- •Трансформаторы
- •1.1. Основные теоретические сведения
- •Режим холостого хода.
- •1.3. Режим короткого замыкания
- •1.4.Режим нагрузки
- •1.5. Коэффициент полезного действия трансформатора.
- •1.6. Векторные диаграммы трансформатора
- •1.7. Трёхфазные трансформаторы.
- •1.8. Параллельная работа трансформаторов
- •2. Асинхронные двигатели
- •2.1. Общие положения
- •2.2. Рабочие характеристики трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
- •2.3. Построение круговой диаграммы
- •2.4. Трехфазные асинхронные двигатели с фазным ротором
- •2.4.1. Холостой ход
- •2.4.2. Опыт короткого замыкания
- •2.4.3. Рабочие характеристики ад
- •2.5. Пуск асинхронных двигателей
- •2.5.1. Общие положения
- •2.5.2 Прямой пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
- •2.5.3. Пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором переключением обмотки статора со звезды на треугольник
- •2.5.4. Реакторный пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
- •2.5.5. Автотрансформаторный пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
- •2.5.6. Пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором при изменении частоты питающей сети f1
- •Синхронные машины
- •3.1. Общие положения
- •3.2. Характеристики синхронного генератора
- •3.2.1. Характеристика холостого хода синхронного генератора
- •При синусоидальном поле коэффициент формы эдс определяется по формуле:
- •3.2.2. Характеристика короткого замыкания синхронного генератора
- •3.3. Внешние характеристики синхронного генератора
- •3.4. Регулировочная характеристика синхронного генератора
- •3.5. Нагрузочная характеристика синхронного генератора
- •Рассмотренные характеристики дают возможность судить об основных электромагнитных показателях машины. Однако о кпд и распределении тепловых полей по ним судить нельзя.
- •3.6 Потери и кпд синхронного генератора
- •Сопротивление обмотки возбуждения без учета вытеснения тока определяют по формуле и приводят к расчетной температуре:
- •Суммарные потери в синхронном генераторе:
- •Характеристику холостого хода принято строить в относительных единицах:
- •За характеристику холостого хода принимают среднюю линию, проведенную между восходящей и нисходящей ветвями характеристики.
- •3.7 Параллельная работа синхронных генераторов
- •Таким образом, степень возбуждения синхронного генератора влияет только на реактивную составляющую тока статора. Что же касается активной составляющей тока, то она остается неизменной.
- •Синхронные двигатели
- •4.1 Пуск синхронного двигателя
- •4.2 Рабочие характеристики.
- •4.3 Сравнительная оценка синхронных двигателей с асинхронными
- •5. Генераторы постоянного тока
- •5.1.Основные теоретические сведения
- •В зависимости от конкретной схемы генератора часть сопротивлений в будет отсутствовать.
- •5.2 Характеристики генератора постоянного тока параллельного возбуждения
- •5.2.1. Характеристика самовозбуждения
- •5.3. Характеристика холостого хода генератора постоянного тока параллельного возбуждения
- •5.4. Характеристика короткого замыкания генератора постоянного тока параллельного возбуждения
- •5.5. Нагрузочная характеристика генератора постоянного тока параллельного возбуждения
- •Нагрузочная характеристика располагается ниже характеристики холостого хода из-за падения напряжения в цепи якоря и размагничивающего действия реакции якоря, которые уменьшают поток и эдс машины.
- •5.6. Внешняя характеристика генератора постоянного тока параллельного возбуждения
- •5.7 Регулировочная характеристика генератора постоянного тока параллельного возбуждения
- •6. Двигатели постоянного тока
- •6.1. Общие положения
- •6.2. Опыт холостого хода
- •6.3. Опыт короткого замыкания
- •6.4. Коэффициент полезного действия
- •Коэффициент полезного действия электрической машины можно определять:
- •6.5. Принцип действия двигателя постоянного тока
- •6.6. Пуск двигателя
- •6.7 Характеристики двигателей постоянного тока параллельного и независимого возбуждения
- •6.8. Устойчивость двигателя
6.7 Характеристики двигателей постоянного тока параллельного и независимого возбуждения
Основными характеристиками, по которым оцениваются рабочие свойства двигателя, являются:
1) скоростная характеристика (электромеханическая) n=f(Ia) — зависимость скорости вращения якоря от тока якоря;
2) моментная характеристика Mэм=f(Ia) — зависимость электромагнитного момента от тока якоря;
3) механическая характеристика n=f(Mэм) — зависимость скорости вращения якоря от электромагнитного момента.
При снятии характеристик нагрузочный момент изменяют от нуля до 1,1—1,2Мном.
Номинальный момент Мном, Н·м, определяют по формуле:
, Н·м; (6.16)
где - номинальная угловая частота вращения якоря определяется по формуле:
, рад/сек. (6.17)
ЭДС двигателя определяется по формуле:
(6.18)
Тогда скорость вращения якоря двигателя (об/мин):
(6.19)
Подставив значение Еа из (6.12), получим выражение скоростной характеристики:
(6.20)
т. е. скорость вращения якоря двигателя прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна магнитному потоку возбуждения.
Если к валу машины не будет приложен нагрузочный момент (М2=0), то двигатель будет работать на холостом ходу, при этом ток в якоре Ia=I0, а скорость n=n0. Ток I0 — ток холостого хода — создает электромагнитный момент Мо, необходимый для преодоления существующего в самом двигателе тормозного момента, обусловленного силами трения и магнитными потерями. Этот ток относительно мал и составляет 2—5% от номинального.
Работа двигателя при М=0 и Iа=0 называется идеальным холостым ходом. Согласно (6.20) скорость при идеальном холостом ходе равна:
, об/мин (6.21)
Изменение скорости вращения двигателя при переходе от номинальной нагрузки к холостому ходу, выраженное в процентах, называют номинальным изменением скорости вращения якоря:
,% (6.22)
В двигателях параллельного и независимого возбуждения изменение скорости при переходе от холостого хода к номинальной нагрузке мало и составляет 2—5%. Такие слабо падающие скоростные и механические характеристики называются жесткими.
Скоростную характеристику двигателя n=f(Ia) снимают при Iв=Iвном=const и U=Uном=const. Номинальный ток возбуждения Iвном устанавливают так, чтобы обеспечить номинальную скорость nном при Iа=Iаном и номинальном подведенном напряжении Uном .
Скоростные характеристики показаны на рисунке6.3. Их анализ проведем, исходя из уравнения (6.20).
Рисунок 6.3 - Скоростные характеристики двигателя постоянного тока параллельного и независимого возбуждения
При U=Uном=const на скорость якоря будут оказывать влияние два фактора: падение напряжения в цепи якоря и размагничивающее действие реакции якоря, уменьшающее поток. Поток двигателя при нагрузке
(6.23)
где Ф0 — поток, созданный током возбуждения; — уменьшение потока из-за размагничивающего действия поперечной реакции якоря.
Тогда при возрастании тока якоря падение напряжения будет стремиться уменьшить скорость, а — увеличить.
Вид скоростной характеристики зависит от того, какой из этих факторов будет действовать сильнее. При более сильном влиянии падения напряжения характеристика имеет падающий характер (сплошная линия на рисунке 6.3), а если будет преобладать действие реакции якоря, то она может иметь возрастающий характер (штриховые линии).
Нормальная работа двигателя возможна только при падающей характеристике.
Моментную характеристику двигателя Mэм=f(Ia) снимают при Iв=const.
Зависимость электромагнитного момента от тока якоря описывается уравнением:
(6.24)
Если бы при Iв=const поток Ф оставался постоянным, то момент был бы пропорционален току якоря Ia и моментная характеристика представляла бы прямую линию, выходящую из начала координат (штриховая прямая на рисунке 6.4).
Рисунок 6.4 - Моментная характеристика двигателя постоянного тока независимого возбуждения
Действительная характеристика из-за уменьшения потока вследствие размагничивающего действия реакции якоря пойдет ниже, и будет отклоняться от линейной зависимости (сплошная линия на рисунке 6.4). Однако расхождение между этими характеристиками невелико и во многих практических расчетах может не учитываться.
Механическую характеристику двигателя n=f(Mэм) снимают при Iв=const и U=Uном=const.
Выразим ток Iа из выражения (12.24).
(6.25)
Подставив (6.25) в (6.20), получим аналитическое выражение механической характеристики:
(6.26)
Вид механической характеристики двигателя параллельного и независимого возбуждения такой же, как и у скоростной характеристики. Если принять пропорциональную зависимость между моментом и током якоря, то при одних и тех же значениях U и Iв скоростная характеристика в другом масштабе будет являться и механической характеристикой.
Рабочие характеристики двигателя М, P1, Iа, n, η=f(P2) снимают при Iв=const и U=Uном=const.
Рисунок 6.5 - Рабочие характеристики двигателя постоянного тока параллельного и независимого возбуждения
С увеличением нагрузки на валу двигателя Р2 растет момент двигателя М, а скорость вращения n немного падает. Увеличение нагрузки приводит к росту мощности P1, забираемой из сети, и росту тока якоря Iа. При холостом ходе (Р2=0) КПД=О, затем с увеличением Р2 сначала КПД быстро растет, но в связи с большим ростом потерь в цепи якоря при больших нагрузках снова начинает уменьшаться.
Направление вращения якоря зависит от направлений магнитного потока возбуждения Ф и тока в обмотке якоря. Поэтому, изменив направление какой-либо из указанных величин, можно изменить направление вращения якоря.