В двигателе постоянного тока параллельного возбуждения заданы номинальные параметры: напряжение на зажимах двигателя Ин=110 В, мощность Pн=32 кВт, частота вращения nн=1000обмин, коэффициент полезного действия ηн=84 %, сопротивление обмотки возбуждения rв=11 Ом, сопротивление обмотки якоря rя=0,02 Ом.
Требуется:
1) начертить схему подключения двигателя к источнику постоянного напряжения с указанием приборов для измерения токов и напряжения.
2) описать принцип действия двигателя постоянного тока и способы пуска.
3) определить мощность, потребляемую двигателем из сети и противо-ЭДС в обмотке якоря.
4) определить ток в якоре и обмотке возбуждения для номинального режима.
5) определить пусковой ток и сопротивление пускового реостата при кратности тока IпIн=2,5.
6) определить номинальный момент на валу двигателя.
7) определить частоту вращения, а также мощность потерь в цепях якоря и возбуждения при значениях сопротивления реостата rрв в цепи возбуждения: 0; 0,3; 0,7; 1,2; 1,5×rв.
8) построить графики зависимостей частоты вращения n и суммарных электрических потерь ΔPя+ΔPв в цепях якоря и возбуждения от сопротивления в цепи возбуждения.
Решение
Рисунок 1 - схема подключения двигателя к источнику постоянного напряжения
Принцип действия двигателя постоянного тока основывается на взаимодействии магнитных полей рамки и самого магнита.
При запуске вокруг него возбуждается магнитное поле, взаимодействующее с полем обмотки. Это заставляет якорь повернуться на определенный угол. Подача тока на следующие проводники приводит к следующему повороту якоря, и далее процесс продолжается.
Магнитное поле создается либо с помощью постоянного магнита (в маломощных агрегатах), либо с помощью индуктора/обмотки возбуждения (в более мощных устройствах).
Попеременную зарядку проводников якоря обеспечивают щетки, сделанные из графита или сплава графита и меди
. Они служат контактами, замыкающими электрическую сеть на выводы пар проводников. Изолированные друг от друга выводы представляют собой кольцо из нескольких ламелей, которое находится на оси вала якоря и называется коллекторным узлом. Благодаря поочередному замыканию ламелей щетками двигатель вращается равномерно. Степень равномерности работы двигателя зависит от количества проводников (чем больше, тем равномернее).
Возможны три способа пуска двигателя в ход:
1) прямой пуск, когда цепь якоря приключается непосредственно к сети на ее полное напряжение;
2) пуск с помощью пускового реостата или пусковых сопротивлений, включаемых последовательно в цепь якоря;
3) пуск при пониженном напряжении цепи якоря.
Мощность, потребляемую двигателем из сети, определяем из соотношения:
P2=Pн×η=32×0,84=26,88 кВт
Определяем противо-ЭДС в обмотке якоря:
Iн=P2Ин=32000110=290,91 А
E=Ин-rя×Iн=110-0,02×290,91=104,2 В
Определяем ток в якоре и обмотке возбуждения для номинального режима:
- ток в обмотке возбуждения:
Iв=Инrв=11011=10 А
- ток в якоре:
Iя=Iв+Iн=10+290,91=300,91 А
Определяем пусковой ток и сопротивление пускового реостата при кратности тока IпIн=2,5:
Iп=2,5×Iн=2,5×290,91=727,275 А
Определяем номинальный момент на валу двигателя:
Mном=Pн×9550nн=32×95501000=305,6 Н×м
Определяем частоту вращения, а также мощность потерь в цепях якоря и возбуждения при значениях сопротивления реостата rрв в цепи возбуждения: 0; 0,3; 0,7; 1,2; 1,5×rв.
- электрические потери равны:
ΔPя+ΔPв=Iя2×rя+Инrв+rвр2×rв+rвр=Iя2×rя+Ин2rв+rвр
- частоту вращения по формуле:
n0=nн×ФФр
rвр
ΔPя+ΔPв
n0
0×rв
0 2910,93 1000
0,3×rв
3,3 2657,1 769,23
0,7×rв
7,7 2458 588,24
1,2×rв
13,2 2310,94 454,55
1,5×rв
16,5 2250,94 400
8) строим графики зависимостей частоты вращения n и суммарных электрических потерь ΔPя+ΔPв в цепях якоря и возбуждения от сопротивления в цепи возбуждения.
Рисунок 2 - Зависимость суммарных электрических потерь ΔPя+ΔPв в цепях якоря и возбуждения от сопротивления в цепи возбуждения
Рисунок 3 - Зависимость частоты вращения n в цепях якоря и возбуждения от сопротивления в цепи возбуждения
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
