Меню

Расчетные работы по машинам постоянного тока

элтех 5 сем / расчетные задания / дз 1 мпт / расчетное задание МПТ

ТЕМА 1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Задание № 1. В соответствии с Вашим вариантом задания (табл. 1, столбцы 2, 3, 4) начертите эскиз поперечного разреза двухполюсной машины постоянного тока и покажите на нем положение северного и южного полюсов, направление вращения якоря, магнитные линии потока полюсов, направление ЭДС и тока в проводниках якоря («кресты» или «точки»).

Задание № 2. Ответьте подробно в письменном виде на три контрольных вопроса. Номера вопросов Вашего варианта указаны в табл.1 столбец 5.

Принятые сокращения: МПТ – машина постоянного тока, ГПТ – генератор постоянного тока, ДПТ – двигатель постоянного тока.

1. Начертите график мгновенных значений ЭДС в проводнике вращающегося якоря за время одного оборота вала для двухполюсного ГПТ. Поясните, как в ГПТ получается на щетках постоянное напряжение.

2. Докажите, что ЭДС в проводниках якоря ГПТ изменяется во времени,

а напряжение между щетками — постоянное.

3. Какие условия самовозбуждения ГПТ параллельного возбуждения? Что нужно сделать, если при выведенном реостате возбуждения генератор не возбудился?

4. Как и почему изменится ЭДС якоря двухполюсного ГПТ, если щетки

сдвинуть с геометрической нейтрали на угол 90?

5. Как и почему изменится электромагнитный момент двухполюсного ДПТ, если щетки сдвинуть с геометрической нейтрали на угол 90?

6. Почему магнитная цепь МПТ имеет участки из массивного и шихтованного материалов?

7. Сравните ЭДС между щетками, соединенными с проводниками обмотки якоря, расположенными на геометрических нейтралях и под серединами полюсов.

8. Докажите, что электромагнитный момент МПТ в двигательном и генераторном режимах имеет различные знаки по отношению к направлению вращения якоря.

9. Докажите, что ЭДС якоря МПТ в двигательном и генераторном режимах имеет различные направления по отношению к току якоря.

10. Начертите схему включения обмоток МПТ со смешанным возбуждением. Покажите расположение обмоток возбуждения на эскизе

магнитной цепи машины. Каковы принципиальные различия в конструктивном исполнении параллельной и последовательной обмоток возбуждения?

11. Как можно регулировать в широких пределах величину магнитного потока возбуждения МПТ? Как можно изменить на противоположное направление магнитных силовых линий?

12. На схемах замещения цепи якоря ГПТ и ДПТ независимого возбуждения покажите направления напряжения, ЭДС и тока якоря. Запишите уравнения электрического состояния цепи якоря.

13. Проанализируйте, как изменение полярности напряжения, подводимого к обмотке возбуждения ГПТ независимого возбуждения, повлияет на величину и направление электромагнитного момента, тока и ЭДС якоря.

14. Рассмотрите процесс преобразования энергии в генераторном и двигательном режимах. Для обоих режимов запишите баланс мощности.

15. Начертите и обоснуйте вид характеристики холостого хода ГПТ.

16. Изобразите на одном графике внешние характеристики ГПТ независимого и параллельного возбуждений. Объясните их различие.

17. Изобразите на одном графике внешние характеристики ГПТ смешанного возбуждения при согласном и встречном включении обмоток. Объясните их различие.

18. Как можно изменить полярность напряжения ГПТ независимого возбуждения?

19. Как изменится характеристика холостого хода ГПТ независимого возбуждения, если частота вращения приводного двигателя уменьшится в 2 раза по сравнению с номинальной? К каким последствиям может привести такое уменьшение частоты вращения в ГПТ параллельного возбуждения?

20. Как надо включить обмотки возбуждения ГПТ смешанного возбуждения, чтобы уменьшить влияние тока нагрузки на напряжение генератора. Начертите схему включения обмоток генератора и его внешнюю характеристику.

21. Начертите схему ГПТ независимого возбуждения и его внешнюю характеристику. Объясните, как можно исключить влияние тока нагрузки на напряжение генератора.

22. Изобразите внешнюю характеристику ГПТ независимого возбуждения. Покажите, как она изменится, если:

а) уменьшилась частота вращения первичного двигателя; б) увеличился ток возбуждения; в) возросло сопротивление обмотки якоря.

23. Как изменяются напряжение и ток возбуждения ГПТ параллельного возбуждения с ростом тока нагрузки? Изобразите его внешнюю характеристику. Объясните, как можно обеспечить независимость напряжения на зажимах генератора от тока нагрузки.

24. Генератор какого способа возбуждения можно использовать в качестве тахогенератора и как с его помощью определить частоту вращения якоря?

25. Объясните, можно ли изменить полярность щеток ГПТ параллельного возбуждения, если при том же направлении вращения якоря пересоединить концы обмотки возбуждения? Рассмотрите этот случай для генератора независимого возбуждения.

Читайте также:  Амперметр с внутренним сопротивлением 2 ом показывает силу тока

26. Начертите схемы ГПТ независимого и параллельного возбуждений, покажите условно-положительные направления U, I и Е . Почему при одном и том же токе нагрузки напряжение генератора параллельного возбуждения ниже, чем при независимом возбуждении?

27. Начертите и обоснуйте вид внешних характеристик ГПТ независимого возбуждения при различных значениях тока возбуждения.

28. Объясните процесс самовозбуждения ГПТ параллельного возбуждения. Докажите, что уменьшение частоты вращения приводного двигателя может привести к отсутствию самовозбуждения.

29. Рассмотрите процесс преобразования энергии в генераторном режиме. Запишите баланс мощности.

30. Начертите и обоснуйте вид внешних характеристик ГПТ независимого возбуждения при различных значениях сопротивления якорной цепи.

31. Проанализируйте, как уменьшение тормозного момента на валу ДПТ независимого возбуждения повлияет на частоту вращения якоря, а также на величины ЭДС и тока якоря.

32. Изобразите схемы ДПТ параллельного и независимого возбуждений. Используя эти схемы и эскиз поперечного разреза машины, рассмотрите возможные способы реверсирования двигателей.

33. Проанализируйте, как увеличение регулировочного сопротивления в цепи якоря ДПТ независимого возбуждения повлияет на частоту вращения, а также на величины ЭДС и тока якоря, если момент нагрузки на валу остается постоянным.

34. Проанализируйте, как уменьшение напряжения на якоре повлияет на частоту вращения и на величины ЭДС и тока якоря ДПТ независимого возбуждения, если момент нагрузки на валу остается постоянным.

35. Какое назначение имеет пусковой реостат? Проанализируйте, что может произойти, если при пуске ДПТ независимого возбуждения с помощью пускового реостата резко перевести движок пускового реостата из положения «стоп» в положение «ход».

36. Сравните условия пуска ДПТ независимого возбуждения в двух случаях:

а) пуск при номинальном токе возбуждения; б) пуск при пониженном токе возбуждения.

В обоих случаях сравните величины пусковых токов и моментов, а также частот вращения в установившемся режиме.

37. Проанализируйте, как увеличение регулировочного сопротивления в цепи возбуждения ДПТ независимого возбуждения повлияет на частоту вращения, а также на величины ЭДС и тока якоря, если момент нагрузки на валу меньше номинального и остается постоянным.

38. Сравните механические характеристики ДПТ параллельного, последовательного и смешанного (с согласным включением обмоток) возбуждений. Двигатели какого способа возбуждения обладают «жесткими» характеристиками?

39. Изобразите график тока якоря ДПТ независимого возбуждения от момента нагрузки. Как изменится этот график при введении регулировочного реостата в цепь якоря? В цепь возбуждения?

40. Поясните свойство саморегулирования ДПТ параллельного возбуждения при увеличении момента нагрузки.

41. Начертите механические характеристики ДПТ параллельного возбуждения при трех возможных способах регулирования частоты вращения и объясните их вид.

42. Зависит ли ток якоря ДПТ независимого возбуждения при неизменном моменте нагрузки:

а) от величины напряжения сети; б) от потока возбуждения; в) от сопротивления цепи якоря?

43. Зависит ли ток якоря ДПТ параллельного возбуждения при неизменном моменте нагрузки:

а) от величины напряжения сети; б) от сопротивления цепи возбуждения; в) от сопротивления цепи якоря?

44. От чего зависит частота вращения при холостом ходе ДПТ независимого возбуждения? Как она изменяется при трех возможных способах регулирования частоты вращения?

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Источник

Практическая работа №9 Расчет основных характеристик машин постоянного тока
учебно-методический материал

Практическая работа №9

Тема: «Расчет основных характеристик машин постоянного тока».

Цель работы: рассчитать основные параметры двигателя постоянного тока.

Рисунок 10.1 — Машина постоянного тока:

1—вал; 2—передний подшипниковый щит; 3—коллектор;

4—щеткодержатель;

5— сердечник якоря с обмоткой;

6— сердечник главного полюса;

7— полюсная катушка; 8 — станина; 9 — задний подшипниковый щит;

10—вентилятор; 11—лапы; 12 — подшипник

Электрическая машина постоянного тока состоит из статора, якоря, коллектора, щеткодержателя и подшипниковых щитов (рисунок 10.1). Статор состоит из станины (корпуса), главных и добавочных полюсов, которые имеют обмотки возбуждения. Эту неподвижную часть машины иногда называют индуктором. Главное его назначение — создание магнитного потока. Станина изготавливается из стали, к ней болтами крепятся главные и добавочные полюса, а также подшипниковые щиты. Сверху на станине имеются кольца для транспортирования, снизу — лапы для крепления машины к фундаменту. Главные полюса машины набираются из листов электротехнической стали толщиной 0,5 -1 мм с целью уменьшения потерь, которые возникают из-за пульсаций магнитного поля полюсов в воздушном зазоре под полюсами.

Читайте также:  Какие есть типы генераторов постоянного тока

На сердечник надевают обмотку возбуждения, по которой проходит ток, создавая магнитный поток. Обмотка возбуждения наматывается на металлический каркас, оклеенный электрокартоном (в больших машинах), или размещается на изолированном электрокартоном сердечнике (малые машины). Для лучшего охлаждения катушку делят на несколько частей, между которыми оставляют вентиляционные каналы. Добавочные полюса устанавливаются между главными. Они служат для улучшения коммутации. Их обмотки включаются последовательно в цепь якоря, поэтому проводники обмотки имеют большое сечение.

Якорь машины постоянного тока состоит из вала, сердечника, обмотки и коллектора. Сердечник якоря собирается из штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм и спрессовывается с обеих сторон с помощью нажимных шайб.

Схема и параметры двигателя параллельного возбуждения

Я – обмотка якоря двигателя;

ОВ – обмотка возбуждения двигателя;

RРОВ – сопротивление для изменения тока в обмотке возбуждения;

RП – пусковой реостат.

Рисунок 10.2 – Схема двигателя параллельного возбуждения

1 Напряжение сети, подведенное к двигателю –U, В;

2 Сопротивление обмотки якоря двигателя –RЯ, Ом;

3 Сопротивление обмотки возбуждения –RВ, Ом;

4 Номинальная частота вращения якоря двигателя –nН, об/мин;

5 Противо-ЭДС (Е), которая индуктируется в обмотке якоря при его вращении в магнитном поле с номинальной частотой;

6 Ток в обмотке якоря

7 Ток в обмотке возбуждения

8 Номинальный ток, потребляемый двигателем из сети

9 Мощность, потребляемая двигателем из сети

10 Потери мощности в двигателе — ∆Р, Вт

11 Полезная мощность двигателя

12 Коэффициент полезного действия двигателя

13 Вращающий момент двигателя

14 В момент включения двигателя под напряжение при n = 0 противо-ЭДС E обмотке якоря не индуктируется и ток в ней может достигнуть значения, многократно превышающего номинальный ток.

Для ограничения пускового тока в цепь обмотки якоря вводится пусковое сопротивление , которое по мере увеличения частоты вращения постепенно уменьшается. При номинальной частоте пусковое сопротивление RП = 0.

В практической работе определить из условия увеличения пускового тока по сравнению с номинальным в 1,5 раза

Порядок выполнения расчета

1 Выписать исходные данные (таблица 10.1) согласно варианту и вычертить схему включения двигателя постоянного тока в цепь (рисунок 10.2).

Источник



Расчетные формулы параметров машин постоянного тока

В таблице 1 представлены расчетные формулы для определения основных параметров машин постоянного тока.

В данной таблице собраны все формулы, которые касаются расчета параметров машин постоянного тока.

Таблица 1 — Расчетные формулы для определения основных параметров машин постоянного тока

Мощность, кВт

Ток генератора и двигателя, А

Внешнее напряжение, В

ЭДС, В

Сопротивление якорной цепи, Ом

Ориентировочной значение сопротивления цепи якоря, Ом

КПД двигателя и генератора

Суммарные потери, кВт

Переменные потери

Номинальный вращающий момент, кГм

Расчетные коэффициенты для двигателя параллельного возбуждения

Скоростная характеристика двигателя

Искусственные скоростные характеристики

1. Справочная книга электрика. В.И. Григорьева, 2004 г.

Поделиться в социальных сетях

Если вы нашли ответ на свой вопрос и у вас есть желание отблагодарить автора статьи за его труд, можете воспользоваться платформой для перевода средств «WebMoney Funding» .

Данный проект поддерживается и развивается исключительно на средства от добровольных пожертвований.

Проявив лояльность к сайту, Вы можете перечислить любую сумму денег, тем самым вы поможете улучшить данный сайт, повысить регулярность появления новых интересных статей и оплатить регулярные расходы, такие как: оплата хостинга, доменного имени, SSL-сертификата, зарплата нашим авторам.

Выбор устройства от импульсных перенапряжений

Выбор устройства от импульсных перенапряжений (УЗИП) необходимо осуществлять в соответствии с.

Расчетные формулы расчета потерь напряжения

Представляю вашему вниманию таблицу с расчетными формулами, которые используются при расчете потерь.

Выбор опорных изоляторов для шинного моста 10 кВ

В данном примере требуется выбрать опорные изоляторы для раннее выбранных сборных шин 10 кВ. Исходные.

Расчет осветительной сети при двухстороннем питании

В данном примере требуется определить максимальные потери напряжения в нормальном и аварийном режимах в.

Выбор напряжения конденсатора для конденсаторного двигателя

Выбор напряжения конденсатора для конденсаторного двигателя является не менее важным, чем определение.

Отправляя сообщение, Вы разрешаете сбор и обработку персональных данных.
Политика конфиденциальности.

Источник

Методическое руководство по расчету машины постоянного тока (МПТ)

Министерство образования Российской Федерации

Пермский государственный технический университет

РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВНИЕ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА

Утверждено Редакционно-издательским советом

университета в качестве учебно-методического

пособия по курсовому проектированию

канд. техн. наук, доц. А.И. Судаков

Б44 Расчет и проектирование электрических машин постоянного тока малой мощности: Учебно-метод. пособие по курсовому проектированию / Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 2000. 72 с.

Изложены методы расчета геометрии конструктивных элементов, параметров и рабочих характеристик машин постоянного тока, выполняемые вручную и на ЭВМ. Приведена методика расчета оптимальных размеров магнита постоянного тока для возбуждения машин, а также упрощенный тепловой расчет. Теоретические вопросы проиллюстрированы примерами расчета.

Читайте также:  Метод комплексных амплитуд для расчета цепи переменного тока

Предназначено для студентов заочных отделений вузов специальности “Электромеханика”, занимающихся изучением вопросов проектирования электрических машин.

технический университет, 2000

Проектирование электрических машин (ЭМ) включает расчёт и конструирование. Расчёт машины представляет математически неопределённую задачу т.к. число неизвестных подлежащих определению превышает число уравнений. Поэтому в процессе расчёта приходится задаваться некоторыми величинами используя опыт проектирования подобных машин и экспериментальные данные. В процессе расчёта как правило рассматривают несколько вариантов окончательно принимая наиболее выгодный.

Проектирование электрических машин включает в себя следующие этапы:

Составление технического задания. Выясняются основные требования предъявляемые заказчиком к электрической машине соответствие техническим условиям или стандартам если таковые имеются.

Предварительный расчёт основных размеров электрической машины и их соответствие техническому заданию.

Предварительный расчёт характеристик машины и оценка её нагрева. Анализируются результаты расчётов различных вариантов и производится выбор наиболее соответствующего выбранному критерия оптимальности.

Уточнение конструкции электрической машины исходя из результатов предыдущего этапа. Полученные материалы являются основой для составления эскизного проекта машины.

Изготовление и испытание опытных образцов электрической машины.

Корректировка расчётов размеров и параметров машины с учётом результатов испытаний и составление технического проекта.

Выпуск опытной партии электрических машин и составление соответствующей технической документации.

Одновременно с указанными этапами работы производится разработка технологической документации определяются требования к используемым материалам и комплектующим изделиям. При этом технологический отдел конструкторского бюро осуществляет привязку технологического процесса к существующему оборудованию или разрабатывает задание на технологическое оборудование.

Результаты расчёта ЭМ достаточно хорошо согласуются с опытом лишь при проектировании машин средней и большой мощностей. В этом случае расхождение расчётных и экспериментальных данных в среднем не превышает 10%. Для машин малой мощности эти погрешности значительно больше и расхождение между расчётными и опытными данными может достигать 40% .

Исходными данными для проектирования являются следующие данные: полезная мощность Рн Вт; номинальное напряжение Uн В; частота вращения nн об/мин; способ возбуждения  последовательное параллельное постоянные магниты; режим работы  продолжительный кратковременный повторно-кратковременный; исполнение  закрытое защищённое.

Расчётный формуляр проектируемой машины должен содержать: исходные данные для проектирования данные расчётов и графическую часть. Последняя включает в себя общий вид и разрез машины эскиз листа статора и якоря эскиз паза в разрезе с обмоткой и изоляцией развёрнутую схему обмотки якоря рабочие характеристики ЭМ. Расчёт габаритов параметров и величин характеризующих МПТ производится с использованием системы СИ.

1. ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ МАШИНЫ

Для уменьшения магнитных потерь магнитопровод якоря МПТ малой мощности набирается из штампованных листов электротехнической стали толщиной 02 035 и 05 мм. Размеры якоря определяются мощностью машины частотой вращения и режимом её работы.

Для определения размеров якоря используют расчётную (электромагнитную) мощность которая зависит от ЭДС обмотки якоря.

Для двигателя постоянного тока

где Е, a ЭДС и ток якорной обмотки;

U  напряжение, подводимое к двигателю;

Uщ падение напряжения в щётках;

Рн номинальная мощность двигателя;

н номинальный КПД двигателя;

Рм Рщ потери в якорной цепи и щётках двигателя при номинальном токе.

Потери в обмотке якоря и щётках для длительного режима можно принять равными 2/3 общих потерь двигателя:

где Р суммарные потери двигателя.

В этом случае расчётная мощность двигателя определяется следующим выражением:

В электродвигателях повторно-кратковременного или кратковременного режимов работы потери в меди обмотки и щётках составляют в среднем около 34 общих потерь. Поэтому для определения расчётной мощности используется формула

В генераторах постоянного тока продолжительного режима потери в обмотке якоря и щётках составляют в среднем около половины общих потерь. Расчётная мощность для этих машин может быть рассчитана по формуле

где в ток возбуждения генератора.

Это выражение обычно преобразовывают к виду

Значения КПД двигателя и генератора в зависимости от мощности и режима работы представлены в табл. 1.

Источник