МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ЛЬВІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ Факультет Кафедра механіки та енергетики електротехнічних систем Практична робота з дисципліни “Електричні машини” 1. РОЗРАХУНОК ЕКСПЛУАТАЦІЙНИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАШИНИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ Варіант №28 1.1. Режим генератора 1.1.1. Розрахунок номінальних величин для генератора незалежного збудження Електрична принципова схема генератора незалежного збудження подана на рис. 1.1:
– опір навантаження; QF – автоматичний вимикач; РV – вольтметр; РА – амперметр; G – генератор; ОДП – обмотка додаткових полюсів;
– опір реостата кола збудження; НОЗ – незалежна обмотка збудження.
Рис. 1.1. Схема електрична принципова генератора незалежного збудження. Номінальний струм навантаження генератора
(1.1)
A.   ЕРС генератора на неробочому ході у відносних одиницях

 (1.2)  де
– спад напруги у колі якоря у відносних одиницях

В. (1.3)  
– спад напруги на щітках (
на одну пару полюсів);
– зменшення ЕРС за рахунок розмагнічувальної дії поперечної реакції якоря

(1.4)  
– сумарний опір обмоток якоря і додаткових полюсів за робочої температури 75° С

Ом. (1.5)  За вхідними даними будується характеристика неробочого ходу
машини постійного струму (додаток А). Опір обмотки збудження за робочої температури 75° С

Ом. (1.6)  Номінальний струм збудження

А. (1.7)  1.1.2. Побудова характеристичного трикутника для генератора незалежного збудження Графічні побудови для отримання характеристичного трикутника та розрахунок номінальних величин генератора здійснюють у такій послідовності: 1) будують характеристику неробочого ходу генератора у відносних одиницях
(додаток А); 2) на осі ординат ЕРС відкладають значення
, яке розраховане за формулою (1.2); 3) провівши пряму з точки
паралельно осі абсцис
до перетину з характеристикою неробочого ходу, отримуємо точку К; 4) опустивши перпендикуляр з точки К на вісь
, отримуємо відносне значення
номінального струму збудження; 5) розраховуємо базове значення струму збудження генератора

А. (1.8)  6) на осі ординат відкладаємо відносне значення номінальної напруги
7) провівши паралельно до осі абсцис
пряму з точки
до перетину з перпендикуляром, якому відповідає
отримуємо точку С; 8) з точки С відкладаємо відрізок
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. Характеристики неробочого ходу та кола збудження показані в додатку А. 1.1.3. Розрахунок струму збудження, необхідного для компенсації розмагнічувальної дії поперечної реакції якоря Катет АВ трикутника ABC (додаток А) характеризує струм збудження у відносних одиницях, необхідний для компенсації розмагнічувальної дії поперечної реакції якоря
(1.9)  звідки реальне значення струму збудження, необхідного для компенсації реакції якоря
(1.10)  Провівши пряму від початку системи координат через точку С, отримуємо характеристику кола збудження
Із точки Б перетину характеристики неробочого ходу
з характеристикою
проводимо пряму до перетину з віссю ординат, у результаті чого отримуємо ЕРС генератора паралельного збудження
Схема електрична принципова цього генератора подана на рис. 1.3, де ШОЗ – шунтова обмотка збудження. Номінальні зміни напруг генераторів незалежного
і паралельного
збудження:

В. (1.11)  
(1.12)  
Рис. 1.3. Схема електрична принципова генератора паралельного збудження. ЕРС генератора за номінального навантаження

. (1.13)  1.1.4. Розрахунок втрат і ККД генератора паралельного збудження Втрати на збудження (excitation losses)

. (1.14)  Постійні втрати (constant losses)

. (1.15)  де
– магнітні втрати;
– механічні втрати. Номінальний струм якоря

А. (1.16)  Втрати в колі якоря в номінальному режимі

. (1.17)  Додаткові втрати (additional losses) у номінальному режимі

. (1.18)  Змінні втрати (variable losses) у машині в номінальному режимі

. (1.19)  Сумарні втрати в машині у номінальному режимі

. (1.20)  Підведена до генератора номінальна потужність

Вт. (1.21)  Номінальний ККД

. (1.22)  Коефіцієнт навантаження (load factor), за якого


. (1.23)  а корисна потужність при цьому

Вт. (1.24)  Максимальний ККД

. (1.25)   1.2. Режим двигуна 1.2.1. Розрахунок номінальних параметрів двигуна Схеми електричні двигунів постійного струму різного типу збудження (незалежного, паралельного і послідовного) подані на рис. 1.4, на якому СОЗ – серієсна обмотка збудження, М - двигун.
Рис. 1.4. Схеми двигунів постійного струму з незалежним (а), паралельним (б)і послідовним (в) збудженнями. Конструктивні сталі машини

. (1.26)  

. (1.27)  де
– кількість пар головних полюсів;
– кількість активних провідників обмотки якоря;
– кількість паралельних віток обмотки якоря. Номінальний струм
, що споживається двигуном з мережі,

А.  (1.28)   Номінальний струм збудження для двигуна незалежного збудження

А. (1.29)  де
– номінальна напруга збудження; паралельного збудження

А. (1.30)  послідовного збудження:
(1.31)  Номінальний струм якоря двигуна незалежного та послідовного збудження
(1.32)  паралельного збудження

А. (1.33)  Повний опір кола якоря за 20° С

(1.34)  де
– перехідний опір щіткових контактів за 20° С;

(1.35)  Повний опір якірного кола за робочої температури 75°С

(1.36)  ЕРС двигуна в номінальному режимі

(1.37)  Номінальна частота обертання двигуна

(1.38)   Номінальний магнітний потік

(1.39)  Номінальний обертовий момент

(1.40)   1.2.2. Розрахунок і побудова природної механічної характеристики. 1.2.2.1. Двигун паралельного збудження Природна механічна характеристика
двигуна постійного струму паралельного збудження
(1.41)

  Характеристика
двигуна паралельного збудження показана в додатку Б. 1.2.2.2. Двигун послідовного збудження Природна механічна характеристика
двигуна постійного струму послідовного збудження



 (1.42)  де
– коефіцієнт пропорційності магнітного потоку

 (1.43)   Для двигуна послідовного збудження -
Характеристика
двигуна послідовного збудження показана в додатку В. 1.2.2.3. Двигун незалежного збудження Природна механічна характеристика
двигуна постійного струму незалежного збудження
(1.44)
  
(1.43)
де
визначається за (3.29). Характеристика
двигуна незалежного збудження показана в додатку Г. 1.2.3. Розрахунок та побудова механічних характеристик за різних способів регулювання частоти обертання двигуна За регулювання напруги живлення двигуна потрібно у виразі природної механічної характеристики (для двигуна паралельного збудження – (1.41), для двигуна послідовного збудження – (1.42), для двигуна незалежного збудження – (1.44) замість номінальної
напруги взяти напруги:



1. Механічні характеристики двигуна паралельного збудження за регулювання напруги живлення.
(1.41)

Механічні характеристики двигуна паралельного збудження за регулювання напруги живлення показано в додатку Д. 2. Механічні характеристики двигуна послідовного збудження за регулювання напруги живлення.
(1.42)







Механічні характеристики двигуна послідовного збудження за регулювання напруги живлення показано в додатку Е. 3. Механічні характеристики двигуна незалежного збудження за регулювання напруги живлення.
(1.44)
Механічні характеристики двигуна незалежного збудження за регулювання напруги живлення показані в додатку Є. Під час регулювання магнітного потоку потрібно у виразі природної механічної характеристики для двигуна паралельного збудження (1.41) замість
взяти магнітні потоки


для двигуна послідовного збудження у (1.42) та двигуна незалежного збудження у (1.44) замість
взяти коефіцієнти магнітного потоку


що відповідають магнітним потокам
1. Механічні характеристики двигуна паралельного збудження за регулювання магнітного потоку.
(1.41)

Механічні характеристики двигуна паралельного збудження за регулювання магнітного потоку показані в додатку З. 2. Механічні характеристики двигуна послідовного збудження за регулювання магнітного потоку.
(1.42)





Механічні характеристики двигуна послідовного збудження за регулювання магнітного потоку показані в додатку І. 3. Механічні характеристики двигуна незалежного збудження за регулювання магнітного потоку.
(1.44)
Механічні характеристики двигуна незалежного збудження за регулювання магнітного потоку показані в додатку К. Під час регулювання опору в колі якоря потрібно у виразі природної механічної характеристики для двигуна паралельного збудження (1.41) та двигуна послідовного збудження (1.42) замість
взяти опори якірного кола



а двигуна незалежного збудження у виразі (1.44) замість
опори




1. Механічні характеристики двигуна паралельного збудження за регулювання опору в колі якоря.
(1.41)

Механічні характеристики двигуна паралельного збудження за регулювання опору в колі якоря показані в додатку Л. 2. Механічні характеристики двигуна послідовного збудження за регулювання опору в колі якоря .
(1.42)









Механічні характеристики двигуна послідовного збудження за регулювання опору в колі якоря показано в додатку М. 3. Механічні характеристики двигуна незалежного збудження за регулювання опору в колі якоря .
(1.44)
Механічні характеристики двигуна незалежного збудження за регулювання опору в колі якоря показані в додатку Н.