Контрольная работа Электрические машины .. Задача в табл. 1 приведены данные некоторых параметров трехфазных масляных трансформаторов номинальная мощность
 Скачать 107.03 Kb.
|
|
2. Асинхронные двигатели Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором серии 4А имеет технические данные, приведенные в таблице 2.1. Определить высоту оси вращения h, число полюсов 2р, скольжение при номинальной нагрузке sном, момент на валу Мном, начальный пусковой Мпи максимальный Мтахмоменты, потребляемую двигателем из сети активную мощность Р1ном, суммарные потери при номинальной нагрузке ΣP,номинальный и пусковой токи Iном и Iп в питающей сети при соединении обмоток статора «звездой» и «треугольником». Таблица 2.1
Решение варианта с двигателем 4A100S2У3. 1. В обозначении типоразмера двигателя цифры, стоящие после обозначения серии 4А, указывают на высоту оси вращения, т. е. h= 100 мм. 2. Следующая далее цифра указывает на число полюсов, т. е. 2р = 2; при частоте переменного тока 50 Гц этому числу полюсов соответствует синхронная частота вращения n2 = 3000 об/мин. 3. Скольжение при номинальной нагрузке определяется номинальной частотой вращения ротора двигателя sном = (n1-n2ном)/n1 = (3000 - 2880)/3000 = 0,04 или 4%. 4. Момент на валу двигателя (полезный момент двигателя) при номинальной нагрузке, т.е. при номинальной частоте вращения 2820 об/мин М2 = 9,55Рном/n2ном = 9,55 • 4000/2880 = 13,26 Н•м. 5. Начальный пусковой момент Мп = Мном(Мп/Мном) = 13,26 • 2 = 26,52 Н • м. 6. Максимальный (критический) момент двигателя определяют по его перегрузочной способности Мmах = Мном(Мmах/Мном) = 13,26•2,5 = 33,15 Н•м. 7. Номинальный ток в фазной обмотке статора Iном = Рном/(m1U1ηномcosφ1ном) = 4000/(3•220•0,865•0,89) = 7,9 А. 8. Потребляемая двигателем из сети активная мощность в режиме номинальной нагрузки Р1ном = Рном/ηном = 4/0,865 = 4,6 кВт. 9. Суммарные потери двигателя при номинальной нагрузке ΣP = Р1ном - Рном = 4,6 - 4,0 = 0,6 кВт. 10. Линейный ток статора: при соединении обмоток статора «звездой» I1лY = 7,9 А, при соединении обмоток статора «треугольником» I1лΔ = 1,73•I1 = 1,73 • 7,9 = 13,5 А. 3. Синхронные генераторы Задача 3.0. Трехфазный синхронный генератор явнополюсной конструкции номинальной мощностью Sном и числом полюсов 2р включен на параллельную работу с сетью напряжением U1частотой f =50 Гц. Статор генератора имеет длину l1и диаметр D1; магнитная индукция в воздушном зазоре Вδ,коэффициент заполнения сердечника статора сталью кс — 0,95. Фазная обмотка статора содержит w1последовательно соединенных витков с обмоточным коэффициентом kоб1 = 0,92. Фазные обмотки статора соединены «звездой». Синхронные индуктивные сопротивления генератора: по продольной оси xd,по поперечной оси xq. Значения перечисленных параметров приведены в табл. 3.1. Требуется определить тормозные моменты, действующие на ротор генератора: основной Мосн, реактивный Мр и результирующий М = Мосн + Мр и построить графики этих моментов в функции угла θ; вычислить перегрузочную способность генератора, если режим номинальной нагрузки соответствует углу нагрузки θном = 16,5°. Таблица 3.1
Решение варианта 0. 1. Фазное напряжение генератора U1ф = 6000/1,73 = 3468 В. 2. Полюсное деление τ = πD1/2р = 3,14 • 0,80/12 = 0,21 м. 3. Основной магнитный поток Ф = (2/π)Вδτl1кс = 0,64 • 0,88 • 0,21 • 0,52• 0,95 = 0,058 Вб. 4. Основная ЭДС генератора Е0= 4,44f1Фw1kоб1 = 4,44 • 50 • 0,058• 420• 0,92 = 4975 В. 5. Синхронная угловая скорость вращения ω1 = 2πf1/p = 2 • 3,14 • 50/6 = 52,3 рад/с или п = 500 об/мин. 6. Максимальное значение основного электромагнитного момента генератора (θ = 90°) Мосн.max=  7. Максимальное значение реактивного момента генератора Мр.max=  8. Результаты расчетов основного момента Мосн = Мосн.max sinθ, реактивного момента Мр = Mpmaxsin2θ и результирующего момента М = Мосн + Мp для ряда значений угла нагрузки θ представлены в табл. 3.2. 9. Критическое значение угла нагрузки θкр, соответствующее максимальному результирующему моменту, cosθкр=  sinθкр =0,857,откуда θкр=arccos0,49=590 где β = E0/[4U1ф( xd/xq -1)] = 4975/[4 • 3468(89/41,4 - 1)] = 0,31. Таблица 3.2
Углу θкр = 59° соответствуют моменты: М'осн = Мосн.maxsinθкр = 11120•0,857 = 9530 Н • м; М' = Мр.maxsin2θкр = 4484 • 0,883 = 3960 Н • м; Мmax = М'осн + М'р = 9530 + 3960 = 13 490 Н • м. 10. По результатам расчетов построены угловые характеристики синхронного явнополюсного генератора (рис. 3.1). По характеристике результирующего момента М= f(θ) определяем момент номинального режима при θном = 16,5°; Мном = 5600 Н• м. следовательно, перегрузочная способность генератора равна Мтах/Мном = 13 490/5600 = 2,4.  Рис.3.1. Угловые характеристики синхронного генератора 4. Коллекторные машины постоянного тока Задача 4.0. В табл. 4.1 даны значения параметров двигателя постоянного тока независимого возбуждения: номинальная мощность двигателя Рном, напряжение питания цепи якоря Uном, напряжение питания цепи возбуждения Uв,частота вращения якоря в номинальном режиме nном, сопротивления цепи якоря Σr и цепи возбуждения rв, приведенные к рабочей температуре, падение напряжения в щеточном контакте при номинальном токе ΔUщ= 2 В, номинальное изменение напряжения при сбросе нагрузки Δnном = 8,0 %, ток якоря в режиме холостого хода I0. Требуется определить все виды потерь и КПД двигателя. Таблица 4.1
Решение варианта 0. 1. Частота вращения в режиме холостого хода n0 = nном[1 + (Δnном/100)] = 2200(1 + 8/100) = 2376 об/мин. 2. ЭДС якоря в режиме холостого хода (падением напряжения в щеточном контакте пренебрегаем ввиду его незначительной величины в режиме холостого хода) Еа0 =Uном- I0 Σr = 440 - 6 • 0,3 = 438,2 В. 3. Момент в режиме холостого хода М0 = 9,55 Еа0I0/n0 = 9,55 • 438,2 • 6/2376 = 10,6 Н • м. 4. Момент на валу двигателя в режиме номинальной нагрузки М2ном = 9,55Рном/nном = 9,55 • 25 • 103/2200 = 108,5 Н • м. 5. Электромагнитный момент двигателя при номинальной нагрузке Мном = М0 + М2ном = 10,6 + 108,5 = 119 Н • м. 6. Электромагнитная мощность двигателя в режиме номинальной нагрузки Рэм.ном = 0,105Мномnном = 0,105 • 119 • 2200 = 27 490 Вт. 7. ЭДС якоря в режиме холостого хода можно представить как Еа0 = сеФn0, откуда сеФ = Еа0n0= 438,2/2376 = 0,185, но так как cм/ce= 9,55, то cмФ = 9,55сеФ = 9,55 • 0,185 = 1,77. Из выражения электромагнитного момента в режиме номинальной нагрузки Мном =cмФIа ном определим значение тока якоря в режиме номинальной нагрузки Iа ном = Мном/(смФ) = 119/1,77 = 67 А. 8. Сумма магнитных и механических потерь двигателя пропорциональна моменту холостого хода Рмагн + Рмех = 0,105M0n0 = 0,105 • 10,6 • 2376 = 2644 Вт. 9. Электрические потери в цепи обмотки якоря Раэ = I2а номΣr = 672 • 0,3 = 1347 Вт. 10. Электрические потери в щеточном контакте якоря Рщ.э = Iа номΔUщ= 67 • 2 = 134 Вт. 11. Мощность, подводимая к цепи якоря, в номинальном режиме Р1а.ном = UномIа ном = 440 • 67 = 29 480 Вт. 12. Ток в обмотке возбуждения Iв = Uв/rв = 220/60 = 3,7 А. 13. Мощность в цепи возбуждения Рв= UвIв = 220• 3,7 = 814 Вт. 14. Мощность, потребляемая двигателем в режиме номинальной нагрузки, Р1ном = Р1а.ном + Рв = 29 480 + 814 = 30 295 Вт или 30,3 кВт 15. КПД двигателя в номинальном режиме ηном = (Рном/Р1ном)100 = (25/30,3)100 = 82,5%. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||