Меню

Эдс в обмотке якоря двигателя постоянного тока уменьшилась



Вопрос № 450

date image2015-04-30
views image853

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

При постоянном напряжении питания магнитный поток возбуждения уменьшился. Частота вращения двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением:

Вопрос № 451

При прочих неизменных условиях напряжение, подведенное к обмотке якоря, уменьшилось. Частота вращения двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением:

Вопрос № 452

Вращающий момент двигателя постоянного тока последовательного возбуждения если ток увеличится в 3 раза:

· увеличится в 9 раз

Вопрос № 453

ЭДС индуцируемая в витках обмотки якоря генератора постоянного тока:

Вопрос № 454

Основное назначение коллектора:

Вопрос № 455

Обмотка, создающая основное продольное магнитное поле машины постоянного тока:

Вопрос № 456

Причина уменьшения напряжения на зажимах ГПТ при увеличении нагрузки:

· увеличение падения напряжения в якоре

Вопрос № 457

Назначение обмотки возбуждения машины постоянного тока:

Источник

ЭДС обмотки якоря в машине постоянного тока.

ЭДС обмотки якоря в машине постоянного тока.

При выводе формулы ЭДС будем исходить из прямоугольного расположения индукции в зазоре, при этом магнитная индукция на участке расчетной полюсной дуги biiτравна Bδ, а за ее пределами равна 0 и в проводниках, расположенных за пределами bi, ЭДС не наводится. Это эквивалентно уменьшению общего числа пазовых проводников в обмотке якоря до значения NiiN.

При вращении якоря машины в направлении по часовой стрелке в проводниках обмотки якоря индуктируется ЭДС, направление которой может быть определено по правилу правой руки. Значение индуктируемой в проводнике ЭДС , где В — магнитная индукция; / — активная длина проводника; v – линейная скорость перемещения проводника. Полная ЭДС якоря рассматриваемой машины равна . ЭДС Eg является переменной, так как проводники обмотки якоря проходят попеременно под северным и южным полюсами, в результате чего направление ЭДС в проводниках меняется. Если обмотка якоря с помощью щеток замкнута через внешнюю цепь, то в обмотке возникает переменный ток, а во внешней цепи — постоянный. Это объясняется тем, что под верхней щеткой всегда находится пластина, соединенная с проводником, расположенным под северным полюсом, а под нижней щеткой — пластина, соединенная с проводником, расположенным под южным полюсом. В результате этого полярность щеток и направление тока во внешней цепи остаются неизменными. Таким образом, в генераторе коллектор является механическим выпрямителем, который преобразовывает переменный ток обмотки якоря в постоянный ток внешней цепи.

Значение ЭДС обмотки якоря зависит от ширины секции. Наибольшее значение ЭДС соответствует полному шагу, т.к. в этом случае с каждой секцией сцепляется весь основной магнитный поток.

Значение ЭДС обмотки якоря равно

где N — число эффективных проводников обмотки якоря; 2а — число параллельных ветвей, -Среднее значение ЭДС, индуктируемой в одном проводнике обмотки якоря.

Подставив в выражение для Eа, получим

или где

Магнитная цепь машин постоянного тока.

Магнитная цепь машины предназначена для создания и распределения магнитного поля в воздушном зазоре и состоит из главных полюсов, сердечника якоря, воздушного зазора между полюсами и якорем и ярма (станины). В зависимости от числа главных полюсов магнитная система может быть двух- , четырех- , шестиполюсной и т.д. Распределение магнитной индукции в рабочем воздушном зазоре характеризуется кривой В (α) , где α – дуга окружности якоря. Почти постоянное значение индукции В в воздушном зазоре необходимо для получения примерно постоянной ЭДС в проводниках, находящихся под полюсом, и оно обеспечивается специальной формой полюсных наконечников.

Линии симметрии m, n, делящие пространство между полюсами пополам, называются геометрическими нейтральными линиями, а линии, проходящие через точки, где В = 0, — физическими нейтральными линиями (в данном случае геометрическая и физическая нейтральные линии совпадают). Дуга между соседними нейтральными линиями называется полюсным делением. Она обозначается буквой τ и может выражаться в метрах, градусах, радианах, числе пазов и в других удобных для расчета единицах.

Основы расчёта магнитной цепи.

В основе расчета магнитной цепи лежат два закона:

1. закон непрерывности линий магнитной индукции

Или при охвате поверхностью S нескольких сечений магнитопровода

Этот закон аналогичен первому закону Кирхгофа для электрической цепи;

2. закон полного тока

Этот закон аналогичен второму закону Кирхгофа, так как интеграл по контуру l можно представить в виде суммы криволинейных интегралов на участках цепи, например от точки а к точке b, каждый из которых можно по аналогии с электрической цепью назвать магнитным напряжением

Энергетическая диаграмма

Энергетическая диаграмма двигателя параллельного возбуждения изображена на рисунке 1. Первичная мощность P1 является электрической и потребляется из питающей сети. За счет этой мощности покрываются потери на возбуждения pв и электрические потери pэла = Iа² × Rа в цепи якоря, а оставшаяся часть составляет электромагнитную мощность якоря Pэм = Eа × Iа, которая превращается в механическую мощность Pмх. Потери магнитные pмг, добавочные pд, и механические pмх покрываются за счет механической мощности, а остальная часть этой мощности представляет собой полезную механическую мощность P2 на валу.

Аналогичные энергетические диаграммы, иллюстрирующие преобразование энергии в двигателе, можно построить и для других типов двигателей.

9.Характеристика холостого хода генератора постоянного тока

Характеристика холостого хода (х. х. х.) U = f (iв) при I = 0 и n = const определяет зависимость напряжения или электродвижущей силы (э. д. с.) якоря Eа от тока возбуждения при холостом ходе (I = 0, P2 = 0). Характеристика снимается экспериментально по схеме рисунка 1, а при отключенном рубильнике.

Рисунок 1. Схемы генераторов и двигателей независимого (а), параллельного (б), последовательного (в), смешанного (г) возбуждения (сплошные стрелки – направления токов в режиме генератора, штриховые – в режиме двигателя)

Рисунок 2. Характеристика холостого хода генератора независимого возбуждения

Снятие характеристики целесообразно начинать с максимального значения тока возбуждения и максимального напряжения U = (1,15 – 1,25) Uн (точка а кривой на рисунке 2). При уменьшении iвнапряжение уменьшается по нисходящей ветви аб характеристики сначала медленно ввиду насыщения магнитной цепи, а затем быстрее. При iв = 0 генератор развивает некоторое напряжениеU00 = Об (рисунок 2), обычно равное 2 – 3% от Uн, вследствие остаточной намагниченности полюсов и ярма индуктора. Если затем изменить полярность возбуждения и увеличить iв в обратном направлении, начиная с iв = 0, то при некотором iв

Источник

Электродвижущая сила обмотки якоря

Электродвижущая сила обмотки якоря При вращении якоря генератора или двигателя в магнитном поле в его обмотке будет наводиться э. д. с.

Магнитная индукция в различных точках на окружности якоря имеет разные значения, следовательно, различны и э. д. с, наводимые в отдельных проводах обмотки якоря. Электродвижущая сила машины, равная сумме э. д. с, наводимых в проводах любой из параллельных ветвей обмотки якоря, может быть определена через среднее значение э. д. с. провода, умноженное на число проводов ветви.

Если магнитный поток одного полюса — Ф, то при числе полюсов машины и поверхности якоря Sсреднее значение магнитной индукции на поверхности якоря

Вср = (Ф • 2р)/S = (Ф • 2р)/πdl

где d — диаметр якоря, а l — его длина.

Среднее значение э. д. с. в каждом из проводов при

скорости вращения якоря п об/мин

Читайте также:  Закон ньютона для силы тока

Eср = Всрlυ((Ф • 2р)/πdl) l ((πdn)/ 60) = Ф2р(n/60)

Обозначим число проводов обмотки якоря N, а число параллельных ветвей ее — 2a. Тогда в каждой параллель ной ветви обмотки якоря будет N/a последовательно соединенных проводов. Электродвижущая сила, наведенная в каждое параллельной ветви обмотки якоря, а следовательно, н э. д. с. машины

E = Ecp = 2p(n/60)(N/2a)Ф = (p/a)(n/60)NФ

Обозначив постоянную для данной машины величину N(p/(a•60)) через сЕ , получим :

Таким образом, э. д. с. машины пропорциональна маг нитному потоку и скорости вращения ее якоря.

Рис. 8-12. Поперечная реакция якоря. Рис. 8-13. Перераспределение магнитной индук ции от реакция якоря.

МОМЕНТ НА ВАЛУ МАШИНЫ

Независимо от того, в каком режиме работает машина — генератором или электродвигателем, на каждый провод якоря действует электромагнитная сила

Fпр = BcplI = (Ф2р/πdl)lI

где Bcp — среднее значение магнитное индукции; d и I — диаметр и длина якоря; Ф2р — полный поток многополюсной машины;

I=Iя/ 2а — ток одной параллельной ветви, т. е. одного провода.

Полная сила, действующая на N проводов якоря по касательной к окружности якоря.

Если машина работает генератором, момент будет тормозной (Мт); при работе ее электродвигателем момент будет вращающим (М в). Момент равен произведению тока якоря и потока машины.

МЕХАНИЧЕСКАЯ МОЩНОСТЬ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Электрическая машина преобразует механическую энергию в электрическую или электрическую в механическую. При этом механическая мощность

Так как F = 2M/d, a υ = ω(d/2) то

Рм = (2M/d )ω(d/2) = M ω

Подставляя сюда выражение для момента, получаем:

Таким образом, , развиваемая якорем машины механическая мощность равна ее электрической мощности, т.е. произведению электродвижущей силы и тока якоря. При работе машины генератором мощность EIя больше, чем мощность UIя , отдаваемая потребителю, так как Е > U. Когда машина работает электродвигателем и, значит, Е тогда мощность EIя меньше мощности UIя, подаваемой из сети. Эта разница мощностей численно равна мощности тепловых потерь I 2 rя в обмотке якоря.

РЕАКЦИЯ ЯКОРЯ

Когда машина работает генератором вхолостую, т. е. при Iя = 0, магнитный поток возбуждения Ф B , создаваем мый н. с. FB, существует один и проходит от северного по люса к южному через якорь (рис. 8-12). В этом случае индукция В δ в воздушном зазоре, в пределах полюсного наконечника, остается практически постоянной.

Если генератор нагружен, т. е. по обмотке якоря про ходит ток, якорь сам становится электромагнитом п его и. с. Fя создает второй поток — поперечный поток

якоря Фя. Он замыкается через воздушный зазор машины и поперек ее полюсов, уменьшая индукцию в воздушном зазоре В δ под одним краем полюса (левым у северного и правым у южного и увеличивая В δ под другим краем (правым у северного и левым у южного) (рис. 8- 13). По отношению направлению вращения якоря можно сказать, что набегающий край полюса размагничивается, а сбегающий — намагничивается.

Суммарный поток машины Ф смещен в направлении вращения якоря; в ту же сторону смещена нейтраль машины, называемая в данном случае физической нейтралью (рис. 8-13). В результате поток Ф при нагрузке несколько уменьшается, так как вследствие насыщения стати размагничивание на набегающем краю полюса оказывается большим, чем намагничивание на сбегающем. Влияние н. с. якоря на величину магнитного потока машины при нагрузке называется реакцией якоря.

В современных машинах постоянного тока, нормального исполнения уменьшение магнитного потока под влиянием реакции якоря незначительно.

Главная опасность этого явления, как будет показано ниже, заключается в том, что магнитная индукция в воз- душном зазоре под краем полюса может сильно возрастать.

Если машина работает электродвигателем, то при направления тока в якоре, указанном на рис. 8-12, якорь будет вращаться в обратную сторону. Следовательно, реакция якоря будет сдвигать поток Фи физическую нейтраль против хода якоря.

Статья на тему Электродвижущая сила обмотки якоря

Источник

Машины постоянного тока

Определить ток якоря и напряжение генератора с независимым возбуждением для токов возбуждения I в , равных 0,4 А и 0,2 А. Сопротивление цепи якоря r я =0,6 Ом , нагрузки r н =9,4 Ом . Характеристика холостого хода генератора изображена на рис. 9.12. Указать не правильный ответ.

Для I в = 0,4 А : 1) I я =14 А. 2) U я = 131,6 В.

Для I в = 0,2 А : 3) I я = 12А. 4) U я = 102,8 В.

Электродвижущую силу генератора определяем по характеристике холостого хода рис.9.12:

а) при I В =0,4 А ЭДС Еa= 140 В;

б) при I В =0,2 А ЭДС Е б = 120 В.

Ток якоря определяем по закону Ома:

a) I я,а =E а /(r н +r я )=140/(9,44+0,6)=14 A;

б) I я,б =E б /(r н +r я )=120/(9,4+0,6) =12 А.

Напряжение генератора меньше ЭДС на падение напряжения в обмотке якоря:

а) U а =Е а – I я,а r я =140 — 14∙0,6= 131,6 В ;

б) U а =Е а – I я,а r я =120 — 12∙0,6 = 112,8 В. Ответ: 4.

Обмотка возбуждения двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением по ошибке оказалась включенной неправильно (рис. 9.25). Как будет вести себя двигатель после включения его в сеть при r п = 9 r я , I п = 2,5 I ном , если момент нагрузки:

а) М с =0 ; б) М с =0,5 М ном . Указать правильный ответ.

  1. В обоих случаях двигатель не будет вращаться.
  2. В обоих случаях двигатель разгонится до недопустимо большой частоты вращения.
  3. а) двигатель разгонится до n≈n 0 ; б) двигатель не будет вращатся.
  4. а) двигатель пойдет в разнос; б) двигатель не будет вращатся.

Пусковой ток якоря двигателя I П =U а /(r П +r я ) . Напряжение на обмотке якоря двигателя меньше напряжения сети на падение напряжения в пусковом реостате:

U Дв =U ном – I П r П =U ном – U нмо r П /(r я +r П )=U ном – U ном 9r я /(r я +9r я )=U ном – 9U ном /10=U ном /10

Номинальный ток возбуждения двигателя имеет место при номинальном напряжении I В,ном =U ном /r В . В данном случае напряжение на обмотке возбуждения равно напряжению на обмотке якоря, которое меньше номинального в 10 раз. Если допустить, что характеристика зависимости магнитного потока двигателя от тока возбуждения — почти прямая линия, то магнитный поток двигателя будет меньше номинального в 10 раз.

Момент, развиваемый двигателем при пуске, равен

М П =k M ФI П = k M Ф ном 2,5I ном /10= 0,25 k M Ф ном I ном =0,25 М ном .

При пуске вхолостую двигатель пойдет в ход и разгонится до частоты вращения, примерно равной частоте вращения идеального холостого хода, так как по мере разбега двигателя вследствие уменьшения тока в пусковом реостате напряжение на обмотке якоря и, следовательно, на обмотке возбуждения будет увеличиваться и к концу разбега будет близко к номинальному.

При пуске под нагрузкой с моментом Мс=0,5 М ном двигатель вращаться не будет, так как момент, развиваемый двигателем, меньше момента сил сопротивления на валу: Мс>М Дв ,

т. е. 0,5 М ном >0,25 М ном . Ответ: 3.

Определить сопротивление обмотки якоря двигателя r я и пускового реостата r п , который надо включить в цепь якоря, чтобы ток якоря при пуске I я,п =2,5 I ном . Данные двигателя: P ном =39 квт; U ном =220 В; I ном =200 А. Указать правильный ответ.

1) r я =1,0 Ом. 2) r я =0,125 Ом. 3) r п =0,3775 Ом. 4) r п =0,44 Ом.

Потери в обмотке якоря при номинальной нагрузке равны

∆P ном =U ном I ном — P ном = 220∙200 — 39∙10 3 = 5000 Вт . Сопротивление обмотки якоря равно r я =∆P ном / 2I ном 2 =5000/2∙200 2 = 0,0625 Ом.

Сопротивление пускового реостата определяем по закону Ома

r П =U ном /I ном – r я =200/2,5∙200 — 0,0625 = 0,3775 Ом. Ответ: 3.

В каком соотношении находятся ЭДС обмотки якоря двигателя при его работе в точках /, 2, 3, 4 характеристик, изображенных на рис. 9.43? Характеристика, на которой расположена точка 2, является естественной. Указать правильный ответ.

  1. E 1 =E 2 =E 3 =E 4 . 2) E 1 =E 2 >E 3 >E 4 . 3) E 1 >E 2 >E 3 >E 4 . 4) E 1 2 3 4 .

Электродвижущая сила, возникающая в обмотке якоря двигателя,

E=k e Фn=U – I я (r я +r Д ).

Из взаимного расположения характеристик видно, что характеристика, на которой расположена точка 1, соответствует ослабленному магнитному потоку двигателя; характеристика, на которой расположена точка 3,— реостатная (в цепи якоря включен добавочный резистор); характеристика, на которой расположена точка 4, имеем место при пониженном напряжении на обмотке якоря двигателя; например в системе Г—Д:

Е 1 =U ном – I я r я Е 2 =U ном – I я r я =k e Фn 2 E 3 =U ном – I ном( r я + r Д )= k e Фn 3

Е 4 =U′ – I я r я =n′ 0 U ном /n 0 – Iяrя=k e Фn 1

Так , как ток якоря I я1 двигателя для всех точек одинаков, a n 2 >n 3 >n 4 , то E 1 =E 2 >E 3 >E 4 .

Что произойдет при обрыве обмотки возбуждения двигателя постоянного тока с пара.ллельным возбуждением, если он работает: а) с номинальным моментом на валу

М С = М ном , б) вхолостую? Указать неправильный ответ.

а) При номинальном моменте на валу:

1) сгорят предохранители, и двигатель остановится;

2) если предохранители не сгорят, двигатель остановится.

б) При работе вхолостую:

3) сгорят предохранители;

4) если предохранители не сгорят, двигатель остановится;

5) если предохранители не сгорят, частота вращения вигателя начнет увеличиваться и двигатель может пойти вразнос.

При обрыве цепи обмотки возбуждения двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением исчезнет ток возбуждения и, следовательно, магнитный поток, создаваемый им. Останется лишь магнитный поток остаточного намагничивания, который составляет не более 3—5 % номинального потока .

Из выражения Е=U ном – I я r я =k e Фn следует, что в той же степени уменьшится ЭДС обмотки якоря до (3—5) % U ном .

Если допустить, что частота вращения двигателя вследствие инерции якоря в течение времени после обрыва обмотки и исчезновения тока возбуждения практически не изменится, то справедливо следующее.

До обрыва ЭДС двигателя составляла:

а) при работе двигателя с номинальным моментом иа валу

Е ном =U ном – I я,ном r я =(0,85 — 0,95) U ном ;

б) при работе вхолостую Е x1 =U ном .

В результате значительного уменьшения ЭДС двигателя, как следу-из выражения I я =(U ном – Е)r я , возрастает ток якоря двигателя. Для случая а) имеем

I я,ном =(U ном — (0,85 — 0,95) U ном )/ r я ;

I я,а =(U ном — (0,03 — 0,05) U ном )/ r я ,

I я,а = I я,ном (U ном — (0,03 — 0,05) U ном )/(U ном — (0,85 — 0,95) U ном )≈(7—18) I я,ном .

Для случая б) ток увеличится в несколько большей степени, так как

Предохранители обычно рассчитываются на ток не более (3—4) I ном , .поэтому в обоих случаях должны сгореть предохранители и двигатель остановится.

Момент, развиваемый двигателем при обрыве в цепи обмотки возбуждения, равен

М=k М ФI я =k М (0,03 — 0,05)Ф ном (7—18) I я,ном =(0,21— 0,9)М ном

Поэтому, если предохранители не сгорят в первом случае, двигатель остановится, так как момент, развиваемый двигателем, меньше момента сил сопротивления навалу, т.е. Мд (0,21— 0,9)М ном ном , и если двигатель не будет отключен, он выйдет из строя.

Во втором случае при отсутствии момента на валу частота вращения двигателя начнет увеличиваться и может достичь недопустимого значения – двигатель пойдет вразнос:

n 0 =U ном /k е Ф ном ; n′ 0 =U ном /k е (0,03 — 0,05)Ф ном ;

n′ 0 = n 0 /(0,03 — 0,05) ≈ (30— 20) n 0 . Ответ: 4.

Определить сопротивление, включенное в цепь якоря двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением, при котором двигатель имеет характеристику а (рис. 9.60). Сопротивление цепи r я + r в =0,3 Ом . Характеристики естественная (б) и искусственная с добавочным сопротивлением в цепи якоря 1,5 Ом (в) изображены на рис. 9.60. Указать правильный ответ.

1) 1 Ом. 2) 0,75 Ом. 3) 0,6 Ом. 4) не достаточно условий.

Уравнение естественной характеристики имеет вид:

n е =[U ном – I я( r я + r В )]/ k l Ф= n 0е -∆ n е

Уравнение искусственной характеристики

n И =[U ном – I я( r я + r В +r Д )]/ k е Ф= n 0И — ∆ n И

Если двигатель работает на естественной или искусственной характеристике с одинаковым током якоря, магнитные потоки двигателя будут иметь одинаковое значение, так как Ф В ≡ I В = I я .

Тогда ∆ n е / ∆ n И = ( r я + r В )/ ( r я + r В +r Д )

Из отношения ∆n е к ∆n И на искусственной характеристике а, например для тока

I я = 40 А , определяем ∆n е из ∆n е /(∆n е +400)=0,3/(0,3+ +1,5) , откуда ∆n е = 80 об/мин.

Из отношения ∆n е к ∆n И на искусственной характеристике а, например для тока

I я =40 А , определяем искомое сопротивление ∆n е /( ∆n е +200)=80/(80+200)=0,3(0,3+r Д ) , откуда r Д =0,75 Ом. Ответ: 2.

Определить частоту вращения и ЭДС якоря двигателя постоянного тока со смешанным возбуждением при токах якоря для двух случаев: а) I я =0,5I я , ном ; б) I я =I я , ном , если в цепь якоря включено добавочное сопротивление r Д =2 Ом. Данные двигателя:

Р ном = 9 кВт; n ном =900 об/мин; U ном =220 B; I ном =50 А; r я +r в =0,338+0,062=0,4 Ом. Естественная скоростная характеристика изображена на рис. 9.67. Указать неправильный ответ. 1) n а =860 об/мин. 2) Е а =160 В. 3) n б =420 об/мин. 4) Е б =100 В.

Решение 9-67. Электродвижущая сила якоря равна:

а) при I я =0,5I ном

Е а =U ном – I я( r я + r В +r Д )]= 220 — 25 (0,4 + 2) = 160 В ;

б) при I я =I ном ,

Е б = 220 — 50 (0,4 +2)= 100 В .

Уравнение электромеханической, естественной характеристики имеет вид

n е =[U ном – I я( r я + r В )]/ k e Ф

n И =[U ном – I я( r я + r В +r Д )]/ k e Ф

Если двигатель работает на естественной или искусственной характеристике с одинаковым током якоря, магнитные потоки двигателя будут иметь одинаковое значение, так как I посл =I; Ф≡ (Iw) п,о + (Iw) посл =(Iw) п,о +сI я , где (Iw) п,о —МДС параллельной обмотки возбуждения, которая от нагрузки не зависит.

Тогда из отношения уравнений для естественной и искусственной характеристик можно получить

n И = n е [U ном – I я( r я + r В +r Д )] / [U ном – I я( r я + r В )].

При I я = 0,5 I ном частота вращения на естественной характеристике (см. рис. 9.67) равна

n е = 1,25n ном = 1,25∙900 = 1125 об/мин ;

n а =n И = n е [U ном – I я( r я + r В +r Д )] / [U ном – I я( r я + r В )]= n е Е а / [U ном – I я( r я — r В )]=

=1125∙ 160/(220 – 25 ∙0,4)=860 об/мин.

При токе I я = I ном имеем n е = n ном = 900 об/мин;

n б =n И = n е Е б / [U ном – I ном( r я + r В )]=900 ∙100/(220 – 50 ∙0,5)=450 об/мин.

Генератор постоянного тока с независимым возбуждением приводится в движение асинхронным двигателем (рис. 9.73, а), механическая характеристика которого изображена на рис. 9.73, б. При нагрузке генератора 20 А напряжение на его выводах 220 В , а момент на валу асинхронного двигателя оказался равным номинальному значению. Определить напряжение при холостом ходе генератора ( I я = 0 ). Потерями мощности в генераторе пренебречь. Сопротивление якоря генератора r я =0,5 Ом. Номинальная частота вращения асинхронного двигателя n ном =920 об/мин . Указать правильный, ответ.

1) 230 В. 2) 240 В. 3) 220 В. 4) 250 В.

Электродвижущая сила генератора при нагрузке 20 А равна

Е=U – I я r я =220 + 20∙0,5 = 230 В .

При холостом ходе генератора нагрузки на валу двигателя не будет, его частота вращения и, следовательно, частота вращения генератора будут равны примерно частоте вращения магнитного потока асинхронного двигателя n=n 0 =1000 об/мин; определим ЭДС генератора:

при нагрузке E= k e Фn ном = ke Ф ∙920 = 230 В;

при холостом ходе E 0 = k e Фn 0 = ke Ф∙1000 ;

из отношения Е 0 к Е следует:

Е 0 = E n 0 / n 0 = 230∙1000/920 = 250 В.

Валы двух одинаковых двигателей постоянного тока Д 1 и Д 2 с независимым возбуждением с помощью кулачковых муфт К 1 и К 2 соединены с валом производственного механизма ПМ (рис. 9.74). Якоря двигателей соединены последовательно и включены в сеть с напряжением, в 2 раза большим номинального напряжения двигателей. Двигатели нагружены номинальным моментом и вращаются с номинальной частотой вращения. Как изменятся частоты вращения двигателей, если у муфты К 2 срежется шпонка и вал двигателя Д 2 потеряет связь с механизмом? Указать правильный ответ.

1) Частота вращения обоих двигателей уменьшится.

2) Частота вращения обоих двигателей увеличится.

3) Оба двигателя остановятся.

  1. Двигатель Д 1 остановится, частота вращения двигателя увеличится почти в 2 раза.

В условиях нормальной работы токи якорей равны:

I я =(2U ном – 2E)/2r я =(U ном – E)/r я =I ном .

Моменты, развиваемые двигателями, также были равны:

М Д1 =М Д2 =k М ФI ном .

Момент сопротивления распределялся поровну на каждый двигатель:

М С,Д1 =М С,Д2 = М=М С /2. Как только вал двигателя Д 2 потеряет механическую связь с механизмом, момент сил сопротивления на его валу исчезнет и его частота

вращения, как это вытекает из уравнения движения

Одновременно будет увеличиваться его ЭДС

Е Д2 = k е Фn Д2

и уменьшаться ток в цепи якорей двигателей. В результате момент, развиваемый двигателем Д 1 , будет уменьшаться и окажется меньше момента, создаваемого механизмом на его валу; частота вращения двигателя начнет уменьшаться, и двигатель постепенно остановится. Поскольку двигатель Д 2 оказался без нагрузки, он разгонится до частоты вращения, при которой ток в цепи якорей будет близок к нулю:

I я =(2U ном – E Д2 )/2r я =0,

Е Д2 == 2U ном = 2k e Фn 0 = k e Ф Д2 .

Таким образом, двигатель Д 2 будет вращаться с частотой, примерно в 2 раза большей частоты вращения идеального холостого хода. Ответ: 4.

Причинами использования в качестве двигателей электропровода двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением, а не с параллельным являются: а) возможность длительной их работы с номинальным моментом при длительном снижении напряжения в сети постоянного тока, б) независимость пускового момента от напряжения сети.

Два двигателя постоянного тока, один с последовательным, другой с параллельным возбуждением, имеют следующие паспортные данные:

Р ном = 60 кВт, U ном = 440 В, I ном =160 А, n ном = 960 об/мин. Сопротивление последовательной обмотки возбуждения . r в = 0,5r я . Зависимость магнитного потока от МДС обмотки возбуждения двигателей изображена на рис. 9.91.

Определить ток в цепи якоря, частоту вращения двигателей при моменте сил

сопротивления на валу М с =М ном , значение которого не зависит от частоты вращения, при их работе от сети с напряжением U =0,6U ном , а также значения максимально возможных моментов при этом напряжении, если значения пусковых токов I п =2,5I ном . Указать неправильный ответ. Двигатель с параллельным возбуждением: 1) I я =230 А. 2 ) n=562 об/мин. 3) М п =0,7 М п(Uном) .

Двигатель с последовательным возбуждением: 4) I я =160 А. 5) n=547 об/мин.

Решение 9-91. Сопротивление обмотки якоря

r я =∆P ном /2I ном 2 =(U ном I ном — P ном )/ 2I ном 2

Двигатель с последовательным возбуждением. Сопротивление обмотки последовательного возбуждения

r В = 0,5 r я =0,5∙0,137 =0,0685 Ом

при номинальном напряжении

М C =М ном =k М Ф ном I я,ном , I я,ном =(U ном – E ном )/(r я +r В )

при пониженном напряжении

М C =М′= k М Ф′I я , I я ′=(0,6U ном – E)/(r я +r В ).

Поскольку момент сил сопротивления на валу остался неизменным, , очевидно, что

Ф′=Ф ном , I я ′= I я,ном ,

Значение частоты вращения при U= 0,6 U ном можно определить из соотношения ЭДС

Е ном =U ном – I я,ном (r я + r В ) = k e Фn 1 = 440 — 160 (0,137+0,0685) = 407 В;

Е′ =0,6U ном – I я,ном (r я + r В ) = k e Фn′= 0,6∙440 — 160 (0,137 4-0,0685) = 231 В ,

n′= n 0 E′/E ном =960∙231/407=547 об/мин .

Пусковой, момент при U= U ном

М п,ном =k М Ф ном I′ я,п

М′ п =k е Ф ном I я,п

Двигатель с параллельным возбуждением. Ток возбуждения и МДС параллельной обмотки возбуждения при U= 0,6U ном составляют I B =0,6 I в,ном и (Iw)′ В =0,6 (Iw) В,ном ,

так как ток возбуждения пропорционален напряжению сети. Магнитный поток, соответствующий этой МДС, определяется из кривой Ф=(Iw) (см. рис. 9.91):

Ток якоря при U= 0,6U ном определяется из выражения

М С = М ном =k е Ф′ I′ я = k е Ф ном I я,ном ;

I′ я = I я,ном Ф ном /Ф′=160/0,7=230 А.

Значение частоты вращения определяется из соотношения ЭДС:

Е ном =U ном – I я,ном r я = k е Ф ном n ном = 440 – 160∙0,137 = 418 В;

Е′ =0,6U ном – I′ я r я = k е Ф′ n′=0,6∙440 – 230∙ 0,137 ==232,5 В ;

n′= n ном E′ Ф ном /E ном Ф′=960 ∙232,5/(418 ∙0,7)=762 об/мин

Источник