Электрические машины задачи с решениями

1.2.1 Задача 1

Определить электромагнитную мощность двигателя постоянного тока кВт, если ток якоря I я = 10 А, число проводников обмотки яко-

ря N = 180 шт., магнитный поток Ф = 0,07 Вб, частота вращения n = 1500 мин -1 . Обмотка якоря простая петлевая, ширина щетки равна ширине коллекторной пластины < ответ с точностью до двух знаков

Электромагнитная мощность двигателя (кВт):

Электромагнитный момент машины постоянного тока (Н м);

Постоянная машины при расчете момента.

Ширина щетки равна ширине коллекторной пластины, обмотка простая петлевая, поэтому количество пар параллельных ветвей равно количеству пар полюсов: а = р , — тогда

С учетом вышеизложенного

Р эм = N Ф I я n = 180 × 0 , 07 × 10 × 1500 = 3 , 1498кВт 2 π 9550 2 × 3 , 1416 × 9550

Ответ: Р эм = 3,15 кВт.

1.2.2 Задача 2

Четырехполюсная машина постоянного тока независимого возбуждения имеет следующие параметры: диаметр якоря D = 0,2 м, длина якоря l = 0,4 м, число проводников обмотки якоря N = 540, индукция в воздуш-

ном зазоре B = 0,4 Тл, обмотка якоря простая петлевая, ширина щетки равна ширине коллекторной пластины. Частота вращения машины, работающей в режиме генератора, n = 1000 мин -1 , напряжение на нагрузке U г = 220 В. Определить частоту вращения при работе этой же машины

в режиме двигателя, если токи возбуждения и якоря остались неизменными, двигатель питается от сети U д = 220 В. В расчете индукцию

в воздушном зазоре считать постоянной по всей длине зазора, падением напряжения нащетках пренебречь< ответсточностьюдоцелогочисла >.

Частотавращения двигателя (падением напряжениянащетках пренебречь)

n д = U д С − е Ф I я r я .

Сопротивление обмотки якоря определится из формулы равновесия ЭДС генератора:

U г = Е − I я r я = С е Ф n − I я r я r я = С е Ф I n я − U г .

Подставляем полученное выражение расчета сопротивления обмотки якоря в формулу частоты вращения двигателя:

Cтатистика раздела

Количество глав 3
Количество задач 188

Оглавление раздела

Примеры решений задач

Данные примеры задач, относятся к предмету «Электротехника (ТОЭ)».

Задача #4821

Генератор постоянного тока П51 с параллельным возбуждением имеет следующие паспортные данные: мощность Pном = 5 кВт, напряжение Uном = 230 В, частота вращения nном = 1450 об/мин, сопротивление цепи якоря Rя = 0,635 Ом, сопротивление обмотки возбуждения Rв = 91 Ом, магнитные и механические потери Pх = 0,052 от номинальной мощности. Определить номинальный ток обмотки якоря, ЭДС обмотки якоря при номинальном режиме, потери электрические, сумму потерь, потребляемую (механическую) мощность, КПД при номинальном режиме работы.

Для определения номинального тока якоря найдем номинальный ток генератора и ток обмотки возбуждения.

Номинальный ток генератора определяем из соотношения

P н о м = U н о м I н о м

I н о м = P н о м U н о м = 5000 230 = 21,74 А

Ток обмотки возбуждения

I в = U н о м R в = 230 91 = 2,52 А

Ток цепи якоря в соответствии с законом Кирхгофа равен сумме токов в цепи нагрузки и обмотки возбуждения:

I я = I н о м + I в = 21,74 + 2,52 = 24,26 А

ЭДС обмотки якоря при номинальном режиме

E = U н о м + I я R я = 230 + 24,26 × 0,635 = 245,4 В

Электрические потери в обмотках:

P я = I я 2 R я = 24,26 2 × 0,635 = 373,7 В т

P в = I в 2 R в = 2,52 2 × 91 = 577,8 В т

Магнитные и механические потери

P м + P м х = 0,052 P н о м = 0,052 × 5000 = 260 В т

Читайте также:  Заблокировать звонки с неизвестных номеров андроид

Сумма потерь при номинальном режиме

∑ P = P я + P в + P м х = 373,7 + 577,8 + 260 = 1211,5 В т

P 1 = P н о м + ∑ P = 5000 + 1211,5 = 6211,5 В т

КПД при номинальном режиме

η = P н о м P 1 = 5000 6211,5 = 0,805

Ответ: Iя = 24,26 А; E = 245,4 В; Pя = 373,7 Вт; Pв = 577,8 Вт; ∑P = 1211,5 Вт; P1 = 6211,5 Вт; η = 0,805.

Задача #4822

Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением имеет следующие паспортные данные: число пар полюсов p = 2, число витков якоря w = 124, число пар параллельных ветвей a = 2, сопротивление обмотки якоря Rя = 0,04 Ом, ток обмотки возбуждения Iя = 2,0 А, частота вращения nном = 2850 об/мин, ЭДС в номинальном режиме Eном = 234,4 В, номинальный ток Iном = 108 А, КПД η = 89 %.

Определить мощности электромагнитную, потребляемую и на выводах генератора, сумму потерь, потери электрические, добавочные, механические и магнитные, напряжение при холостом ходе- генератора.

Для определения электромагнитной мощности найдем постоянные генератора, магнитный поток и электромагнитный тормозной момент.

Определяем электрическую и магнитную постоянные машины:

c E = p N 60 a = p 2 w 60 a = 2 × 2 × 124 60 × 2 = 4,13

c M = c E 9,55 = 4,13 × 9,55 = 39,47

Магнитный поток генератора определяем из формулы для ЭДС обмоток якоря:

Φ = E н о м c E n = 234,43 4,13 × 2850 = 0,02 В б

Ток в цепи якоря

I я = I н о м + I в = 108,7 + 2 = 110,7 А

P э м = E я I я = 234,4 × 110,7 = 25951 В т

Напряжение на зажимах генератора при номинальном режиме

U н о м = E я — I я R я = 234,4 — 110,7 × 0,04 = 230 В

Мощность на выходе генератора при номинальном режиме

P н о м = U н о м I н о м = 230 × 108,7 = 25000 В т

Мощность, потребляемая генератором

P 1 = P н о м η = 25000 0,89 = 28090 В т

Сумма потерь при номинальной нагрузке

∑ P = P 1 — P н о м = 28090 — 25000 = 3090 В т

Электрические потери в обмотках якоря и возбуждения

P э = P э я + P э в = I я 2 R я + I в U н о м = 108,7 2 × 0,04 + 2 × 230 = 932 В т

Добавочные потери в соответствии с ГОСТом составляют 1 % от номинальной мощности генератора:

P д = 0,01 P н о м = 0,01 × 25000 = 250 В т

Механические и магнитные потери

P м + P м х = ∑ P — P э + P д = 3090 — 932 + 250 = 2808 В т

Напряжение при холостом ходе генератора

U х = E — I я R я = 234,4 — 2 × 0,04 = 234,32 В

так как нагрузочный ток представляет собой ток обмотки возбуждения.

Ответ: Pэм = 25951 Вт; Pном = 25000 Вт; P1 = 28090 Вт; ∑P = 3090 Вт; Pэ = 932 Вт; Pд = 250 Вт; Pм + Pмх = 2808 Вт; Uх = 234,32 В.

Задача #4823

Двухполюсный генератор постоянного тока с параллельным возбуждением имеет сопротивление цепи якоря Rя = 0,155 Ом, одну пару параллельных ветвей, N = 500 активных проводников, магнитный поток Φ = 1,97 × 10 — 2 Вб, частоту вращения якоря nном = 1450 об/мин. При номинальном токе в цепи нагрузки Iном = 50 А и токе возбуждения I = 1,7 А КПД η = 0,8

Определить напряжение на зажимах генератора при номинальной нагрузке, электромагнитный момент, подводимую к генератору мощность при номинальной нагрузке и сумму потерь.

ЭДС, индуцируемая в обмотке якоря, при номинальной частоте вращения

E = c E Φ n н о м = p N 60 a Φ n н о м = 1 × 500 60 × 1 × 0,0197 × 1450 = 238 В

Ток в цепи якоря

I я = I н о м + I в = 50 + 1,7 = 51,7 А

Напряжение на зажимах генератора при номинальной нагрузке

Читайте также:  Как отслеживать ватсап другого

U = E — I я R я = 238 — 51,7 × 0,14 = 230 В

Электромагнитный тормозной момент

M = c M Φ I я = p N 2 π a Φ I я = 1 × 500 2 × 3,14 × 1 × 0,0197 × 51,7 = 81 Н × м

Полезная мощность, отдаваемая генератором в цепь

P 2 н о м = U н о м I н о м = 230 × 50 = 11500 В т

Мощность, подводимая к генератору для его вращения, при номинальной нагрузке

P 1 н о м = P 2 н о м η = 11500 0,85 = 13529 В т

Сумма потерь при номинальной нагрузке

∑ P = P 1 н о м — P 2 н о м = 13529 — 11500 = 2029 В т

Ответ: U = 230 В; M = 81 Н × м; P1ном = 13529 Вт; ∑P = 2029 Вт.

Задача #4824

Генератор постоянного тока с независимым возбуждением должен использоваться в системе генератор — двигатель для регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока П12.

Используя данные предыдущей задачи, выбрать генератор для регулирования частоты вращения двигателя П12. Определить пределы регулирования частоты вращения от максимального до минимального значения при холостом ходе и номинальном вращающем моменте.

Для выбора генератора постоянного тока, используемого в системе генератор — двигатель, необходимо учесть, что номинальная мощность генератора должна быть равна или превышать потребляемую мощность двигателя с учетом возникающих перегрузок.

Потребляемая мощность двигателя П12

P 1 = U н о м I н о м = 220 × 5,9 = 1298 В т ≈ 1,3 к В т

Выбираем генератор мощностью не менее 1,3 кВт, напряжением 230 В, с номинальным током не менее 6 А. Этим данным соответствует генератор типа П22, имеющий следующие паспортные данные: мощность Pном = 1,6 кВт, номинальное напряжение Cном = 230 В, номинальный ток Iном = 7 А, номинальная частота вращения nном = 2850 об/мин, КПД η = 83,5 %, сопротивление обмотки якоря Rя1 = 1,55 Ом. Определяем общее сопротивление цепи якоря двигателя и генератора (обмотки якоря, генератора и двигателя включены последователь):

R о б щ = R я д в + R я г = 2,0 + 1,55 = 3,55 О м

ЭДС генератора в номинальном режиме

E г = U г н о м + I я г R я г = 230 + 7 × 1,55 = 240,85 В

Напряжение на выходе генератора при номинальной нагрузке двигателя

U г = E — I я д в R о б щ = 240,85 — 5,9 × 3,55 = 220,97 В

что соответствует номинальному режиму двигателя.

Для определения частоты вращения двигателя в различных режимах находим произведение постоянной двигателя на магнитный поток:

c E Φ = E n н о м = U н о м — I н о м R я д в n н о м = 220 — 5,9 × 2,0 3000 = 0,0694 В б

Отсюда максимальная частота вращения двигателя при холостом ходе определяется отношением ЭДС генератора в номинальном режиме к произведению cEΦ:

n х = E г c E Φ = 240,85 0,0694 = 3458 о б м и н

Минимальную частоту вращения двигателя при холостом ходе определяют по минимальному значению ЭДС генератора, при которой двигатель приходит во вращение. Предположим, что пуск двигателя происходит при полуторакратном значении номинального тока. Отсюда минимальную ЭДС генератора, необходимую для вращения якоря двигателя, определяют по следующему уравнению:

E г m i n = 1,5 I я д в R о б щ = 1,5 × 5,9 × 3,55 = 31,4 В

Минимальная частота вращения двигателя:

— при холостом ходе

n m i n = E г m i n c E Φ = 31,4 0,0694 = 452 о б м и н

— при номинальном моменте

n m i n = E г m i n — I я д в R о б щ c E Φ = 31,4 — 5,9 × 3,55 0,0694 = 150 о б м и н

Следовательно, при изменении напряжения на выходе генератора частота вращения двигателя при холостом ходе изменяется в пределах от 3488 до 452 об/мин и при номинальном моменте на валу двигателя — от 3000 до 150 об/мин.

Читайте также:  Убрать рекламу в любом браузере навсегда программа

Выходную мощность генератора при номинальной нагрузке двигателя определяют как произведение выходного напряжения на номинальный ток двигателя:

P г в ы х = U г I я д в = 220,97 × 5,9 = 1303 В т

Мощность, потребляемая генератором при номинальном режиме двигателя

P 1 г в ы х = P г в ы х η = 1303 0,82 = 1590 В т

Для определения мощности двигателя, который приводит во вращение генератор, необходимо учесть возможные нагрузки. Предположим, что они не будут превышать 30 % от номинального тока двигателя П12:

P 1 г = P 2 η = U в ы х 1,3 I я д в η = 220,97 × 1,3 × 5,9 0,835 = 2030 В т

Ответ: не указан.

Задача #4825

Генератор независимого возбуждения имеет следующие номинальные параметры: Pном = 10 кВт; Uном = 115 В; nном = 145 об/мин; рабочее сопротивление цепи якоря Rя = 0,052 Ом; сопротивление цепи возбуждения Rв = 120 Ом. Определить потери в генераторе, его КПД и необходимый момент приводного двигателя, если механические и магнитные потери составляют ΔРном = 5%Рном, а ток возбуждения Iвн = 3%Iя ном.

Ток якоря определяется из соотношения

I я = I я н о м = P н о м U н о м = 10000 115 = 87 А

Δ P = Δ P э + Δ P м + Δ P в = 0,05 P н о м + 0,03 I н о м 2 R в + I я 2 R я = 1705 В т

Потребляемая механическая мощность

P 1 = P н о м + Δ P = 10 + 1,7 = 11,7 к В т

η г = P н о м P 1 = 10 11,7 = 0,854

M = 9,55 P 1 n = 9,55 × 11700 1450 = 70,5 Н × м

Ответ: ΔP = 1705 Вт; ηг = 0,854; M = 70,5 Н × м.

Задача #4826

Генератор постоянного тока независимого возбуждения имеет следующие номинальные параметры: Pном = 10 кВт; Uном = 110 В ; Rном = 1450 об/мин; рабочее сопротивление якоря Rя = 0,05 Ом. Определить номинальные токи потребителя и цепи возбуждения, если Iв ном = 5%Iя ном. Чему равны ЭДС в номинальном режиме работы и электромагнитный момент генератора?

Номинальный ток потребителя определяется из соотношения

I н о м = P н о м U н о м = 10000 110 = 91 А

Ток обмотки возбуждения

I в н о м = 4,55 А

ЭДС генератора равна

E = U н о м + I н о м R я = 110 + 91 × 0,05 = 114,55 В

Электромагнитный момент двигателя соответственно равен

M = 9,55 E I н о м n н о м = 68,2 Н × м

Ответ: Iном = 91 А; Iв ном = 4,55 А; E = 114,55 В.

Сборник задач по электрическим машинам

Скачать:

Вложение Размер
katsman-_zadachi_po_elektricheskim_mashinam.rar 978.33 КБ

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

План урока по курсу “Электрические машины и аппараты”.

Приведена классификация электрических машин по назначению, мощности, роду тока и принципу действия, исполнению и частоте вращения.

В методических указания представлены виды внеаудиторной самостоятельной работы студентов по МДК 01.01 Электрические машины и аппраты, перечень самостоятельной работы, методические рекомендации по их в.

Представлены инструкции по выполнению лабораторных работ по МДК 01.01 Электрические машины и аппараты срециальности 13.02.11.

Контрольно-оценочные средства промежуточной или итоговой аттестации.

Курс лекций по МДК 01.01 «Электрические машины и аппараты»студентов специальности 13.02.11 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудо.

Оставьте ответ

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *