- •Шпаргалка з електротехніки постійний струм
- •Метод вузлових напруг
- •Метод еквівалентного генератора
- •Однофазний синусоїдний струм розрахунок нерозгалуженого кола
- •Розрахунок розгалуженого кола
- •Синусоїдний трифазний струм
- •1 Визначаємо миттєві значення лінійних напруг:
- •2 Визначаємо комплексні значення лінійних напруг:
- •3 Визначаємо комплексні значення фазних напруг:
- •Трансформатор
- •Електричні машини змінного струму
- •Електричні машини постійного струму
- •Несинусоїдний струм
- •Перехідні процеси
Електричні машини постійного струму
Електричні машини постійного струму використовуються в режимі генератора та в режимі двигуна. Ці машини оборотні.
Генератори постійного струму перетворюють механічну енергію в електричну енергію постійного струму. Двигуни постійного струму призначені для перетворення електричної енергії постійного струму в механічну енергію. Вони використовуються для приводу металорізальних верстатів, прокатних станів, підіймально-транспортних машин, екскаваторів тощо.
Основні переваги машин постійного струму порівняно з безколекторними двигунами змінного струму – це добрі пускові й регулювальні властивості, можливість виготовлення двигунів на різну частоту обертання з плавною зміною цієї частоти у широких межах.
До недоліків машин постійного струму належать складність виготовлення, висока ціна, понижена надійність. Всі ці недоліки зумовлені наявністю в машині щітково-колекторного вузла, який, крім того, є джерелом радіошумів і пожежонебезпеки.
Нерухома частина машин постійного струму називається статором, обертова частина - якорем.
Колектор є одним із складних вузлів машини постійного струму. Основними елементами колектора є мідні пластини трапецеїдального перерізу, ізольовані між собою, від осердя та вала якоря. Електричний контакт з колектором здійснюється за допомогою щіток, розташованих в щіткотримачі. Всі щіткотримачі однієї полярності з'єднують між собою збірними шинами, які під'єднують до виводів (клем) машини.
Електрорушійна сила обмоток якоря машини постійного струму:
де сЕ – електрична постійна, яка залежить від конструктивних даних машини;
Ф – магнітний потік;
n – частота обертання якоря;
р – кількість пар полюсів машини;
a – кількість пар паралельних віток обмотки якоря;
N – кількість провідників обмотки якоря.
Напруга на затискачах генератора UГ і двигуна UД:
UГ = Е – IЯRЯ – ΔUК, UД = E + IЯRЯ + ΔUК,
де Е – ЕРС обмоток якоря;
IЯ – струм якоря;
RЯ – опір кола якоря;
ΔUК – спад напруги на щітках машин.
Корисна потужність генератора постійного струму:
РГ = UГI.
Потужність, що підводиться до двигуна постійного струму:
РД = UДI,
де I – струм зовнішнього кола.
Електромагнітна потужність машин постійного струму:
РEM = ЕI.
Струм якоря в генераторах із самозбудженням:
IЯ = I + IЗБ .
Струм двигуна з паралельною обмоткою збудження:
I = IЯ + IЗБ,
де IЗБ – струм в обмотці збудження.
Струм якоря двигуна:
Струм в колі збудження двигуна
де RЗЕ – загальний опір кола збудження;
RЗБ – опір обмотки збудження;
RР – опір реостата в колі збудження.
Опір пускового реостата:
де IЯ НОМ – номінальний струм якоря.
Частота обертання якоря двигуна:
Частота обертання якоря при неробочому режимі двигуна:
Рівняння механічної характеристики двигуна:
де М – момент навалу двигуна, що розвивається двигуном;
сМ – постійна двигуна, що зумовлює момент двигуна.
Момент на валу двигуна:
де Р2 – потужність на валу двигуна.
Зв’язок між постійними коефіцієнтами машини:
сЕ = 9,55сМ.
Рівняння моментів генератора:
МГ = М0 + МЕМ = М0 + сМФIЯ ,
де М0 – момент неробочого ходу;
МЕМ – електромагнітний гальмівний момент.
Рівняння моментів двигуна:
М = сЕФIЯ = М0 + М2 + МДИН ,
де М2 – корисний момент на валу двигуна;
МДИН – динамічний момент.
Кратність пускового струму:
Кi = ІП /ІНОМ,
де IП - пусковий струм двигуна;
IНОМ – номінальний струм двигуна.
Кратність пускового моменту:
де МП – пусковий момент двигуна;
МНОМ – номінальний момент двигуна.
ККД генератора:
де Р2Г – потужність на затискачах генератора;
Р1 – механічна потужність, що підводиться до генератора;
U – напруга на затискачах генератора;
I – струм навантаження.
ККД двигуна:
де Р2 – потужність на валу двигуна;
Р1 – потужність, що підводиться із мережі;
ΣР – сума втрат потужностей.
Сумарні втрати потужностей визначають за формулою:
∑P = Р0 + РЕ + РМ = Р + РЗБ + РЕЯ + РЕЩ + РД,
де Р0 – втрати при неробочому ході;
РЕ, РМ – електричні та магнітні втрати;
Рзб – втрати в обмотках збудження, з врахуванням втрат в регулювальному реостаті;
Рея – втрати в обмотках якоря;
РЕЩ – втрати в електричних щітках;
РД – додаткові втрати (додаткові втрати складають 1% від потужності двигуна, що підводиться).
ККД максимальний при умові рівності втрат при неробочому ході і втрат електричних:
Р0 = РЕ, або ΣR = P0 + UзбIзб,
де Uзб – напруга на обмотці збудження.
Струм навантаження, який відповідає максимальному ККД: