ел.маш.лекции.практ.и т.д / МУ_ЕМ_Ч1

3 Відомості про особливості та будову головних та додаткових полюсів та їх обмоток.

4 Конструктивні схеми будови:

-МПС в цілому та у двох проекціях;

-колектора МПС;

-головного та додаткового полюсів МПС з обмотками. 5 Аналіз отриманих результатів.

Контрольні питання

1 Привести конструктивну схему пристрою машини постійного струму в двох проекціях. Назвати елементи конструкції і матеріал їх виготовлення. Перерахувати номінальні дані МПС. Умовне позначення обмоток МПС за стандартом.

2 Привести конструктивну схему пристрою індуктора МПС в двох проекціях з урахуванням геометричної форми полюсів. Назвати елементи конструкцій і матеріал їх виготовлення. Призначення індуктора МПС. Що є обмотка збудження МПС?

3 Привести конструктивну схему пристрою якоря МПС в зборі. Назвати елементи конструкції якоря MПС і матеріал їх виготовлення.

4 Привести конструктивну схему пристрою колектора MПС в двох проекціях. Назвати елементи конструкції колектора і матеріал їх виготовлення. Призначення колектора в режимі генератора постійного струму (ГПС) і двигуна постійного струму (ДПС).

5 Перерахувати з яких елементів конструкції полягає щітковий апарат МПС. Призначення щіткового апарату МПС. Перерахувати типи електричних щіток МПС.

6 Типи обмоток якоря МПС і вимоги до них. Привести рисунки двох секцій петльової і хвильової обмоток якоря з вказівкою кроків обмотки. Як визначається перший крок обмотки якоря?

7 Будова обмотки якоря МПС. Основний елемент обмотки. Що є обмотка якоря в цілому? Поняття паралельної гілки обмотки якоря. Матеріал виготовлення обмоток.

8 Пояснити принцип роботи спрощеної МПС в режимі генератора.

101

9 Пояснити принцип роботи спрощеної МПС в режимі двигуна. У чому

полягає принцип або властивість оберненості МПС?

102

Лабораторно-практична робота № 11

РОЗРАХУНОК ЕНЕРГЕТИЧНИХ ПОКАЗНИКІВ ГЕНЕРАТОРІВ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ ЗА ПАСПОРТНИМИ ДАНИМИ

Мета роботи: Детально ознайомитися з ГПС як електромеханічним перетворювачем енергії, його енергетичною діаграмою та основними енергетичними та номінальними показниками та величинами.

Завдання на самопідготовку до роботи

1 Підготувати по рекомендованій літературі [1 - 12] матеріали, що стосуються принципів перетворення енергії в ГПС.

2 Підготувати теоретичний матеріал, що стосується методики розрахунку основних енергетичних показників за паспортними даними ГПС.

3 Ознайомитися з методичними вказівками до даної роботи і відповісти на контрольні питання.

4 Підготувати матеріали для оформлення звіту по лабораторнопрактичній роботі №11.

Програма роботи

1 Детально ознайомитися з ГПС як електромеханічним перетворювачем енергії, його енергетичною діаграмою та основними енергетичними показниками і величинами [1 с. 172 – 178, 6 с. 439 – 454 с., 11. с. 61 – 64];

2 Привести та пояснити енергетичну діаграму ГПС паралельного збудження [1 с. 174, 11 с. 62 – 63].

3 За паспортними даними ГПС, що представлені в варіантах індивідуальних завдань студентам до ЛПЗ № 11, визначити:

3.1Номінальний струм ГПС, Ін [1 с. 172, 6 с. 454 с. 64];

3.2Номінальний струм якоря, Іна [1 с. 173];

103

3.3Потужність, що підводиться до ГПС від первинного двигуна при номінальному навантажені, Р1н [1 с. 172, 6 с. 454 с. 64];

3.4ЕРС якоря, Еа [1 с. 176, 11 с.63];

3.5Електромагнітна потужність ГПС, Рем [1. с. 142, 6 с. 63];

3.6Електромагнітний момент ГПС, М [1 с. 175];

3.7Момент первинного двигуна при номінальному навантажені,

М1н [1 с. 175];

3.8Момент первинного двигуна в режимі холостого ходу ГПС, М0

[1 с. 175].

4 За паспортними даними ГПС розрахувати:

4.1 Сумарні втрати ГПС при номінальному навантажені

148];

рн

[1 с.

4.2	Електричні втрати в колі якоря ГПС, реа [1 с. 146, 11 с. 88];
4.3	Електричні втрати в обмотці збудження, резб [1 с. 146, 11 с. 88];
4.4	Сумарні втрати: механічні, магнітні та додаткові [1 с. 148, 11 с.

88 – 89].

Основні теоретичні положення і вказівки по виконанню

Вихідні дані для розрахунків приведені в Додатку Б (таблиця Б.2). У тих випадках, коли за умовами виробництва необхідний або важ-

ливий великий струм (підприємства хімічної та металургійній промисловості, транспорт та ін.), його отримують, перетворюючи змінний струм у постійний за допомогою перетворювачів, в якості останніх широко застосовують установки дизель – генератор. Первинними джерелами енергії ГПС працюють, головним чином, в ізольованих установках (як збудники синхронних машин), на автомашинах, літаках, при зварці дугою, для освітлення потягів, на кораблях та ін.

104

роботи, терміну служби та ін.

Для роботи генератора необхідна наявність у ньому магнітного поля. В залежності від способу створення магнітного поля генератори поділяються на генератори незалежного збудження з електромагнітним збудженням, зі збудженням постійними магнітами (магнітоелектричні) та за самозбудженням, у яких струм для обмотки збудження поступає від якоря

генератора.

При незалежному збудженні генератора обмотка збудження його отримує живлення від незалежного джерела постійного струму. Магнітоелектричне збудження застосовується лише у машинах дуже малої потужності. При самозбудженні можливі три варіанта з’єднання обмотки збу-

Рисунок 11.2 – Енергетична діаграма дження з обмоткою якоря: генератора незалежного збудження

105

а) незалежне; б) паралельне; в) послідовне; г) змішане збудження.

Рисунок 11.1 – Схеми збудження генераторів

Таким чином, галузь застосування ГПС достатня широка та відповідно багатообразні вимоги, що

пред’являються до них по відношенню до потужності, напруги, частоти обертання, надійності

паралельне (шунтове), послідовне (серієсне) та змішане (компаундне).

У відповідності з цим розрізняють генератори паралельного, послідовного та змішаного збудження, які мають дві обмотки збудження: одну, що включена паралельно, а іншу – послідовно.

Енергетична діаграма генератора незалежного збудження представлена на рис. 11.2. Отримувана від первинного двигуна механічна потуж-

ність Р1, за вирахуванням втрат механічних ðì õ , магнітних ðì ã				та дода-
ткових ð	перетворюється в якорі в електромагнітну потужність Р .
ä					ем
Потужність Р		ем	частково витрачається на електричні втрати ð		в лан-
			åà

цюгу якоря (в обмотках якоря, додаткових полюсів та в компенсаційній і в перехідному опору щіткового контакту), а решта цієї потужності є корисна потужність Р2, яку генератор віддає споживачам. Втрати на збудження ðåçá в генераторі незалежного збудження покриваються за рахунок стороннього джерела струму.

На підставі викладеного для генератора незалежного збудження маємо рівняння потужностей

Ð Ð ð

ì

õ

ð

ì ã

ð

ð

2

1

ä

åà

Для генератора паралельного збудження

Ð Ð ð

ì õ

ð

ì

ã

ð

ð

ð

2

1

ä

åà

åçá

Номінальний струм ГПС, Ін

I

P

,

2í

í

U

í

(11.1)

де Р2н – номінальна потужність ГПС, яка приводиться у паспортних даних, Вт.

Uн – номінальна напруга ГПС, В.

Номінальний струм якоря Іна	для ГПС паралельного збудження
²í à	²í ²í çá	(11.2)
де Інзб – номінальний струм обмотки збудження ГПС, А.
²í çá 0,02 ²í		(11.3)

Потужність, що підводиться до ГПС від первинного двигуна при номінальному навантажені, Р1н

106

	Ð			P		.
				2í
		1í
					í
ЕРС якоря, Еа
Uí	Eà		Ií à Rà(75 Ñ )
тоді
E	U	í	I	í à	R
à						à(75 Ñ )

,

,

(11.4)

(11.5)

(11.6)

де

Rà(75 Ñ )

– активний опір ланцюгу обмотки якоря, що приведений до ро-

бочої температури, Ом.

R		235 t			ð	R	,
à(75 Ñ )		235	t			à(15 Ñ )
				í .ñ.

(11.7)

де tр – робоча температура обмотки якоря, яка визначається класом нагрівостійкості ізоляції обмотки. Приймається tр = 75 0С.

tн.с. – температура навколишнього середовища, при який вироблений вимір у знеструмленому стані машини. Приймається tр = 15 0С.

Електромагнітна потужність ГПС, Рем

P	E	I	í à
åì	à

Електромагнітний момент ГПС, М

(11.8)

ÌÐåì .

í

де ωн – номінальна кутова швидкість приводного двигуна, т.б. ГПС, рад/с.

			n	.
			í
	í		30

Момент первинного двигуна при номінальному навантажені,

(11.9)

якорю

(11.10)

М1н

Ð

Ì 1í 1í . (11.11)

í

Момент первинного двигуна в режимі холостого ходу ГПС, М0

Ì	1í	Ì	0	Ì .
Ì	0 Ì		1í Ì .

Сумарні втрати ГПС при номінальному навантажені ðí

(11.12)

(11.13)

107

ð

Ð

1

í

,

í

í

í

ð

Ð

Ð

.

í

1í

2í

Електричні втрати в колі якоря ГПС, реа

ð ² 2

R

åà

í à

à(75 C )

Електричні втрати в обмотці збудження,

рв

ðåçá

Uí Ií çá

Сумарні втрати: механічні, магнітні та додаткові

ð

ð

ð

ð

ì

õ

ð

ì

ã

ð

í

í à

í çá

ä

Тоді

ð

ì õ

ð

ì ã

ð

ð

ð

ð

ä

í

åà

åçá

(11.14)

(11.15)

(11.16)

(11.17)

(11.18)

Для перевірки моменту на холостому ході використаємо наступну формулу

Ì			ð		ð		ð	.
				ì õ		ì ã	ä
	0
					í

(11.19)

Оформлення звіту

Звіт по лабораторно-практичній роботі № 11 повинен містити:

1 Енергетичну діаграму ГПС паралельного збудження з поясненням складових, що входять до діаграми;

3 Визначені за паспортними даними ГПС, що представлені в варіантах індивідуальних завдань студентам до ЛПЗ № 11:

-номінальний струм ГПС, Ін;

-номінальний струм якоря, Іна;

-потужність, що підводиться до ГПС від первинного двигуна при номінальному навантажені, Р1н;

-ЕРС якоря, Еа;

-електромагнітна потужність ГПС, Рем;

-електромагнітний момент ГПС, М;

-момент первинного двигуна при номінальному навантажені, М1н;

-момент первинного двигуна в режимі холостого ходу ГПС, М0.

108

3 Розраховані за паспортними даними ГПС:

- сумарні втрати ГПС при номінальному навантажені

- електричні втрати в колі якоря ГПС, реа ; - електричні втрати в обмотці збудження, рзб ;

- сумарні втрати: механічні, магнітні та додаткові. 4 Аналіз отриманих результатів.

	í
	ð

;

Контрольні питання

1 Пояснити принцип роботи МПС в режимі генератора.

2 Назвати принцип дії ГПС. Призначення і види ГПС за способом збудження.

3 Привести основні рівняння ГПС і пояснити що входять в них величини. Як визначається номінальний струм ГПС?

4 Привести і пояснити енергетичну діаграму ГПС паралельного збудження.

5 Пояснити, що називається ККД ГПС і його орієнтовна величина при номінальному навантаженні ГПС?

6 Привести електричну схему МПС незалежного збудження. Представити і пояснити характеристик х.х., зовнішня і регулювальна характеристики таких МПС.

7 Привести електричну схему ГПС паралельного збудження. Назвати умови самозбудження і пояснити принцип самозбудження таких ГПС.

109

Лабораторно-практична робота № 12

ВИПРОБУВАННЯ ГЕНЕРАТОРА ПОСТІЙНОГО СТРУМУ НЕЗАЛЕЖНОГО ЗБУДЖЕННЯ

Мета роботи: Придбання практичних навиків збирання електричної схеми включення ГПС незалежного збудження з приводним двигуном, а також проведення випробування ГПС незалежного збудження для отримання характеристик і параметрів, що визначають властивості ГПС.

Завдання на самопідготовку до роботи

1Підготувати по рекомендованій літературі [1. с. 178 – 186, 5. с. 318 – 325, 6. с. 439 - 454] питання, що стосуються будови і принципу роботи ГПС незалежного збудження, а також схем їх включення, статичних характеристик що визначають властивості ГПС незалежного збудження в сталому режимі роботи.

2Ознайомитися з методикою отримання статичних характеристик ГПС незалежного збудження.

3Підготувати матеріали для оформлення звіту по лабораторнопрактичній роботі №12 для запису, обробки дослідних даних і побудови характеристик генераторів.

Програма роботи

1Ознайомитись з робочим місцем, обладнанням та приладами стенда для випробувань. Записати паспортні дані генератора та приводного двигуна. Визначити номінальний струм ГПС.

2Зібрати електричну схему для випробування ГПС незалежного збудження з приводним двигуном.

3Отримати характеристику холостого ходу (х.х.х.) генератора.

4Отримати характеристику короткого замикання (х.к.з.) генератора.

110