет
сопротивление обмоток в цепи якоря, приведенное к рабочей температуре, Σr ; в
генераторе применены электрографитированные щетки марки ЭГ (∆U_щ
=
2,5 В). Определить номинальное изменение напряжения при сбросе нагрузки.
Значения параметров приведены в табл. 11.1.

Таблица 11.1

Решение:

– определить ток в номинальном режиме I_аном;

– определить ЭДС генератора E_a,
выразив его из уравнения
напряжений (10.18) ;

–определить
номинальное изменение напряжения при сбросе нагрузки ∆U_ном.

2.     
Решить
задачу №2. Генератор постоянного тока параллельного возбуж­дения имеет
номинальные данные: мощность Р_ном, напряжение U_ном, частота
вращения n_ном,
сопротивление обмоток в цепи якоря, приве­денное к рабочей температуре, Σr, падение
напряжения в щеточном контакте пары щеток ∆U_щ
= 2 В, сопротивление цепи обмотки воз­буждения
r_в, КПД в
номинальном режиме η_ном, ток генератора I_ном, ток в
цепи возбуждения I_в, ток в
цепи якоря I_аном, ЭДС
якоря Е_аном, электромагнитная
мощность Р_зм, электромагнитный момент при но­минальной нагрузке М_ном,
мощность приводного двигателя Р_1ном.

    Значения перечисленных параметров
приведены в табл. 11.2. Тре­буется определить значения параметров, не указанных
в таблице.

Таблица 11.2

3.     
Оформить отчет по практической работе.

4.     
Ответить на контрольные вопросы.

5.     
Сделать вывод о проделанной работе.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1.    Что происходит в цепи яко­ря при подключении
к генератору нагрузки?

2.    Чем якорь генератора приводится во вращение и что происходи на валу в
этот момент?

3.    Во что в генераторе преобразуется механическая мощность, развиваемая приводным двигателем?

4.    Что такое регулировочная характеристика?

5.    Что такое нагрузочная характеристика?

---

Подборка по базе: 2.4 Практическая работа Структурно-ф ункциональное описание.doc, контрольная работа 3.docx, практическая работа 3.docx, Курсовая работа на отправку1.docx, Практическая работа.docx, Практическая работа НТТз-20.doc, Контрольная работа сказки.docx, М.Н. Лукьянов_Лабораторная работа 1.docx, Курсовая работа_Скобцов ПФБ-3-014.docx, ИТОГОВАЯ КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ПО АСТРОНОМИИ.docx

---

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

«РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА»

Генератор постоянного тока имеет: номинальную мощность P₂; номинальное напряжение U; частоту вращения n; номинальный ток генератора I; ток в цепи возбуждения I_В; ток в цепи якоря I_Я; сопротивление обмоток цепи обмотки возбуждения R_В; сопротивление в цепи якоря R_Я , приведенное к рабочей температуре; ЭДС якоря E; электромагнитный момент при номинальной нагрузке M_эм ; электромагнитная мощность P_эм ; мощность приводного двигателя P₁; КПД в номинальном режиме η.

Определить: для выбранного варианта значения параметров генератора постоянного тока, не указанные в таблицах 1, 2.

Таблица 1

Параметры генератора

№	P2 кВт	U В	n об/мин	I А	IВ А	IЯ А	RВ , Ом	RЯ Ом
1	24	230	1450	–	–	–	150	0,3
2	–	110	3000	–	–	17	Нет	0,55
3	–	220	1000	15,6	Нет	–	Нет	1
4	–	230	–	87	–	–	100	0,15
5	–	110	2000	25	–	–	Нет	–
6	–	220	630	80	Нет	–	Нет	0,144
7	–	460	–	–	4	–	–	–
8	–	110	3000	95	–	–	Нет	–
9	–	220	630	–	Нет	80	Нет	0,144
10	18	230	1500	–	–	80	–	–
11	–	110	3000	–	–	21,5	Нет	–
12		220	460	–	Нет	405	5,5	0,008
13	45	–	1000	97,8	–	–	92	–
14	–	110	4000	260	–	–	Нет	–
15	–	220	1000	–	Нет	16	0,8	0,9
16	–	110	3600	–	1,8	34	–	–
17	–	110	4000	–	–	15	Нет	–
18	–	220	1000	15,6	Нет	–	Нет	1
19	–	230	–	90	–	–	90	0,2
20	–	110	3000	–	–	170	Нет	–
21	–	220	630	–	Нет	175	4,6	–
22	20	230	1450	–	–	92,5	–	–
23	–	110	3000	95	–	–	Нет	–
24	–	220	460	405	Нет	–	Нет	0,009
25	–	110	3000	–	1,5	12	–	–

Таблица 2

Параметры генератора

№	EВ	Mэм Н·м	Pэм кВт	P1 кВт	η%	Способ возбуждения
1	–	171	–	–	90	параллельное
2	–	–	–	–	89	последовательное
3	–	–	–	–	87	независимое
4	–	280	–	23	–	параллельное
5	–	15	–	–	82	последовательное
6	–	–	18,52	–	87	независимое
7	480	525	55	–	88	параллельное
8	–	37,5	–	–	85	последовательное
9	–	–	–	–	86	независимое
10	240	–	–	21	–	параллельное
11	–	7,8	–	–	89	последовательное
12	–	–	–	–	85	независимое
13	477	–	–	–	88	параллельное
14	–	72	–	–	88	последовательное
15	–	–	–	–	85	независимое
16	–	10,5	–	–	85	параллельное
17	–	4,5	–	–	80	последовательное
18	–	–	–	–	88	независимое
19	–	280	–	25	–	параллельное
20	–	62	–	–	90	последовательное
21	–	–	42,52	–	82	независимое
22	235	–	–	23	–	параллельное
23	–	35	–	–	89	последовательное
24	–	–	–	–	80	независимое
25	–	–	1,4	–	75	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 R_В =150 Ом; сопротивление обмоток

якоря R_Я = 0,3 Ом; КПД в номинальном режиме η = 86,5 %. Падением напряжения в щеточном 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:

Ток в обмотке возбуждения: I_В =

Ток в цепи якоря: I_Я = I + I_В = 43,5 +1,5 = 45А.

ЭДС якоря: E =U + I_Я ⋅ R_Я = 230 + 45 ⋅ 0,3 = 243,5 В.

Электромагнитная мощность: P_эм = E ⋅ I_Я = 243,5⋅ 45 =10957 Вт .

Электромагнитный момент: M _эм= 9,55

Мощность приводного двигателя: P₁=
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 = I_Я .

В номинальном режиме:

Напряжение на нагрузке U = I ⋅ R_Н .

ЭДС якоря E =U + I ⋅ R_Я = I ⋅ R_Н + I ⋅ R_Я , с другой стороны E = С_Е ⋅ п ⋅Ф.

Получили: I ⋅ R_Н + I ⋅ R_Я = С_Е ⋅ п ⋅Ф.

В новом режиме, соответственно:

E* =U* + I* ⋅ R_Я= I* ⋅ Rн+ I* ⋅ R_Я= С_Е⋅ п* ⋅ Ф.

Возьмем отношение, полученных уравнений и получим:

I*= A и

U* = 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 R_В= 43 Ом; сопротивление обмотки якоря R_Я= 0,007 Ом.

Определить номинальные суммарные и электрические потери в обмотках.

Решение:

Ток в обмотке возбуждения: I_В =

Ток в цепи якоря: I_Я= I − I_В = 640-5,116 = 634,884 A.

Электрические потери мощности

в цепи якоря: ΔP_{эл Я}= I_Я²⋅ R_Я= 634,884² ⋅ 0,007 = 2821,544 Вт;

в обмотке возбуждения:

ΔP_{эл B} = I_B² ⋅ R_B =U⋅ I_B = 220 ⋅5,116=1125,52 Вт .

Суммарные потери мощности:

ΣΔP = ΔP_{эл B} + ΔP_{эл Я} =1125,52 + 2821,544 = 3947,064 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 η = 75 %; сопротивление цепи обмотки возбуждения R_В = 0,197 Ом; сопротивление обмотки якоря R_Я = 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:

Мощность на валу: P₂= M

Потребляемая мощность: P₁= 10644,4 Вт

Суммарные потери: ΣΔP = P₁– P₂=10644,4 − 7983,45 = 2660,95 Вт.

Т.к. двигатель с последовательным возбуждением, тогда ток якоря находим:

I_Я= I_В =I =

ЭДС якоря: E =U − I ⋅ (R_Я + R_В ) = 220 − (0,443 + 0,197) ⋅ 48,38 =189,04 В.

Электромагнитная мощность: P_эм = E⋅ I=189,04 ⋅ 48,38 = 9145,6 Вт .

Пусковой ток: _пуск =

Номинальный момент: М = C_М ⋅Ф⋅ I =101,7 ,

пусковой момент: М _пуск = C_М ⋅Ф_пуск ⋅ I_пуск = C_М ⋅1,2⋅Ф⋅ I_пуск .

Возьмем отношение, полученных уравнений и получим:

М _пуск =

Кратность

пускового тока:

пускового момента: = 3