Курсова робота з ЕМ2015

E* 1 U * E*,				(3.2)
01		а
де Uа* – спад напруги у колі якоря у відносних одиницях
Uа*	IнRa75 Uщ		;	(3.3)
		Uн
Uщ – спад напруги на щітках ( Uщ 2 В на одну пару полюсів);
E* – зменшення ЕРС за рахунок розмагнічувальної дії поперечної реакції
якоря
E* 0,3 Uа*;				(3.4)
Ra75 – сумарний опір обмоток		якоря і додаткових полюсів при		робочій
температурі 75° С
Ra75 1,215(Ra Rд ).				(3.5)

За вхідними даними будується характеристика неробочого ходу E0* f (Iз*)

машини постійного струму (рис. 3.2).

Опір обмотки збудження при робочій температурі75° С

Rз75 1, 215Rз.			(3.6)
Номінальний струм збудження
Iзн	Uн	.	(3.7)
	Rз75

3.1.2. Побудова характеристичного трикутника для генератора незалежного збудження.

Графічні побудови для отримання характеристичного трикутника та розрахунок номінальних величин генератора здійснюють в такій послідовності:

1)будують характеристику неробочого ходу генератора у відносних одиницях E0* f (Iз*) (рис. 3.2);

2)на осі ординат ЕРС відкладають значення E01* , яке розраховане за (3.2);

31

Рис. 3.2. Характеристики неробочого ходу та кола збудження

3)провівши пряму з точки E01* паралельно осі абсцис Iз* до перетину з характеристикою неробочого ходу, отримуємо точку К;

4)опустивши перпендикуляр з точки К на вісь Iз* , отримуємо відносне

значення Iзн* номінального струму збудження;

5) розраховуємо базове значення струму збудження генератора

Iз0 Ізн / Ізн* ;

(3.8)

6)на осі ординат відкладаємо відносне значення номінальної напруги

Uн* 1;

7)провівши паралельно до осі абсцис Iз* пряму з точки Uн* до перетину з

перпендикуляром, якому відповідає Ізн* , отримуємо точку С;

32

8)з точки С відкладаємо відрізок CB Uа*, розрахований за (3.3);

9)з точки В паралельно осі абсцис проводимо відрізок ВА до перетину з характеристикою неробочого ходу;

10)з’єднавши точки А, В та С, отримуємо характеристичний трикутник

АВС.

3.1.3. Розрахунок струму збудження, необхідного для компенсації розмагнічувальної дії поперечної реакції якоря.

Катет АВ трикутника ABC (рис. 3.2) характеризує струм збудження у відносних одиницях, необхідний для компенсації розмагнічувальної дії поперечної реакції якоря

AB Іза* Іза / Із0 ,

(3.9)

звідки реальне значення струму збудження, необхідного для компенсації реакції якоря

Іза Іза* Із0.

(3.10)

Провівши пряму від початку системи координат через точку С, отримуємо характеристику кола збудження U * f (Із*). З точки Б перетину характеристики неробочого ходу E0* f (Iз*) з характеристикою U * f (Із*) проводимо пряму до перетину з віссю ординат, в результаті чого отримуємо ЕРС генератора

паралельного збудження E02.			Схема електрична принципова цього генератора
подана на рис. 3.3, де ШОЗ – шунтова обмотка збудження.
Номінальні зміни напруг генераторів незалежного Uн.нез						і паралельного
Uн.пар збудження:
Uн.нез	E01 Uн				100 (E01* 1) 100;	(3.11)
			Uн
U		н.пар		(E* 1) 100.		(3.12)
				02

33

Рис. 3.3. Схема електрична принципова генератора паралельного збудження

ЕРС генератора при номінальному навантаженні

E (1 U *) U		н	.	(3.13)
нг	а
3.1.4. Розрахунок втрат та ККД генератора паралельного збудження
Втрати на збудження (excitation losses)
pзн Iзн Uзн.				(3.14)
Постійні втрати (constant losses)
pпост.н pм pмех pзн ,				(3.15)
де pм – магнітні втрати; pмех – механічні втрати.
Номінальний струм якоря
Iан Iн Iзн.				(3.16)
Втрати в колі якоря в номінальному режимі
pан Iан2 Rа75	Iан Uщ.			(3.17)

Додаткові втрати (additional losses) в номінальному режимі

34

pдн 0,01Pн.

Змінні втрати (variable losses) у машині в номінальному режимі

pзмін.н pан pдн.

Сумарні втрати в машині у номінальному режимі

p pпост.н pзмін.н.

Підведена до генератора номінальна потужність

P P p .

1н н

Номінальний ККД

н Pн 100%.

Р1н

Коефіцієнт навантаження (load factor), при якому мах ,

мах	pпост.н	,
	pзмін.н

а корисна потужність при цьому

P2мах мах Pн.

Максимальний ККД

	мах	P2мах 100%	.
		P2мах 2 pпост.н

3.2.Режим двигуна

3.2.1. Розрахунок номінальних параметрів двигуна.

(3.18)

(3.19)

(3.20)

(3.21)

(3.22)

(3.23)

(3.24)

(3.25)

Схеми електричні двигунів постійного струму різного типу збудження (незалежного, паралельного і послідовного) подані на рис. 3.4, на якому СОЗ – серієсна обмотка збудження, М - двигун.

35

Рис. 3.4. Схеми двигунів постійного струму з незалежним (а), паралельним (б) і послідовним (в) збудженнями

Конструктивні сталі машини

Се		рN	;		(3.26)
	60a
СM		рN		.	(3.27)
		6 a

де р – кількість пар головних полюсів; N – кількість активних провідників обмотки якоря; a – кількість паралельних віток обмотки якоря.

Номінальний струм Iн , що споживається двигуном з мережі,

Iн	Pн	.	(3.28)
	Uн

Номінальний струм збудження для двигуна  незалежного збудження

Iзн	Uзн ,	(3.29)
	Rз75

36

де Uзн	– номінальна напруга збудження;
	паралельного збудження
	Iзн	Uн	;
		Rз75
	послідовного збудження:
	Iзн Iн.
Номінальний струм якоря двигуна
	незалежного та послідовного збудження
	Iан Iн;
	паралельного збудження

Iан Iн Iзн.

Повний опір кола якоря при 20° С

Rа20 Rя20 Rд20 Rщ20 ,

де Rщ20 – перехідний опір щіткових контактів при 20° С;

	Rщ20	Uщ	.
		Іан 1, 215

Повний опір якірного кола при робочій температурі 75°С

Rа75 1, 215Rа20.

ЕРС двигуна в номінальному режимі

Eнд Uн IянRа75.

Номінальна частота обертання двигуна

nнд nн Eнд .

Eнг

Номінальний магнітний потік

Фн Енд . Сеnнд

Номінальний обертовий момент

(3.30)

(3.31)

(3.32)

(3.33)

(3.34)

(3.35)

(3.36)

(3.37)

(3.38)

(3.39)

37

Mн CМФнIян.

(3.40)

3.2.2. Розрахунок і побудова природної механічної характеристики. 3.2.2.1. Двигун паралельного збудження.

Природна механічна характеристика n f (M ) двигуна постійного струму паралельного збудження

	n	Uн		Ra75 M	(3.41)
		СeФн		С С Ф2
				e M н

зображена на рис. 3.5.

Рис. 3.5. Природна механічна характеристика двигуна паралельного збудження

3.2.2.2. Двигун послідовного збудження.

Природна механічна характеристика n f (M ) двигуна постійного струму послідовного збудження

n		Uн					Ra75	,	(3.42)
			М
	Сеkф						Сekф
			СМkф

де kф – коефіцієнт пропорційності магнітного потоку

k		Фн .	(3.43)
ф		Ізн

38

Для двигуна послідовного збудження Ізн Іан. Характеристика n f (M )

двигуна послідовного збудження зображена на рис. 3.6.

Рис. 3.6. Природна механічна характеристика двигуна послідовного збудження

3.2.2.3. Двигун незалежного збудження.

Природна механічна характеристика n f (M ) двигуна постійного струму незалежного збудження

	n	Uн			Ra75 M					,	(3.44)
		СekфIзн		С	С	M	(k I	зн	)2
				e			ф

де Iзн визначається за (3.29). Характеристика n f (M ) двигуна незалежного збудження зображена на рис. 3.7.

Рис. 3.7. Природна механічна характеристика двигуна незалежного збудження

39

3.2.3. Розрахунок та побудова механічних характеристик при різних способах регулювання частоти обертання двигуна.

 При регулюванні напруги живлення двигуна потрібно у виразі природної механічної характеристики (для двигуна паралельного збудження – (3.41), для двигуна послідовного збудження – (3.42), для двигуна незалежного збудження – (3.44)) замість номінальної Uн напруги взяти напруги: U1 0,8Uн;

U2 0,6Uн; U3 0, 4Uн; U4 0, 2Uн. Характеристики показані на рис. 3.8-3.10.

Рис. 3.8. Механічні характеристики двигуна паралельного збудження при регулюванні

	напруги живлення
	При регулюванні магнітного потоку потрібно у виразі природної

механічної характеристики для двигуна паралельного збудження (3.41) замість Фн взяти магнітні потоки Ф1 0,8Фн; Ф2 0,6Фн; Ф3 0, 4Фн; для двигуна послідовного збудження у (3.42) та двигуна незалежного збудження у (3.44) замість kф взяти коефіцієнти магнітного потоку 0,8kф; 0,6kф; 0, 4kф , що відповідають магнітним потокам Ф1, Ф2, Ф3. Характеристики n f (M )

40