Задания для контрольной работы № 1

3.2.1 Задача 1 по электрическим машинам постоянного тока

Электродвигатель постоянного тока с параллельным (не­зависимым) возбуждением включен в сеть с напряжением U_H. Величины, характеризующие номинальный режим рабо­ты двигателя, приведены в таблице 3: полезная мощность на валу P_{H .}; потребляемый ток I_{H .}; частота вращения якоря n_H. Кроме того, заданы величины сопротивления цепи якоря и цепи возбуждения , величина постоянных потерь мощности р₀ и кратность пускового тока К_П=I_П/I_Н.

Таблица 3 – Данные к задаче 1 контрольной работы № 1 [10]

№ вар.	Рн,кВт	Uн,В	Iн,А	nн, мин-1	RЯ,Ом	,Ом	р0,Вт	КП
	1,5		9,0		1,99			1,55
	2,2		12,5		1,03			1,4
	3,2		17,5		0,64			1,35
	4,5		24,3		0,35			1,45
	6,0		33,0		0,30			1,70
	1,5		8,7		2,45			1,6
	2,2		12,0		1,21			1,5
	3,2		18,4		1,03			1,65
	4,5		25,4		0,78			1,75
	6,0		33,2		0,47			1,55
	4,5		25,2		0,63			1,45
	6,0		32,6		0,49			1,4
	8,0		43,0		0,33			1,3
	10,0		63,0		0,30			1,2
	12,5		78,0		0,24			1,45
	10,0		58,0		0,36	92,5		1,75
	14,0		79,0		0,24			1,8
	17,0		93,0		0,16	73,3		1.6
					0,10			1,35
					0,08	31,8		1,5
					0,20			1,65
					0,11	48,4		1,7
					0,07	32,5		1,35
					0,04			1,2
					0,03			1,4
	1,5		9,0		1,85			1,35
	2,2		12,5		1,00			1,30
	3,2		17,5		0,60			1,45
	4,5		24,3		0,32			1,30
	6,0				0,29			1,55
	1,5		8,7		2,35			1,20
	2,2		12,0		1,18			1,35
	3,2		18,4		1,01			1,40
	4,5		25,4		0,76			1,55
	6,0		33,2		0,45			1,50
	4,5		25,2		0,61			1,40
	6,0		32,6		0,48			1,25
	10,0				0,29			1,35
	12,5				0,23			1,30

Окончание таблицы 3

Содержание задания:

1. Вычертить электромагнитную схему двигателя постоянного тока и принципиальную электрическую схему его включения в сеть, ввести в схему контрольно-измерительные приборы и пусковой резистор в цепь якоря, определить пределы измерения электрических величин и оценить величину сопротивления пускового реос­тата.

2. Определить для номинального режима работы двига­теля ток якоря I_ЯН и ток возбуждения I_ВН; противо-ЭДС об­мотки якоря Е_Н,электромагнитную мощность Р_ЭМ и вращаю­щий момент М_Н; а также частоту вращения якоря п_О в режи­ме идеального холостого хода.

3. Построить механические характеристики двигателя n=f (M).

Примечания: 1. Влиянием реакции якоря пренебречь.

2. Сопротивления обмоток якоря и возбуждения, указан­ные в задании при температуре 20°С, привести к расчет­ной температуре 75°С по формуле:

, Ом (1)

Во всех случаях пользоваться приведенными значениями сопротивлений.

Методические рекомендации:

К пункту 1. На электромагнитной схеме машины постоян­ного тока показать обмотку возбуждения, главные полюса, якорь, щетки и станину. В принципиальную электрическую схему вклю­чения двигателя включить контрольно-измерительные приборы и реостаты в цепи якоря R_П и в цепи возбуждения R_РВ. Контрольно-измерительные приборы выбираются на осно­вании номинальных значений напряжения, тока якоря и тока возбуждения с учетом их изменения при регулировании от нуля до 1,2—1,3 номинального значения. Величину сопротив­ления пускового реостата определяют из уравнения равнове­сия напряжения в первый момент пуска двигателя U_H =К_П I_ЯН (R_Я+ R_П).

К пункту 2. Значение величин тока якоря I_ЯН, тока возбуж­дения I_ВН, противо-ЭДС обмотки якоря Е_н, электромагнитную мощность Р_ЭМ для номинального режима двигателя определя­ют из его основных уравнений:

U_Н=E_Н+I_ЯН ·R_Я; I_Н=I_ян+I_вн; ; (2)

Номинальное значение вращающего момента находят из выражения:

или (3)

Частоту вращения якоря двигателя в режиме идеального холостого хода (I_Я =0) находят из соотношения:

, мин^-1 (4)

К пункту 3. Механической характеристикой двигателя с параллельным возбуждением называют зависимость n= f(M) при U = const; I_в = const; ∑ R_Я = const.

При включении в цепь якоря добавочного регулировочного реостата R_РЯ уравнение равновесия напряжения движения имеет вид:

U_Н=E+I_Я· (R_Я+ P_РЯ)=С_е·Фn+ I_Я· (R_Я+ R_РЯ), (5)

откуда

(6)

С учетом значения I_Я =М/С_МФ выражение (3.2) примет вид:

, (7)

где С_е и С_м — постоянные двигателя соответственно по ЭДС и моменту;

— величина уменьшения частоты вращения якоря за счет увеличения сопротивления якоря.

При постоянных значениях U и I_В можно считать неиз­менной величину магнитного потока Ф,поэтому механичес­кая характеристика двигателя параллельного возбуждения (7) является линейной, а наклон ее по отношению к оси абсцисс определяется отношением:

(8)

Для построения механических характеристик при различ­ных сопротивлениях в цепи якоря двигателя выражением (8) пользуются следующим образом. Поскольку механичес­кие характеристики двигателя с параллельным возбуждением прямолинейны, то для построения каждой из семейства i- х характеристик достаточно знать координаты двух точек. Пер­вая точка (М=0; n=n_о) – это точка идеального холостого хода двигателя и она является общей для всех i- ых харак­теристик при U и I_В = const. Для нахождения координаты второй точки каждой i -ой характеристики поступают таким образом. Задаются значением момента, например, М=М_Н,которому в установившемся режиме работы двигателя соот­ветствуют значения тока якоря I_ян. Из зависимости (8) на­ходят величину уменьшения частоты вращения якоря двигателя при следующих значениях добавочного регулировочного реостата в цепи якоря R_РЯi = (0; 2,5; 5,0; 7,5; 10) R_Я , то есть

(9)

Следовательно, для построения каждой i -ой характеристики координаты второй точки будут (M=М_H, n₁=n_о- Δ n₁). На основании данных расчетов строят семейство механических характеристик двигателя (рисунок 12).

Рисунок 12 – Механические характеристики двигателя с параллельным