Электрические машины (стр. 3 )

При работе двигателя в режиме холостого хода двигатель потребляет из сети мощность . Эта мощность включает в себя постоянные потери Рпост и переменные потери Рпер.

Переменные потери состоят из

электрических потерь в цепи якоря; потерь в щеточном контакте ; добавочных потерь

Таким образом, постоянные потери двигателя

где Iа0 – ток якоря в режиме холостого хода

Чтобы получить данные, необходимые для построения графика з = f (Р2) зададимся рядом значений тока якоря: 0,08Iан; 0,25Iан; 0,5Iан; 0,75Iан; 1Iан; 1,2Iан. Для каждого из этих значений определим КПД двигателя.

Ток в цепи якоря в режиме номинальной нагрузки

Минимальное значение коэффициента нагрузки соответствует режиму холостого хода в = 0,08.

Все расчетные формулы и результаты расчетов приведены в таблице.

Параметр	Значение параметра
	0,08	0,25	0,5	0,75	1	1,2
	4,9	15,85	31,7	47,55	63,4	76,1
	6,5	17,45	33,3	49,15	65	77,7
	1430	3839	7326	10813	14300	17094
	1399	1399	1399	1399	1399	1399
	6,7	70,34	281,16	633,1	1125	1621
	14,3	38,39	73,26	108,13	143	170,9
	9,8	31,7	63,4	95,1	126,8	152,2
	33,5	140,4	417,8	836,3	1395	1944
	1430	1539	1817	2235	2794	3343
	0	2300	5509	8578	11506	13751
	0	59,9	75,2	79,3	80,5	80,4

По данным таблицы построены графики (график 1) Рпост = f (Р2), ( график 2) Рпер = f (Р2), (график 3) з = f (Р2).

Рисунок 1.2 – Графики постоянных (1) и переменных (2) потерь; график КПД (3).

Точка пересечения графиков постоянных потерь (график 1) и переменных потерь (график 2) соответствует равенству потерь, следовательно, эта точка совпадает с максимальным значением КПД = 80,5 %. Указанная точка совпадает с номинальной нагрузкой двигателя (Iан) и, следовательно, зн = змакс = 80,5 %.

2) Зависимости частоты вращения и момента на валу от нагрузки двигателя.

Частота вращения двигателя постоянного тока определяется выражением:

Используя параметры номинального режима нагрузки двигателя, определим величину

Полученное значение сеФ следует принять постоянным для данного двигателя, так как по условию задачи Ф – постоянный.

Момент на валу двигателя определяется выражением

Рассчитаем частоту вращения n и момента М2 двигателя для принятых значений тока якоря.

Расчетные формулы и результаты расчета приведены в таблице.

Параметр	Значение параметра
	0,08	0,25	0,5	0,75	1	1,2
	4,9	15,85	31,7	47,55	63,4	76,1
	1,37	4,44	8,87	13,31	17,75	21,31
	218,6	215,6	211,1	206,7	202,25	198,7
	831	820	803	786	769	755
	0	2300	5509	8578	11506	13751
	0	26,8	65,5	104,2	143	174

Строим графики зависимостей n = f (Р2) и М2 = f (Р2), представленные на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 – Графики частоты вращения (1) и момент на валу (2)

Задача 1.8. Крановый двигатель постоянного тока последовательного возбуждения серии Д мощностью Рн = 22 кВт, включен в сеть напряжением Uн = 220 В и при номинальной нагрузке развивает частоту вращения nн = 575 об/мин. КПД двигателя в номинальном режиме зн = 85 %.

Требуется рассчитать данные и построить график зависимости тока нагрузки от момента нагрузки двигателя Iа = f (М). Моментом холостого хода пренебречь.

Решение.

В связи с тем, что в двигателе последовательного возбуждения ток якоря является одновременно и током возбуждения, основной магнитный поток двигателя Ф зависит от тока нагрузки Iа. Но так как магнитная система двигателя находится в состоянии магнитного насыщения, указанная зависимость не линейна.

На рисунке 1.4 показан график зависимости относительных значений магнитного потока Ф* = Ф/Фн от тока якоря Iа*=Iа/Iан, которым следует воспользоваться при решении задачи.

Рисунок 1.4 – Зависимость основного магнитного потока от тока якоря.

Зависимость между током нагрузки Iа и моментом М

Для номинальных значений тока и момента эта зависимость имеет вид

Переходя к относительному значению тока нагрузки Iа*=Iа/Iан получим

или

Задавшись рядом относительных значений тока нагрузки I*, по графику Ф* = f (Iа*) определяют Ф*; затем, перемножив эти величины, получают значения М*. Умножив относительные величины на номинальные, получают именованные значения тока Iа (А) и момента М (Н м).

Результаты вычислений заносят в таблицу, а затем строят график Iа = f (М), представленный на рисунке 1.5.

Параметр	Значение параметра
I*а	0,2	0,6	1	1,2	1,6
Ф*	0,4	0,8	1	1,08	1,2
М*	0,08	0,48	1	1,3	1,9
Iа, А	24	71	118	142	189
М, Нм	28	175	365	475	694

Номинальное значение тока якоря