Двигун постійного струму
Основні параметри, які характеризують роботу двигуна постійного струму, це: корисна механічна потужність на валу Р2; напруга на затискачах U; ККД двигуна η; номінальна швидкість обертання nном; опори обмотки якоря Rя та обмотки збудження Rз.
Рівняння електричного стану кола якоря:
U = Е + ІяRя. (8.5)
Швидкість обертання двигуна:
(8.6)
де n0 = U/СЕФ – швидкість обертання якоря в режимі холостого ходу; Δn – зменшення швидкості за рахунок зростання корисного моменту на валу та зростання струму Ія.
При безпосередньому пуску двигуна (t = 0, n = 0, Е = 0) пусковий струм Іяп значно перевищує номінальний струм Ія ном:
Іяп = U/ Rя= (10 
20)Ія ном. (8.7)
Для обмеження пускового струму в межах (1,5 3)Ія ном послідовно з обмоткою якоря вмикають пусковий реостат Rп:
(1,5 3)Ія ном = U/(Rя + Rп), (8.8)
звідки,
Rп = [U/(1,5 3)Ія ном] – Rя. (8.9)
Для двигуна з паралельним збудженням
Ін = Ія + Із. (8.10)
Корисний момент на валу двигуна
М2 = Р2nном/9550. (8.11)
Залежність n = ƒ(М2) називається механічною характеристикою двигуна.
Варіанти та чисельні значення завдань до теми
«Електричні машини постійного струму»
Завдання 8.1
| Для електричного двигуна постійного струму з паралельним збудженням визначити швидкість обертання якоря при холостому ході, швидкість обертання якоря при номінальному моменті на валу і вмиканні в коло якоря додаткового опору Rд = mRя. |
| Відомі параметри до завдання 8.1 | Номер варіанта | |||||||||
| Uном, В | ||||||||||
| Рном, кВт | 1,5 | 2,2 | 3,2 | 4,5 | ||||||
| nном, об./хв | ||||||||||
| ηном, % | 78,5 | 82,5 | 83,5 | 86,5 | 84,5 | |||||
| Rя, Ом | 1,2 | 0,8 | 0,48 | 0,34 | 0,23 | 0,62 | 0,44 | 0,31 | 0,21 | 0,16 |
| Rз, Ом | ||||||||||
| m | 2,5 | 1,5 | 2,5 | 1,5 |
Завдання 8.2
| Для двигуна з паралельним збудженням номінальна напруга Uном, номінальна потужність Рном. Втрати потужності в колі якоря ΔРя і в колі збудження ΔРз вказані у відсотках від споживчої потужності двигуна Р1. Визначити: струм у колі збудження; номінальний струм якоря; значення пускового струму при безпосередньому пуску; номінальний момент; опори обмоток якоря і збудження; швидкість обертання в режимі ідеального холостого ходу. |
| Відомі параметри до завдання 8.2 | Номер варіанта | |||||||||
| Uном, В | ||||||||||
| Рном, кВт | 6,6 | 4,4 | 2,5 | |||||||
| ΔРя, % | 5,2 | 6,2 | 6,2 | 6,5 | 5,8 | 5,3 | 5,4 | 5,3 | ||
| ΔРз, % | 4,8 | 4,8 | 4,2 | 4,1 | 4,8 | 4,8 | 4,4 | 4,2 | 4.5 | 4,1 |
| nном, об./хв | ||||||||||
| ηном, % | 86,5 | 82,2 | 85,5 | 84,5 | 85,5 | 85,8 | 86,5 |
Завдання 8.3
| Для генератора постійного струму з паралельним збудженням визначити ЕРС генератора та спад напруги при номінальному навантаженні. Побудувати зовнішню характеристику генератора. |
| Відомі параметри до завдання 8.3 | Номер варіанта | |||||||||
| Р2ном, кВт | ||||||||||
| Uном, В | ||||||||||
| Rя, Ом | 0,02 | 0,025 | 0,018 | 0,016 | 0,018 | 0,02 | 0,025 | 0,018 | 0,014 | 0,012 |
| Rз, Ом |
Завдання 8.4
| Для двигуна постійного струму з паралельним збудженням, тип якого вказаний нижче, визначити: значення пускового струму при безпосередньому пуску; величину опору пускового реостата, який потрібен для обмеження пускового струму до Іп = кІяном; номінальний момент. Накреслити схему двигуна з пусковим реостатом. Номінальні параметри двигуна вибрати з додатка 3. |
| Відомі параметри до завдання 8.4 | Номер варіанта | ||||
| Тип двигуна | 2ПН90М | 2ПН90L | 2ПН100М | 2ПН112М | 2ПН112 L |
| к | 1,5 | 2,5 | 3,5 | ||
| Номер варіанта | |||||
| Тип двигуна | 2ПН132М | 2ПН160М | 2ПН160L | 2ПН180М | 2ПН280М |
| к | 1,5 | 2,5 | 3,5 |
Завдання 8.5
| Електродвигун постійного струму з паралельним збудженням має номінальну напругу 220 В. Струм збудження дорівнює Із(%) від номінального струму. Потужність втрат у колі якоря при номінальному навантаженні складає 50% від загальних втрат двигуна. Побудувати залежності М, n, η = ƒ(Ія) в загальній системі координат. |
| Відомі параметри до завдання 8.5 | Номер варіанта | |||||||||
| Рном, кВт | 2,2 | 3.2 | 4,5 | |||||||
| nном, об./хв | ||||||||||
| ηном, % | 83,5 | 86,5 | 83,7 | 85,5 | 83,9 | 87,2 | ||||
| Із, % |
Завдання 8.6
Для електродвигуна постійного струму відомі його номінальні параметри. Визначити: струм, який споживає двигун із мережі при номінальному навантаженні; номінальний момент на валу; пусковий опір, який потрібний для обмеження пускового струму до mІяном. Розрахувати швидкість обертання якоря при умові, що струм якоря номінальний, а в коло збудження ввімкнений додатковий опір, який збільшує Rз на 20%.
Для розв’язання завдання скористатися залежністю Ф(%) = ƒ(Із%). За 100% прийняті номінальні значення магнітного потоку і струму збудження.
|
| Відомі параметри до завдання 8.6 | Номер варіанта | |||||||||
| Uном, В | ||||||||||
| Рном, кВт | 1,5 | 2,2 | 3.2 | 4,5 | ||||||
| nном, об./хв | ||||||||||
| ηном, % | 78,5 | 82,5 | 83,5 | 86,5 | 84,5 | |||||
| Rя, Ом | 1,2 | 0,8 | 0.48 | 0,34 | 0,23 | 0,62 | 0,44 | 0,31 | 0,29 | 0,16 |
| Rз, Ом | ||||||||||
| m | 2,5 | 2,5 |
Завдання 8.7
| Для генератора постійного струму з незалежним збудженням визначити опір навантаження, електромагнітну та корисну потужності генератора. Побудувати зовнішню характеристику. |
| Відомі параметри до завдання 8.7 | Номер варіанта | |||||||||
| Е, В | ||||||||||
| U, В | ||||||||||
| Rя, Ом | 0,75 | 0,5 | 0,4 | 0,5 | 0,75 | 0,2 | 0,2 | 0,4 |
Завдання 8.8
| Для двигуна постійного струму з послідовним збудженням відомі: номінальна напруга Uном, номінальна потужність Рном, швидкість обертання якоря nном. При номінальному навантаженні потужність втрат у відсотках від номінальної потужності складає: у колі якоря ΔРя; в обмотці збудження ΔРз; механічні та магнітні втрати ΔРм. Визначити струм, який споживає двигун з мережі при номінальному навантаженні Іном; номінальний момент Мном; швидкості обертання, відповідно для струмів (0,25; 0,5; 0,75; 1,25) Іном; моменти на валу, сумарні втрати та ККД двигуна при тих же значеннях струмів (механічні та магнітні втрати потужності змінюються пропорційно швидкості обертання якоря). Побудувати механічну характеристику. |
| Відомі параметри до завдання 8.8 | Номер варіанта | |||||||||
| Uном, В | ||||||||||
| Рном, кВт | ||||||||||
| nном, об./хв | ||||||||||
| ΔРя, % | ||||||||||
| ΔРз, % | 2,5 | 2,5 | ||||||||
| ΔРм, % | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 |
Завдання 8.9
| Для генератора постійного струму з паралельним збудженням визначити напругу генератора, опір кола збудження Rз, електромагнітну та корисну потужності. Побудувати зовнішню характеристику генератора. |
| Відомі параметри до завдання 8.9 | Номер варіанта | |||||||||
| Е, В | ||||||||||
| Ія, А | ||||||||||
| Rя, Ом | 0,5 | 0.5 | 0,5 | 0,75 | 0,4 | 0,4 | 0,2 | 0,2 | 0,1 | |
| Rн, Ом | 12,5 | 20,5 | 21,5 | 10,5 | 12,5 |
8.3. Контрольні запитання для самоперевірки
| 8.3.1. Яка система збудження у генератора, схема якого надана? | 
| 1.Паралельна. 2.Незалежна. 3.Змішана. 4.Послідовна. | |||||
| 8.3.2. Від чого залежить магнітний потік Ф генератора постійного струму? | 1.Від струму якоря. 2.Від струму. Збудження. 3.Від частоти обертання. | ||||||
| 8.3.3. Генератор з паралельним збудженням працює при наступних даних: Е = 220 В, U = 210 B, Rя = 2 Ом,Rн = 52,5 Ом. Визначити струм збудження Із. | 1.1 А. 2.0,8 А. 3.0,5 А. 4.0,4 А. 5.0,2 А. | ||||||
| 8.3.4. Генератор з незалежним збудженням. Визначити: напругу на клемах генератора U, якщо E = 230 B, Rя = 3 Ом, Rн = 43 Ом. | 1.215 В. 2.225 В. 3.230 В. 4.227,5 В. 5.210 В. | ||||||
| 8.3.5. Основні характеристики генератора постійного струму. Вказати неправильну відповідь. | 1.Регулювання. 2.Швидкісна. 3.Холостого ходу. 4.Зовнішня. | ||||||
| 8.3.6. За якою формулою знаходиться струм в обмотці якоря генератора з паралельною системою збудження? | 1.  .
2.  .
3.  .
4.  .
| ||||||
| 8.3.7. Генератор з паралельним збудженням. Визначити опір кола збудження Rз, якщо: Е = 231 В, Ія = 14 А, Rя = 1,5 Ом, Rн = 17,5 Ом. | 1.120 Ом. 2.131 Ом. 3.93 Ом. 4.105 Ом. 5.115 Ом. | ||||||
| 8.3.8. Генератор з незалежним збудженням. Визначити: струм навантаження І, якщо E = 220 B, U = 200 B,Rя = 0,25 Ом. | 1.40 А. 2.20 А. 3.100 А. 4.150 А. 5.80 А. | ||||||
| 8.3.9. Яка зовнішня характеристика належить генератору зі зміщеною системою збудження при зустрічному включенні обмоток? | 
| 1.1. 2.2. 3.3. 4.4. | |||||
8.3.10. У якого генератора послідовна система збудження?
| 1.1. 2.2. 3.3. 4.4. | ||||||
| 8.3.11. Як зміниться електромагнітний момент генератора постійного струму Ме, якщо зменшити струм збудження Із? | 1.Не зміниться. 2.Збільшиться. 3.Зменшиться. | ||||||
| 8.3.12. Генератор з паралельним збудженням. Визначити струм навантаження І, якщо: Е = 220 В, Ія = 20 А, Rя = 1Ом, Rз = 100 Ом. | 1.17 А. 2.13,5 А. 3.18 А. 4.15 А. 5.16,8 А. | ||||
| 8.3.13. Генератор з незалежним збудженням працює в режимі: E = 230 B, Ія = 15 А, Rя = 1 Ом. Визначити корисну потужність генератора Р2. | 1.3000 Вт. 2.3225 Вт. 3.3337,5 Вт. 4.4200 Вт. 5.5125 Вт. | ||||
| 8.3.14. Вказати характеристику холостого ходу генератора постійного струму. | 
| 1.1. 2.2. 3.3. 4.4. | |||
| 8.3.15. Як зміниться ЕРС генератора постійного струму Е, якщо зменшити частоту обертання якоря n у два рази? | 1.Не зміниться. 2.Зменшиться у 2 рази. 3.Зменшиться у 4 рази. 4.Збільшиться у 2 рази. | ||||
| 8.3.16. Яка формула справедлива для визначення ЕРС генератора постійного струму? | 1.Е=Се Ф n. 2.Е=Се Ф Із. 3.Е=Се Ф Ія. 4.Е=Се Ф U. | ||||
| 8.3.17. Генератор з паралельним збудженням. Визначити напругу на затискачах генератора U, якщо: Е = 221 В, Rя = 3 Ом, Rз = 100 Ом, Rн = 40 Ом. | 1.207 В. 2.209,5 В. 3.215 В. 4.200 В. 5.195 В. | ||||
| 8.3.18. Генератор з незалежним збудженням. Визначити опір навантаження Rн, якщо: E = 230 B, U = 200 B,Rя = 1,2 Ом. | 1.20 Ом. 2.12 Ом. 3.8 Ом. 4.14 Ом. 5.35 Ом. | ||||
| 8.3.19. Яка зовнішня характеристика належить генератору, система якого надана? | 
| 
| |||
| 8.3.20. За якою формулою визначається струм в обмотці якоря Ія генератора з незалежною системою збудження? | 1. .
2.  .
3. .
4.  .
| ||||
| 8.3.21. Генератор з паралельним збудженням. Визначити струм збудження Із, якщо: Е = 220 В, U = 210 B, Rя = 2 Ом, Rн = 50 Ом. | 1.1 А. 2.0,8 А. 3.0,5 А. 4.0,4 А. 5.0,2 А. | ||||
| 8.3.22. Генератор з незалежним збудженням працює на наступних даних: Ія =10 А, Rя = 2 Ом, U = 200 B. Визначити струм в обмотці збудження Із, використовуючи характеристику холостого ходу: Е = 6 48 90 124 156 180 200 214 220 (В); Із = 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 (А). | 1.3,0 А. 2.3,5 А. 3.4,0 А. 4.4,5 А. 5.5,0 А. | ||||
8.3.23. Вказати зовнішню характеристику генератора постійного струму з незалежною системою збудження?
| 1.1. 2.2. 3.3. 4.4. | |||
| 8.3.24.Вкажіть правильний вираз для ЕРС двигуна. | 1.  .
2.  .
3.  .
4.  .
5.  .
| |||
| 8.3.25.Який тип двигуна вказаний на рисунку? | 
| 1. Послідовного збудження. 2. Паралельного збудження. 3. Змішаного збудження. | ||
8.3.26.Дані двигуна паралельного збудження:
 ,  ,  ,  .
Визначити момент на валу двигуна М2.
| 1. 2200 Нм. 2. 63,6 Нм. 3. 22 Нм. 4. 150 Нм. | |||
| 8.3.27.Дані двигуна паралельного збудження вказані в п. 8.3.26. Визначити потужність Р1, яку двигун споживає з мережі. | 1. 12,2 кВт. 2. 8,2 кВт. 3. 10 кВт. 4. 2,2 кВт. | |||
| 8.3.28.Дані двигуна паралельного збудження вказані в п. 8.3.26. Визначити струм !, який двигун споживає з мережі. | 1. 45,5 А. 2. 37,3 А. 3. 10 А. 4. 55,4 А. | |||
| 8.3.29.Визначити напрямок дії обертового електромаг-нітного моменту. | 
| 1. Недостатньо даних для відповіді. 2. Проти годинникової стрілки. 3. За годинниковою стрілкою. |
| 8.3.30.Як визначається пусковий струм якоря при прямому пуску? | 1.  .
2.  .
3.  .
4.  .
| |
8.3.31.Дані двигуна паралельного збудження:
 , ,  ,  ,  .
Визначити номінальну швидкість обертання якоря nном.
| 1. 2200 об./хв. 2. 1000 об./хв. 3. 1800 об./хв. 4. 180 об./хв. | |
8.3.32. Дані двигуна паралельного збудження вказані в
п. 8.3.31. Визначити струм обмотки якоря  .
| 1. 102 А. 2. 97,8 А. 3. 100,5 А. 4. 90 А. | |
| 8.3.33. Дані двигуна паралельного збудження вказані в п. 8.3.31. Визначити ККД двигуна ηном. | 1. 0,88. 2. 0,918. 3. 0,818. 4. 0,9. | |
| 8.3.34. Як визначити струм якоря двигуна з паралельним збудженням? | 1.  .
2.  .
3.  .
4.  .
|
| 8.3.35.Вкажіть правильний вираз обертового моменту двигуна постійного струму. | 1.  .
2.  .
3.  .
4.  .
5.  .
| |
8.3.36.Дані двигуна паралельного збудження:
 ,  ,  ,  Визначити втрати потужності у двигуні ΔР.
| 1. 10 кВт. 2. 8 кВт. 3. 2,5 кВт. 4. 0,5 кВт. | |
| 8.3.37. Дані двигуна паралельного збудження вказані в п. 8.3.36. Визначити струм І, який споживає двигун з мережі. | 1. 62,5 А. 2. 60 А. 3. 50 А. 4. 52,5 А. | |
| 8.3.38.Дані двигуна паралельного збудження вказані в п. 8.3.36. Визначити опір обмотки збудження Rз. | 1. 40 Ом. 2. 4 Ом. 3. 80 Ом. 4. 50 Ом. | |
| 8.3.39. Визначити напрямок обертового електромагнітного моменту двигуна. | 
| 1. Проти годинникової стрілки. 2. За годинниковою стрілкою. 3. Недостатньо даних для відповіді. |
| 8.3.40.Як визначити струм якоря двигуна з послідовним збудженням? | 1. .
2. .
3. .
4.  .
| |
8.3.41.Дані двигуна паралельного збудження:
 ,  ,  ,  .Визначити втрати потужності у якорі ΔРя.
| 1. 600 Вт. 2. 1000 Вт. 3. 1600 Вт. 4. 400 Вт. |
| 8.3.42. Дані двигуна паралельного збудження вказані в п. 8.3.41. Визначити струм І, який двигун споживає з мережі. | 1. 100 А. 2. 95 А. 3. 105 А. 4. 108 А. |
Вірні відповіді на питання 8.3
8.3.1.-2; 8.3.2.-2; 8.3.3.-1; 8.3.4.-1; 8.3.5.-2; 8.3.6.-4; 8.3.7.-4; 8.3.8.-5; 8.3.9.-4; 8.3.10.-4; 8.3.11.-3; 8.3.12.-3; 8.3.13.-2; 8.3.14.-2; 8.3.15.-2; 8.3.16.-1; 8.3.17.-4; 8.3.18.-3; 8.3.19.-2; 8.3.20.-3; 8.3.21.-2; 8.3.22.-3; 8.3.23.-3; 8.3.24.-4; 8.3.25.-2; 8.3.26.-2; 8.3.27.-1; 8.3.28.-4; 8.3.29.-2; 8.3.30.-4; 8.3.31.-3; 8.3.32.-2; 8.3.33.-3; 8.3.34.-2; 8.3.35.-4; 8.3.36.-3; 8.3.37.-1; 8.3.38.-3; 8.3.39.-1; 8.3.40.-1; 8.3.41.-2; 8.3.42.-3.
Дата добавления: 2015-10-05; просмотров: 3917;