Климченкова Н.В. Методические указания к самостоятелной работе по дисциплине Электрические машины - файл n1.doc

Климченкова Н.В. Методические указания к самостоятелной работе по дисциплине Электрические машины
скачать (540.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc541kb.23.11.2012 19:42скачать

n1.doc

1   2   3

6 Электродвигатели постоянного тока параллельного возбуждения
Перед решением контрольной задачи данного раздела следует ознакомиться с назначением, устройством и принципом действия электродвигателя постоянного тока, влиянием схемы подключения обмотки возбуждения на его характеристики.

Варианты индивидуальных контрольных задач по этому разделу приведены в табл. 6, в которой для электродвигателей серии 4ПН заданы исходные данные. Для всех вариантов принять: 2а=2, 2р=4.

До решения задачи необходимо изобразить принципиальную электрическую схему электродвигателя, подключенного к сети, которая содержала бы необходимую коммутационную аппаратуру и электроизмерительные приборы.

Электрическую мощность, потребляемую электродвигателем из сети, найдем: Р1ном2ном/ном. Из принципиальной схемы вытекает: Iнг.ном=Iя.ном+Iв.ном; Iв.ном=Uном/Rв. Ток нагрузки найдем: Р1ном=Uном/Iнг.ном, теперь найдем Iя.ном, ток в параллельной ветви iz=Iя.ном/2а. Из уравнения равновесия ЭДС и напряжений в замкнутом контуре находим: Ея.ном=Uном-Iя.номRя. Постоянная ЭДС се=рN/60а. Постоянная момента см=рN/2а. Число проводников в одной параллельной ветви, соединенных последовательно между двумя соседними щетками разной полярности, определяющее величину ЭДС на щетках, N/2а. Величину магнитного потока в стали магнитопровода найдем из выражения Ея.номеnномФ. Вращающий электромагнитный момент на валу Мэм.номмIя.номФ. Угловая скорость вращения ротора ном=2nном/60.

При пуске электродвигателя в ход без Rдб в цепи обмотки ротора Iя.п=Uном/Rя и превышает номинальный ток в 10..30 раз. Найдем соотношение пускового и номинального токов Iя.п/Iя.ном. Определим величину Rдб в цепи обмотки ротора, если мы хотим ограничить пусковой ток до Iя.п=1,5Iя.ном и Iя.п=3Iя.ном, используя соотношение Rдб=(Uном/Iя.п)-Rя.

При использовании электродвигателя важен вид естественной механической характеристики n=f(M). Для ее построения достаточно двух точек. Первая точка имеет координаты: М=0, n=n0. Частоту вращения ротора на холостом ходу найдем: n0=UномеФ. Вторая точка имеет координаты: Мном, nном. В той же системе координат можно построить множество искусственных механических характеристик, проходящих при Uном и Iв.ном через точку с ординатой n0. Из них выберем одну характеристику, проходящую через две точки с координатами: М=0, n=n0; 2Мном, n=0. Для получения этой характеристики находим Rдб, считая Iяп=2Iя.ном при М=2Мном.

При использовании электродвигателя часто контролируют обороты ротора по электромеханическим (скоростным) характеристикам n=f(Iя). В одной системе координат строим естественную и искусственную электромеханические характеристики. Естественная имеет координаты: n0, Iя=0; nном, Iя.ном. Искусственная характеристика имеет координаты: n0, Iя=0; n=0,

Iя=2Iя.ном. Искусственная характеристика получается при величине Rдб, найденной ранее для Iя.п=2Iя.ном.

Определим отдельные составляющие потерь мощности в электродвигателе при преобразовании электрической энергии в механическую для номинального режима механической нагрузки. Суммарные потери мощности в электродвигателе Р=Р1ном2ном.

Потери мощности в обмотке якоря Ря=I2я.номRя. В обмотке возбуждения Рв=I2в.номRв. Потери в скользящем контакте Рщ=UщIя.ном, принять Uщ=2В. Добавочные потери Рдб=0,01Р2ном. Механические и магнитные потери Рмех+Рст=Р-(Рв+Рщ+Рдб). Электромагнитная мощность Рэмя.номIя.ном.
Таблица 5 – Исходные данные по двигателю постоянного тока

Вари-ант

Р2ном,

кВт

Uном,

В

nном,

мин-1

Rя,

Ом

Rв, Ом

N, шт

?ном,

%

1

3,15

110

1060

0,37

372

1210

81

2

5,5

440

1500

0,48

228

744

82

3

8,5

220

2240

0,35

166

834

82

4

14

440

3350

0,22

92

700

83

5

18

220

3150

0,12

86

524

83

6

3

340

750

0,2

380

1020

81

7

4

110

710

0,3

162

980

82

8

16

440

2240

0,2

66

572

80

9

25

220

2240

0,1

94

558

81

10

37

440

3150

0,1

90

420

82

11

7,1

340

750

0,4

154

820

81

12

18,5

220

1400

0,12

84

542

80

13

30

440

2120

0,1

92

380

82

14

8

110

1060

0,16

164

754

82

15

3,15

440

1000

0,25

390

1000

83

16

13

220

2120

0,12

150

356

80

17

6,3

110

950

0,36

350

544

81

18

5

340

1000

0,48

224

722

82

19

11

220

1400

0,3

77

634

81

20

23,5

440

3000

0,1

150

420

81

21

3

110

750

0,3

172

1120

84

22

14

220

3150

0,25

90

700

83

23

25

440

2240

0,2

64

400

83

24

15

220

1500

0,15

98

556

82

25

5

110

1000

0,3

134

784

81

26

5,5

110

1500

0,3

124

824

83

27

42,5

340

3000

0,1

60

240

81

28

5

440

1000

0,4

132

528

83

29

8,5

340

2240

0,4

142

780

82

30

3,15

220

1000

1,3

350

1150

84


7 Трехфазные синхронные генераторы с неявнополюсным ротором
Перед решением контрольной задачи данного раздела необходимо ознакомиться с назначением, устройством и принципом действия синхронного генератора, его основными характеристиками, способами возбуждения магнитного поля ротора (индуктора).

Варианты индивидуальных контрольных задач по данному разделу приведены в табл.6, в которой для трехфазных синхронных генераторов серии СГД заданы исходные данные. Для нечетных номеров вариантов следует принять соединение фазных обмоток статора по схеме У, для четных номеров вариантов – по схеме Д. Для всех вариантов принять: fном=50 Гц, cosнг=0,8

До решения задачи необходимо изобразить принципиальную электрическую схему трехфазного синхронного генератора с подключенной к нему трехфазной электрической нагрузкой, соединенной по схеме У, которая содержала бы необходимую коммутационную аппаратуру и электроизмерительные приборы.

Определяем активную мощность, отдаваемую от обмотки статора генератора к трехфазной нагрузке в номинальном режиме: Р2ном=Sномcosнг. Найдем мощность дизеля, приводящего во вращение ротор генератора, Р1ном2ном/ном. Реактивная мощность, отдаваемая нагрузке, Q2ном=Sномsinнг. Ток в линейном проводе Iл.ном=Iя.ном2ном/Uл.номcosнг, где Р2номнг. Ток в фазах обмотки статора Iф.ном найдем через величину линейного тока Iл.ном в зависимости от схемы соединения фазных обмоток (У или Д). Частоту вращения ротора генератора дизелем находим: nном=60fном/р. Угловая скорость вращения ротора ном=2nном/60. Тормозящий момент, возникающий на валу генератора и преодолеваемый дизелем, Мном1ном/ном. Суммарные потери мощности, возникающие в генераторе при преобразовании механической энергии в электрическую, Р=Р1ном2ном. Потери мощности в фазах обмотки статора (якоря) Ря=mI2ф.номRф, где m=3; активное сопротивление фазы обмотки статора принять: Rф=(0,03…0,15) Ом. Потери в обмотке возбуждения (ротора) Рв=UвIв , добавочные потери Рдб=0,01Р2ном. Механические потери и магнитные Рмех+Рм=Р-(Ря+Рв+Рдб). Электромагнитная мощность РэмМномном.

Таблица 6 – Исходные данные по синхронному генератору


Вари-ант

Sном,

кВА

Uл.ном, кВ

2р, шт.

?ном,

%

Uв, В

Iв, А

1

12500

10,5

24

92,1

226

290

2

10000

6,3

16

92,3

190

270

3

8000

10,5

10

91,4

166

262

4

63000

6,3

6

92,5

136

261

5

5000

10,5

2

92,2

120

290

6

4000

6,3

100

91,3

102

267

7

630

10,5

40

92,6

31

245

8

800

6,3

48

92,4

36

274

9

10000

10,5

20

91,9

102

259

10

12800

6,3

30

92,2

220

282

11

63000

10,5

8

90,7

137

253

12

8000

6,3

12

90,8

150

261

13

4000

10,5

120

92

102

283

14

5000

6,3

4

90,9

119

289

15

3150

10,5

80

90,8

89

262

16

2500

6,3

60

92,1

77

248

17

2000

10,5

48

92,3

61

290

18

1600

6,3

30

92,4

54

277

19

1250

10,5

20

92,2

46

253

20

1000

6,3

12

91,1

41

284

21

800

10,0

8

90,7

36

275

22

630

6,3

4

90,8

31

247

23

630

10,5

2

92,4

31

245

24

800

6,3

6

92,1

31

245

25

1000

10,5

10

90,4

40

295

26

1250

6,3

16

90,5

46

253

27

1600

10,5

24

90,8

54

274

28

2000

6,3

40

90,9

61

291

29

2500

10,5

50

92,1

77

244

30

3150

6,3

80

92,3

89

262



8 Трехфазные синхронные электродвигатели с неявнополюсным ротором
Перед решением контрольной задачи данного раздела необходимо ознакомиться с назначением, устройством и принципом действия синхронного электродвигателя, его механической и рабочими характеристиками, способами возбуждения магнитного поля ротора (индуктора), обратить внимание на способы пуска электродвигателя в ход.

Таблица 7 –Исходные данные по синхронному двигателю

Вариант

Р2ном,

кВт

Uл.ном,

кВ

2р, шт.

ном,



?ном,

%

Uв, В

Iв, А

1

630

10

2

15

90,8

31

245

2

800

6

6

18

90,1

36

274

3

1000

10

10

20

91

40

295

4

1250

6

16

22

90,8

46

253

5

1600

10

24

24

90,9

54

274

6

2000

6

40

26

90,4

61

291

7

2500

10

50

28

91,2

77

244

8

3150

6

80

30

91,3

89

252

9

4000

10

100

32

92,1

102

287

10

5000

6

2

34

92,2

120

290

11

6300

10

6

15

92,8

136

251

12

8000

6

10

17

92,7

156

262

13

1000

10

16

19

92,8

190

270

14

1250

6

24

21

91,4

126

290

15

630

10

40

23

91,7

31

245

16

800

6

48

24

90,1

36

274

17

1200

10

30

22

91,8

120

282

18

1000

6

20

20

92,7

82

259

19

8000

10

12

18

91,9

86

261

20

6300

6

8

16

91,5

137

253

21

5000

10

4

35

91,4

110

289

22

4000

6

120

33

91,5

102

283

23

3150

10

80

31

90,7

89

262

24

2500

6

60

29

92

77

248

25

2600

10

48

27

90,8

61

290

26

1600

6

30

25

92

54

277

27

1250

10

20

23

90,5

46

253

28

1000

6

12

21

92

41

284

29

650

10

8

19

90

36

275

30

630

6

4

17

90,6

31

247

Варианты индивидуальных контрольных задач по данному разделу приведены в табл.7, в которой для трехфазных синхронных электродвигателей серии СТД заданы исходные данные. Для нечетных номеров вариантов следует принять соединение фазных обмоток статора по схеме У, для четных номеров вариантов – по схеме Д. Для всех вариантов принять fном=50 Гц, cos1=0,9.

До решения задачи необходимо изобразить принципиальную электрическую схему трехфазного синхронного электродвигателя, подключенного к трехфазной электрической сети, которая содержала бы необходимую коммутационную аппаратуру и электроизмерительные приборы.

Активную мощность Р1ном, потребляемую обмоткой статора (якоря) из сети, найдем через Р2ном и ном. Ток в линейном проводе I1л.ном найдем через Р1ном=Uя.номIя.номcos1 . Ток в фазе обмотки статора Iф.ном найдем через Iл.ном в зависимости от схемы соединения фаз обмотки статора. Реактивную мощность, потребляемую из сети, найдем: Q1ном=Uл.номIл.номsin1. Полная мощность S1ном=Uл.номIл.ном. Частоту вращения ротора nном найдем через fном и число пар полюсов р. Угловую скорость вращения ротора ном найдем через nном. Вращающий момент на валу найдем из известного выражения Мном=9,55Р2ном/nном. Вращающий момент на валу синхронного электродвигателя зависит от угла нагрузки  по синусоидальному закону М=Ммаксsin. Следует построить зависимость М=f() в диапазоне изменения угла  от =0 до =1800, которую называют угловой характеристикой. Чтобы найти максимум вращающего момента, воспользуемся параметрами номинального режима Ммаксном/sinном.

Выбираем масштаб для вращающего момента в пределах от нуля до Ммакс, масштаб для угла нагрузки по оси абсцисс - в пределах от нуля до 180 градусов; строим характеристику М=f(), задавая значения =0, 30, 90, 150, 180, и определяем М. Возможное число витков W1 в фазе обмотки статора найдем из выражения Еоф=4,44fномW1КобФ, где Коб=0,96; ЕофUном ; Ф=0,03…0,06 Вб. Суммарные потери мощности Р=Р1ном2ном. Потери мощности в фазе обмотки статора Ря=mI2ф.номRф, где Rф=0,03…0,15 Ом, m=3. Потери мощности в обмотке возбуждения ротора Рв=UвIв. Добавочные потери Рдб=0,01Р2ном. Механические потери и магнитные потери Рмех+Рст=Р-Ря-Рв-Рдб. Электромагнитная мощность электродвигателя Рэм.номМномном.
Список рекомендуемой литературы

        1. Проектирование электрических машин: Учебник для вузов/ И.П.Копылов, Б.К.Клоков, В.П.Морозкин, Б.Ф.Токарев; Под ред. И.П.Копылова. – 3-е изд., испр. и доп. – М.:Высшая школа, 2002. – 757 с.

        2. Копылов И.П. Электрические машины: Учебник для вузов. – 2-е изд., перераб. – М.: Высшая школа, 2000. – 607 с.

        3. Копылов И.П. Электрические машины: Учебник для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 360 с.

        4. Тихомиров П.И. Расчет трансформаторов: Учебн. пособие для вузов. – 5-е изд., перераб и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 528 с.

        5. Атабеков В.Б. Ремонт трансформаторов, электрических машин и аппаратов. – М.: Высш.школа , 1988. – 416 с.

        6. Электрические машины: Сборник задач и упражнений /Пер. с венг. А. Данку, А. Фаркаг. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 360 с.

        7. Жерве Г.К. Промышленные испытания электрических машин. – М.: Госэнергоиздат, 1960. – 504 с.

        8. Правила технической эксплуатации энергоустановок потребителей и правила техники безопасности при эксплуатации энергоустановок потребителей. – М.: Атомиздат, 1973. – 157 с.


Методические указания

к самостоятельной работе по

дисциплине «Электрические

машины»

(для студентов электротехнических

специальностей всех форм обучения)


Составитель Наталья Валерьевна Климченкова

Редактор Нелли Александровна Хахина
Подп. в печ. Формат 60х90/16.

Ризограф. печать. Усл.печ.л. Уч.-изд. л.

Тираж 100 экз.

ДГМА, 84313, Краматорск, ул. Шкадинова, 72

1   2   3


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации