Двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением

По условию ДПТ с параллельным возбуждением включается в цепь:
- без внешних реостатов;
- с пусковым реостатом Rр;
- с реостатом в цепи обмотки возбуждения Rв.
Схемы включения на рис. 1.1а, б, в.
Рис. 1,1. Включение ДПТ с параллельным возбуждением в цепь:
а – без внешних реостатов; б – с реостатом в цепи якоря; в – с реостатом в цепи
обмотки возбуждения
Расчет номинальной мощности, мощности потерь и момента
Номинальная мощность двигателя Рном есть полезная механическая мощность на валу Рном = Рмех.ном. Ей соответствует номинальная электрическая Рэл. ном, которая превышает механическую на величину потерь ΔРном:
Рмех.ном = Рэл. ном - ΔРном, (1.1)
Электрическая мощность определяется напряжением и током, то есть
Рэл.ном = Uном · Iном = 220 В ·32 А = 7040 Вт.
Для любой нагрузки потери мощности в ДПТ
ΔР = ΔРэл.я + ΔРэл.в + ΔРмаг + ΔРмех. (1.2)
Уравнение (1.2) можно записать для номинального режима (1.3) и холостого хода (1.4)
ΔРном = ΔРэл.я ном + ΔРэл.в ном + ΔРмаг ном + ΔРмех ном, (1.3)
ΔР0 = ΔРэл.я.0 + ΔРэл.в.0 + ΔРмаг.0 + ΔРмех.0. (1.4)
По условию магнитные и механические потери являются постоянными
ΔРмаг.0 + ΔРмех.0 = const, (1.5)
а электрические - переменными. Сумма (1.5) вычисляется из уравнения (1.4):
ΔРмаг.0 + ΔРмех.0 = ΔР0 - ΔРэл. я.0 + ΔРэл. в.0, (1.6)
где ΔР0 – суммарные потери в режиме холостого хода (хх);
ΔРэл. я.0 – потери в обмотке якоря в режиме холостого хода;
ΔРэл. в.0 - потери в обмотке возбуждения в режиме холостого хода.
Потери холостого хода вычисляются по заданным значениям
ΔР0 = Uном ·I0 = 220 В ·2,8 А = 616 Вт .
Для рис. 1.1а ток холостого хода
I0 = Iя.0 + Iв.0 , (1.7)
где , А; тогда Iя.0 = I0 - Iв.0 = 2,8 А – 1,833 А = 0,967 А.
По закону Джоуля – Ленца любые электрические потери ΔРэл. = I2·R, тогда для обмотки якоря ΔРэл.я.0 = (Iя.0)2 ·Rя = 0,9672 ·0,94 = 0,878 Вт, а для обмотки возбуждения ΔРэл.в.0 = (Iв.0)2·Rв = 1,8332 ·120 = 403,333 Вт.
Из уравнения (1.6) ΔРмаг.0 + ΔРмех.0 = 616 Вт – 0,878 Вт – 403,333 Вт = 211,788 Вт = ΔРмаг.ном + ΔРмех.ном.
При параллельном возбуждении по обмотке возбуждения протекает один и тот же ток во всех режимах, поэтому ΔРэл.в.ном = ΔРэл.в.0 = 403,333 Вт.
Номинальный ток якоря Iя.ном = Iном – Iв = 32 А – 1,833 А = 30,167 А, номинальные потери в обмотке якоря ΔРэл.я.ном = (Iя.ном)2·Rя = 30,1672 ·0,94= =855,426 Вт.
Все найденные составляющие потерь в номинальном режиме подставляем в уравнение (1.3), в результате ΔРном = 855,426 + 403,333 + 211,788 = 1470,548 Вт.
Из уравнения (1.1) Рмех.ном = Рэл.ном - ΔРном = 7040 – 1470,548 = 5569,548 Вт.
КПД двигателя (75,5%)
Номинальный момент двигателя ,
где n2 – номинальная частота вращения. Тогда .
Расчет сопротивления реостата в цепи якоря
В момент пуска якорь находится в покое, ЭДС в якоре не наводится, поэтому пусковой ток двигателя при пуске без реостата (рис.1.1а) ,
А, что в раза превышает ток якоря в номинальном режиме.
Для снижения пускового тока в цепь якоря включается пусковой реостат Rр (см. рис. 1.1б), при этом Iпуск R = 2 ·Iном = 2 · 32 А = 64 А, а пусковой ток якоря Iя.пуск R = 64 А – Iв = 64 А – 1,833 А = 62,167 А