В этой статье описаны основные формулы, величины и их обозначения которые относятся ко всем двигателям постоянного тока.
В результате взаимодействия Iя тока якоря в проводнике L обмотки якоря с внешним магнитным полем возникает электромагнитная сила создающая электромагнитный момент М который приводит якорь во вращение с частотой n.
Противо ЭДС двигателя Eя
При вращении якоря пазовый проводник пресекает линии поля возбуждения с магнитной индукцией B и в соответствии с явлением электромагнитной индукции в проводнике наводится ЭДС Eя направленная навстречу Iя. Поэтому эта ЭДС называется противо ЭДС и она прямо пропорциональна Ф магнитному потоку и частоте вращения n.
Eя = Се * Ф * n (1)
Ce — постоянный коэффициент определяемой конструкцией двигателя.
Применив второй закон Кирхгофа получаем уравнение напряжения двигателя.
U = Eя + Iя * ∑R (2)
где ∑R — суммарное сопротивления обмотки якоря включающая сопротивление :
- обмотки якоря
- добавочных полюсов
- обмотки возбуждения (для двигателей с последовательным возбуждением)
Ток якоря Iя
Выразим из формулы 2 ток якоря.
Частота вращения якоря
Из формул 1 и 2 выведем формулу для частоты вращения якоря.
Электромагнитная мощность двигателя
Pэм = Ея Iя (5)
Электромагнитный момент
где: ω = 2*π*f — угловая скорость вращения якоря, Cм — постоянный коэффициент двигателя (включает в себя конструктивные особенности данного двигателя)
Момент на валу двигателя, т.е. полезный момент, где М0 момент холостого хода;
Р2 — полезная мощность двигателя
6.1. Расчет генератора постоянного тока с параллельным возбуждением
Для
расчета генератора постоянного тока
с параллельным
возбуждением необходимо:
усвоить
устройство и принцип действия
электрических машин постоянного
тока; знать формулы,
выражающие взаимосвязь между
электрическими величинами, характеризующими
данный тип электрической машины.
—
отчетливо представлять связь между
напряжением U
на зажимах машины, ЭДС Е
и падением напряжения IR
в
обмотке якоря генератора и двигателя.
Для
генератора Е
=U+
IЯ·
∑R,
для
двигателя U
= Е + IЯ·
∑R
В этих
формулах ∑R=
RЯ+
RДП
+
RКО
+
RС
+
RЩ
— сумма сопротивлений всех участков
цепи якоря: RЯ
— обмотки якоря;
RДП
— обмотки добавочных полюсов; RКО
— компенсационной обмотки;
RЩ
— переходного щеточного контакта;
RС
— последовательной
обмотки возбуждения.
При
отсутствии в машине (это зависит от её
типа и предложенной задачи) каких-либо
из указанных обмоток в формулу,
определяющую ∑R,
не входят соответствующие слагаемые.
Полезный
вращающий момент М
на валу двигателя определяется по
формуле
M
=
Н·м,
где
Р2
—
полезная механическая мощность,
Вт.
n
— об/мин.
– частота вращения вала двигателя.
Пример
Генератор
постоянного тока с параллельным
возбуждением работает в номинальном
режиме.
Его технические
данные:
РНОМ
=16000Вт — номинальная мощность;
Uном
=230 В — номинальное напряжение;
RЯ=0,13
Ом — сопротивление обмотки якоря;
RВ=164
Ом — сопротивление обмотки возбуждения;
ηНОМ
= 90,1
%
номинальный коэффициент полезного
действия.
Определить:
Iном
— ток нагрузки, I
B
— ток возбуждения,
I
Я
—
ток якоря,
РЯ
—
потери мощности в якоре,
РВ
—
потери мощности в обмотке возбуждения,
РЩ
— потери мощности в щеточном контакте,
РХ
=
РСТ
+РМЕХ
— потери холостого хода, состоящие из
потерь в стали и механических потерь.
РДОБ
—
добавочные потери,
∑P
—
суммарные потери мощности,
Е
— ЭДС генератора.
Решение
I.
Ток нагрузки
Iном
= Рном
/
Uном
=16000 Вт / 230 В = 69,6 А
2.
Ток возбуждения IB
=
U
H
0M
/
R
B
= 230 В / I64
Ом = 1,4 А.
3.
Ток якоря
Iя
=
Iном
+ Iв
=69,6
А + 1,4 А = 71 А
4.
Потери мощности в обмотке якоря
Ря
=
I2я
·
Rя
=712
А2
·0,13 Ом = 655
Вт.
5.
Потери мощности в обмотке возбуждения
РВ
= I2В
·
RВ
=1,42
А2
·
164 Ом
= 321 Вт.
6.
Потери мощности в щеточном контакте
Рщ
=
∆ UЩ
·
Iя=2
В • 71 А= 1428 Вт.
Здесь
∆ UЩ
= 2 В —
падение
напряжения на электрографитированных
щетках.
7.
Добавочные потери мощности РДОБ
=
0,01·РНОМ
= 0,01 • 16000 Вт = 160 Вт.
8.
Мощность,
потребляемая генератором от первичного
двигателя
Р1
=
Рном
/ ηНОМ
=
16000 Вт / 0,901 = 17758 Вт
9.
Суммарные потери мощности в генераторе
∑Р
= Р1
–
Рном
= 17758 Вт –16000 Вт = 1758 Вт
10.
Потери холостого хода, состоящие из
потерь в стали и механических потерь
Рх
= ∑Р –
(РЯ+
РВ
+
РЩ+
РДОБ)
=
1758 Вт – (655+321+142+160) Вт = 480 Вт
11.
ЭДС генератора, без учета потерь в
щеточном контакте
Е =
U+
IЯ
·
Rя
= 230 В + 71 А · 0,13 Ом = 239,23 В
С
учетом потерь в щеточном контакте
Е =U+
IЯ
· (Rя
+ Rщ)=
U
+(Iя
· Rя
+∆ UЩ)
=230 В+(71 0,13
Ом +2 В) = 241,23 В
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
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
| Наименование величин | Формулы | Принятые обозначения |
|---|---|---|
| Мощность, кВт |
|
I – ток машины, А; U – внешнее напряжение, В; |
| Ток генератора и двигателя, А |
|
Iа – ток якоря; Iв – ток параллельной обмотки возбуждения, А; |
| Внешнее напряжение, В |
|
∑Ra – сумма сопротивлений якорной цепи, Ом; Е – ЭДС машины, В; |
| ЭДС, В |
|
N – число проводников обмотки якоря; а – число пар параллельных ветвей в обмотке якоря; р – число пар полюсов; n – скорость вращения, об/мин. |
| Сопротивление якорной цепи, Ом |
|
Ф – магнитный поток пары полюсов, вебер; Rя, Rс, Rдоб. – сопротивления обмотки якоря, последовательной обмотки возбуждения и добавочных полюсов, Ом |
| Ориентировочной значение сопротивления цепи якоря, Ом |
|
Значение коэффициента β двигателей различного типа возбуждения: для независимого и параллельного возбуждения β=0,5; для смешанного β=0,6; для последовательного β=0,75; |
| КПД двигателя и генератора |
|
∑∆Р – суммарные потери в машине, кВт; |
| Суммарные потери, кВт |
|
∆Рх – потери холостого хода машины или постоянные потер, кВт; ∆Рв – потери на возбуждение, кВт; ∆Рмех. – механические потери на трение в подшипниках и о коллектор, кВт; ∆Рст. – магнитные потери в стали якоря, кВт; ∆Рвент. – вентиляционные потери, кВт; ∆Рдоб. – добавочные потери. В некомпенсированных машинах ∆Рдоб. = 1%Рном, в компенсированных 0,5%, кВт; kз – коэффициент загрузки; ∆Uщ = 2 В для графитных щеток; ∆Uщ = 0,6 В для металлографитных; |
| Переменные потери |
|
|
| Номинальный вращающий момент, кГм |
|
См – конструктивная постоянная момента; Ф – магнитный поток, вебер; |
| Расчетные коэффициенты для двигателя параллельного возбуждения |
|
|
| Скоростная характеристика двигателя |
|
|
| Искусственные скоростные характеристики |
|
а) искусственная скоростная характеристика при введении добавочного сопротивления Rдоб. последовательно в цепь якоря; б) искусственная скоростная характеристика двигателя при шунтировании якоря двигателя сопротивлением Rш; α – коэффициент шунтирования. |
Литература:
1. Справочная книга электрика. В.И. Григорьева, 2004 г.
Всего наилучшего! До новых встреч на сайте Raschet.info.
КПД генератора, параметры машин постоянного тока, ток генератора, ЭДС
Благодарность:
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» и «PayPal».
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.