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.

Общие сведения

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.

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

IН=IЯ+IB, А (10.3)

9 Мощность, потребляемая двигателем из сети

Р1 = U·IН, Вт (10.4)

10 Потери мощности в двигателе - ∆Р, Вт

11 Полезная мощность двигателя

Р2 = Р1 - ∆P, Вт (10.5)

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 RП, которое по мере увеличения частоты вращения постепенно уменьшается. При номинальной частоте nН пусковое сопротивление RП = 0.

В практической работе RП определить из условия увеличения пускового тока IП 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).

Таблица 10.1 – Исходные данные для расчета

2 Ознакомиться с параметрами двигателя постоянного тока параллельного возбуждения. 

3 Выполнить расчет неизвестных параметров, отмеченных в таблице 10.1 прочерками.

4 В заключении пояснить, на действии какого закона основан принцип работы электродвигателя; указать назначение основных частей двигателя.

Пример расчета

Дано:

-сопротивление обмотки возбуждения RВ=44 Ом;

-напряжение, подведенное к двигателю U=220 В;

-противоЭДС Е=210 В;

-номинальная частота вращения якоря двигателя nН=520 об/мин;

-номинальный ток, потребляемый двигателем из сети IН=240 А;

-коэффициент полезного действия двигателя η=0,9.

Определить:

-ток возбуждения и ток якоря;

-сопротивление обмотки якоря;

-потребляемую мощность;

-полезную мощность;

-потери мощности в двигателе;

-мощность электрических потерь на нагрев;

-вращающий момент;

-пусковое сопротивление.

Порядок расчета

1 Ток в обмотке возбуждения двигателя

2 Ток в обмотке якоря

IЯ = IН – IВ = 240 – 5 = 235 А

3 Сопротивление обмотки якоря двигателя

4 Потребляемая двигателем мощность

Р1 = U IН = 220·240 = 52800 Вт = 52,8 кВт

5 Полезная мощность двигателя

Р2 = Р1·ɳ = 52800·0,9 =47520 Вт = 47,52 кВт

6 Суммарные потери мощности в двигателе

∆Р = Р1 – Р2 = 52,8 – 47,52 = 5,28 кВт

7 Мощность электрических потерь на нагрев обмотки якоря и обмотки возбуждения

∆РЭЛ =IЯ2 ·RЯ + IВ2 ·RВ = 2352·0,0426 + 52·44 = 3452,6 Вт = 3,45 кВт

8 Вращающий момент двигателя

9 Чтобы в момент включения ток двигателя был не более чем в полтора раза больше номинального, необходимо последовательно с обмоткой якоря включить пусковое сопротивление

Содержание отчета

1 Тема и цель занятия.

2 Задание.

3 Исходные данные.

4 Схема включения двигателя в цепь.

5 Расчетная часть.

6 Вывод.

Контрольные вопросы

1 Поясните принцип работы двигателя постоянного тока.

2 Поясните назначение основных узлов двигателя постоянного тока.