Контрольная работа Электрические машины

Задача 1. Электрические машины постоянного тока

Технические данные генератора постоянного тока параллельного возбуждения:

 номинальная мощность Рном = 6000 Вт;

 номинальное напряжение Uном = 27,5 В;

  частота вращения n = 4000-9000 об/мин;

 номинальный ток якоря Iаном = 218 А;

 сопротивление обмотки якоря (при температуре 20ºС) Rа = 0,01 Ом;

  сопротивление обмотки возбуждения (при температуре 20ºС)

 Rов = 1,25 Ом;

 сопротивление обмотки дополнительных полюсов

 (при температуре 20ºС) Rдп = 0,0045 Ом;

 число полюсов (основных / дополнительных) - 4/4.

 1.1)

 

Рис. 4.1. Принципиальная электрическая схема генератора постоянного тока

1.2) Сопротивления обмоток генератора, приведенные к рабочей температуре

(tраб = 120ºС) :

Rвt = Rов×(1+a×(tраб - tокр)) =

 = 1,25×(1+0,0038(120-100)) = 1,725 Ом,

Rаt = Rа×(1+a×(tраб - tокр)) =

 = 0,01×(1+0,0038(120-100)) = 0, 0138 Ом,

Rдпt = Rдп×(1+a×(tраб - tокр)) =

 = 0,0045×(1+0,0038(120-100)) =

 = 0, 0162 Ом

Ток возбуждения Iво = 0,375∙Uном / Rвt =

  = 0,375∙27,5 / 1,725 = 6 А

 Характеристики холостого хода в именованных единицах Таблица 4.1

Iв, А

0

3,00

4,50

6,00

7,80

9,00

10,5

12,0

15,0

18,0

24,0

Примечание

Еmin, В

2,06

15,1

22,8

27,5

31,6

33,0

34,4

35,8

37,7

39,6

41,3

n = nmin

Еmax, В

4,64

34,0

50,6

61,9

71,1

74,3

77,4

80,6

84,8

89,1

92,9

n = nmax


  Рис. 4.2. Характеристики холостого хода генератора Е = f(Iв) при nmin = 4000 об/мин

 и nmax = 9000 об/мин

1.3). Построив вольтамперную характеристику цепи возбуждения генератора Iв∙Rв, проходящую через точку

[Iво, Uном], определяем

Rвд= (Uном /Iво) – Rвt =

 = ( 27,5 / 6 ) - 1,725 =

 = 2, 86 Ом

1.4) Критическое значение Rвдкр, при котором невозможно самовозбуждение генератора с минимальной частотой вращения, определяется по вольт-амперной характеристике Iв∙Rвкр, касательной к начальному участку характеристики холостого хода при nmin :

 Rвдкр = (22,8 / 4,5) –

 - 1,725 = 3,35 Ом

1.5). При этом, если частота вращения генератора повысится до nmax, напряжение на его зажимах будет равно Еmax = 42 В (соответствующее построение показано на рис 4.2).

1.6). В соответствии с методикой, подробно описанной в [1], строим внешнюю характеристику генератора U = f(Iа) при Rв = Uном /Iвном = const и nmin= const.

 Примечание 4.1. Так как ток якоря генератора превышает его ток возбуждения более чем в 10 раз, можно принять Iа =I + Iв » I.

 На рис.4.3 построена характеристика холостого хода Е = f(Iв) при nmin и вольт-амперная характеристика цепи возбуждения для

 Rв = Uном / Iвном = Uном /(Iаном – Iном) = Uном /(Iаном – Рном / 30) =

 = 27,5/(218 – 6000/30) =1,52 Ом,

 Iвном = 218 - 200 = 18 А.

 Катет характеристического треугольника

êАВ ê= Iаном×Rца +DUщ = Iаном×(Rаt + Rдпt) + DUщ = 218×(0,0138 + 0,0062) +2 = = 6,4 В

 

Рис. 4.3. Построение внешней характеристики генератора постоянного тока параллельного возбуждения с помощью характеристики холостого хода

и характеристического треугольника

  Критический ток якоря генератора определен построением:

 Iакр = 1, 125∙Iаном = 1,125∙218 = 245 А

 Ток короткого замыкания равен

 Iкз = (Еост - DUщ) / (Rаt + Rдпt) = (2,06 – 2) / (0,0138 + 0,0062) = 3 А

 Номинальное изменение напряжения при переходе от холостого хода к номинальной нагрузке

 DUном% = ((Uо – Uном) / Uном))×100% = (DUном / Uном)×100% =

 = ((42 – 27,5) / 27,5))×100% = (14,5 /27,5)×100% = 0,53×100% = 53%

Рис. 4.4. Построение регулировочной

характеристики

1.7). Регулировочная характе-ристика генератора Iв = f(Iа), построенная при Uном = const и nmin = const, приведена на рис. 4.4.

Увеличение тока возбуждения при переходе от холостого хода к номинальной нагрузке:

DIв% =((Iвном -Iво)/ Iво)×100%=

= ((18 – 6) /6))×100% = 200%