Методические указания по выполнению практических работ по МДК 01.01
методическая разработка по теме

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

для студентов по выполнению практических работ

по ПМ 01. Организация технического обслуживания и ремонта электрического и электромеханического оборудования

МДК01.01 Электрические машины и аппараты

специальности 13.02.11 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)

г. Лянтор

2015

Методические указания по выполнению практических работ для обучающихся разработаны в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом среднего профессионального образования по специальности  13.02.11 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям), утвержденного приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 28 июля 2014 г. № 831.

Разработчик: Карпунина Л.Н. – преподаватель высшей квалификационной  категории, ЛНТ (филиала) ФГБОУ ВПО «ЮГУ»

Содержание

ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  4

ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    6

ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  7

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1. Расчет основных параметров однофазного трансформатора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  8

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2. Построение внешней характеристики трехфазного трансформатора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3. Расчет основных параметров трехфазного трансформатора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  15

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 4. Расчет основных параметров асинхронных электродвигателей переменного тока . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5.  Расчет основных параметров трехфазного синхронного генератора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  22

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 6. Расчет основных параметров трехфазного синхронного двигателя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 7. Расчет генераторов постоянного тока независимого возбуждения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  28

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 8. Расчет генератора постоянного тока параллельного возбуждения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 9.  Расчет двигателей постоянного тока параллельного возбуждения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 10.  Расчет двигателей постоянного тока последовательного возбуждения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  38

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 11. Изучение работы и конструкции контактора переменного тока . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 12. Изучение работы и конструкции магнитного пускателя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  46

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 13. Изучение работы и конструкции электромагнитного реле тока и напряжения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 14. Изучение работы и конструкции различных типов реле времени . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  53

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 15. Изучение различных типов автоматических выключателей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 16. Исследование работы бесконтактных коммутационных устройств . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 17. Выбор электрических и электронных аппаратов по заданным техническим условиям и проверка их на соответствие заданным режимам работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  76

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания составлены в соответствии с программой профессионального модуля ПМ01 Организация технического обслуживания и ремонта электрического и электромеханического оборудования по специальности 13.02.11 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям) и предназначены для выполнения практических работ по МДК01.01 Электрические машины и аппараты очной и заочной форм обучения, но могут быть использованы и для других электротехнических дисциплин, содержащих раздел Электрические машины.

Междисциплинарный курс 01.01 Электрические машины и аппараты базируется на знании учебных дисциплин и прежде всего математики, физики электротехники и электроники. Программой профессионального модуля  предусмотрено 42 часа практических работ по МДК01.01.

Дидактическая цель практических работ – осмыслить и закрепить материал лекций, а также получить первые навыки технических расчетов на примерах решения конкретных задач.

Предлагаемые методические указания содержат примеры решения задач, составленные в помощь студентам, изучающим вопросы расчета параметров электрических машин, разработки электрических схем запуска машин постоянного и переменного тока, а так же вопросы основ электрических аппаратов. Главная задача методических указаний заключается в том, чтобы ознакомить студентов с основными приемами по использованию теоретических положений, излагаемых в МДК 01.01 Электрические машины и аппараты и научить пользоваться данными, которые могут быть получены в условиях практической работы.

Методические указания включают в себя задачи по расчету: трансформаторов, асинхронных трехфазных двигателей, синхронных машин переменного тока и машин постоянного тока, а также изучение работы и конструкции некоторых видов электрических аппаратов низкого напряжения.  

В связи с этим предусмотрены работы по всем основным разделам курса.

В данный сборник входит 18 практических работ, в каждой работе даются краткие методические указания, и их следует строго выполнять. Далее указаны номер, наименование и количество часов, отведенного на каждую работу.

В результате выполнения практических работ студент должен:

 уметь:

• определять электроэнергетические параметры электрических машин и аппаратов, электротехнических устройств и систем;

знать:

• технические параметры, характеристики и особенности различных видов электрических машин;

Выполнение практических работ способствует формированию общих и профессиональных компетенций:

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК 6. Работать в коллективе и  команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.

ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных),  результат выполнения заданий.

ОКУ 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.

ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.

ПК 1.1 Выполнять наладку, регулировку и проверку электрического и электромеханического оборудования.

ПК 1.2 Организовывать и выполнять техническое обслуживание и ремонт электрического и электромеханического оборудования.

ПК 1.3 Осуществлять диагностику и технический контроль при эксплуатации электрического и электромеханического оборудования.

ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ

ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ

Практические работы по ПМ 01. Организация технического обслуживания и ремонта электрического и электромеханического оборудования МДК01.01 Электрические машины и аппараты проводятся в лекционной аудитории.

Перед выполнением практических работ студент должен строго выполнить весь объем домашней подготовки; знать, что выполнению каждой работы предшествует проверка готовности студента.

При выполнении работ студент должен самостоятельно изучить методические рекомендации по проведению конкретной работы; выполнить соответствующие расчеты; пользоваться справочной и технической литературой; подготовить ответы на контрольные вопросы.

Изучая теоретическое обоснование, студент должен иметь в виду, что основной целью изучения теории является умение применить ее на практике для решения практических задач.

При решении задач рекомендуется сначала наметить ход решения. В случае простых задач рекомендуется сначала найти решение в общем виде, лишь в конце поставляя числовые значения. В случае задач с большим вычислением рекомендуется после того, как намечен ход решения, подставлять числовые значения  и проводить вычисления в промежуточных формулах.

После выполнения работы студент должен представить отчет о проделанной работе с полученными результатами и выводами и устно ее защитить. Отчеты по практическим работам выполняются в отдельной тетради в клетку. Необходимо оставлять поля шириной 25…30 мм для замечаний преподавателя.

Все схемы и рисунки, сопровождающие выполнение практических работ выполняются карандашом в соответствии с требованиями ГОСТ.

Дифференцированный зачет выставляется по итогам выполнения и защиты каждой практической работы. При отсутствии студента по неуважительной причины студент выполняет работу самостоятельно, в свое личное время и защищает на консультации по указанию преподавателя.

Неаккуратное выполнение практической работы, несоблюдение принятых правил и плохое оформление чертежей и схем могут послужить причиной возвращения работы для доработки.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1

Тема: Расчет основных параметров однофазного трансформатора.

Цель: Приобрести навыки расчета основных параметров однофазных трансформаторов.

Студент должен знать:

• технические параметры однофазного трансформатора;

уметь:

• рассчитывать основные параметры однофазных трансформаторов.

Теоретическое обоснование

Основными параметрами трансформаторов являются:

1. Номинальная мощность Sном. Это полная мощность (кВА), которую трансформатор, установленный на открытом воздухе, может непрерывно отдавать в течение своего срока службы (20…25 лет) при номинальном напряжении.
2. Номинальное первичное напряжение Uномl. Это напряжение, на которое рассчитана первичная обмотка трансформатора.
3. Номинальное вторичное напряжение Uном2. Это напряжение на выводах вторичной обмотки трансформатора при холостом ходе и номинальном первичном напряжении. При нагрузке вторичное напряжение U2 снижается из-за потерь в трансформаторе.
4. Номинальный первичный и вторичный токи Iном1 и Iном2. Это токи, вычисленные по номинальной мощности и номинальным напряжениям. Для однофазного трансформатора

                                         (1.1)

где η - к.п.д. трансформатора.

Эта величина близка к 1,0 из-за малых потерь в трансформаторе. На практике при определении токов принимают η =1,0.

Трансформаторы чаще всего работают с нагрузкой меньше номинальной. Поэтому вводят понятие о коэффициенте нагрузки кн, который равен отношению мощности, отдаваемой трансформатором потребителю к номинальной мощности трансформатора. Значения отдаваемых трансформатором активной и реактивной мощностей зависят от коэффициента мощности потребителя cos φ2:

P2 = Sном · cos φ2;        Q = Sном φ sin φ2.                               (1.2)

Ход работы

Задание содержит задачу на расчет однофазного трансформатора. Для каждого варианта необходимо выполнить следующее:

1. Произвести расчеты для задачи. Расчеты сопровождайте пояснениями.
2. Изобразить схему включения однофазного трансформатора в соответствии с заданием. При изображении схемы соблюдайте правило начертания схем и элементов.
3. Подготовить ответы на контрольные вопросы.
4. Оформить отчет по практической работе.

Задача

Для питания пониженным напряжением цепей управления электродвигателями на пульте установлен однофазный трансформатор номинальной мощностью Sном. Номинальные напряжения обмоток Uном1 и Uном2 ; номинальные токи Iном1 и Iном2. Коэффициент трансформации равен К. Числа витков обмоток w1 и w2. Магнитный поток в магнитопроводе Фм. Частота тока сети f = 50 Гц. Трансформатор работает с номинальной нагрузкой. Потерями в трансформаторе можно пренебречь. Используя данные трансформатора, указанные в таблице 1.1, определить все неизвестные величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов. Начертить схему включения такого трансформатора в сеть. Ко вторичной обмотке присоединить нагрузку в виде обычного резистора Rн. Для включения и отключения нагрузки предусмотреть рубильник, а для защиты сетей от токов короткого замыкания включить в цепь обоих обмоток предохранители.

Таблица 1.1 – Данные для расчета

Контрольные вопросы

1. Приведите определения номинальных параметров трансформатора: мощности; напряжений обмоток; токов.
2. Что определяет коэффициент нагрузки трансформатора?
3. Как изменяется вторичное напряжение при увеличении нагрузки и почему?
4. Как изменится соотношение между активной и реактивной мощностями, отдаваемыми трансформатором, при увеличении коэффициента мощности потребителя до 1,0?

Содержание отчета

1. Номер, тема и цель работы.
2. Решение задачи с пояснениями.
3. Схема включения однофазного трансформатора.
4. Ответы на контрольные вопросы.

Список литературы

1. Игнатович, В.М. Электрические машины и трансформаторы [Электронный ресурс]: учеб. пособие / В.М. Игнатович, С.Ш. Ройз.  – Томск: издательство Томского политехнического университета, 2013 . – 182 с. (ЭБС Znanium.com). Режим доступа: http://znanium.com/bookread2.php?book=673035

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2

Тема: Построение внешней характеристики трехфазного трансформатора.

Цель: Научиться рассчитывать и строить внешнюю характеристику трехфазного трансформатора.

Студент должен знать: 

• зависимость изменения напряжения от характера нагрузки трансформатора;

уметь:

• производить расчет и построение внешней характеристики трансформатора.

Теоретическое обоснование

Внешняя характеристика трансформатора представляет собой зависимость между вторичными током и напряжением при изменении нагрузки, неизменном значении первичного напряжения U1 и заданном коэффициенте мощности cosφ2 во вторичной цепи.

Рисунок 2.1 – Внешняя характеристика трансформатора

Вторичное напряжение U2 при нагрузке отличается от напряжения холостого хода на величину изменения напряжения, которое зависит от величины нагрузки.

Внешняя характеристика может быть построена как по расчетным данным активного и индуктивного падений напряжения (расчетная внешняя характеристика), так и по опытным данным (внешняя характеристика конкретного трансформатора). Построение внешней характеристики показано на рисунке 2.1. По оси ординат откладывается вторичное напряжение U2, а по оси абсцисс - величина нагрузки α (в % или долях от номинальной мощности). Начальная точка внешней характеристики начинается от ординаты, равной U2НОМ, а другой ее конец, против абсциссы α = 1 (т. е. при номинальной нагрузке), будет опущен против начала на величину ΔU - изменения напряжения.

Так как изменение напряжения пропорционально нагрузочному току I2, то внешняя характеристика практически представляет прямую линию. На рисунке 2.1 построены две внешние характеристики – для cos φ2=1 и cos φ2= 0,8.

Положения характеристик зависят от мощности и характера нагрузки трансформатора и при малой мощности они могут поменяться местами (при активной и активно-индуктивной нагрузках).

Ход работы

1. Прочитать теоретическое обоснование.
2. Выписать данные для своего варианта.
3. Решить задачу. Расчеты сопровождайте пояснениями.
4. Ответить на контрольные вопросы.

Задача 3

Для трехфазного силового трансформатора известны следующие технические данные: номинальная мощность Sном номинальное первичное напряжение U1ном номинальное вторичное напряжение U2ном, напряжение короткого замыкания ик, мощность потерь короткого замыкания рк, мощность потерь холостого хода р0, коэффициент мощности нагрузки cosφ2, мощность нагрузки Р2, максимальная магнитная индукция в сердечнике Втах, число витков первичной обмотки w1 . Используя данные таблицы 2.1, определить:

1. Номинальные токи трансформатора и токи при заданной нагрузке.
2. Коэффициент нагрузки.
3. КПД трансформатора при заданной нагрузке, наибольший КПД,
4. Напряжение на зажимах вторичной обмотки при заданной нагрузке, а также при коэффициентах нагрузки β= 0,25; 0,5; 0,75, 1.
5. Построить внешнюю характеристику трансформатора.

Таблица 2.1 - Исходные данные к задаче

Методические рекомендации к решению задачи

1. Определить номинальные токи в трансформаторе по формуле 1.13, с.25, (1).
2. Определить ток во вторичной обмотке трансформатора при заданной нагрузке:

3. Определить коэффициент нагрузки по формуле 1.71 с. 52, (1).
4. Определить ток в первичной обмотке при заданной нагрузке

I1 = β I1ном

5. Определить КПД трансформатора при заданной нагрузке по формуле 1.79 с. 56, (1).
6. Максимальный КПД соответствует следующему значению коэффициента нагрузки по формуле 1.80 с. 56, (1).
7. Определим напряжение на зажимах вторичной обмотки при заданной нагрузке, а также при коэффициентах нагрузки β = 0,25; 0,5; 0,75; 1.

Процентное изменение напряжения на вторичной обмотке

∆ U2% = β(Uа cosφ2 ± Uр sinφ2 )

составляющие короткого замыкания

знак «+» соответствует индуктивной нагрузке, знак «-» соответствует емкостной нагрузке. Результаты расчета рекомендуется свести в таблицу 2.1

Таблица 2.1 – результаты расчета внешней характеристики

8) Строим внешнюю характеристику трансформатора.

Контрольные вопросы

1. Что называется внешней характеристикой трансформатора?
2. Что называется коэффициентом нагрузки?
3. От чего зависит изменение напряжения на вторичной обмотке трансформатора?
4. Когда трансформатор работает с максимальным КПД и как определить для этого состояния коэффициент нагрузки?
5. Почему трансформатор имеет жесткую внешнюю характеристику?
6. Какие при нагрузке трансформатора потери считаются постоянными и какие переменными и почему? 

Содержание отчета

1. Номер, тема и цель работы.
2. Решение задачи с пояснениями.
3. Сетевой график и краткое описание построения (рисунок 1.3).
4. Ответы на контрольные вопросы.

Литература

1. Игнатович, В.М. Электрические машины и трансформаторы [Электронный ресурс]: учеб. пособие / В.М. Игнатович, С.Ш. Ройз.  – Томск: издательство Томского политехнического университета, 2013 . – 182 с. (ЭБС Znanium.com). Режим доступа: http://znanium.com/bookread2.php?book=673035

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3

Тема: Расчет основных параметров трехфазного трансформатора. 

Цель: Углубление теоретических знаний и приобретение практических навыков расчета параметров трехфазных трансформаторов.

Студент должен знать: 

• устройство и параметры трехфазных трансформаторов;

уметь:

• производить расчет основных параметров трехфазных трансформаторов.

Теоретическое обоснование

Для передачи энергии не применяют однофазный переменный ток. Для этих целей получил широкое распространение трехфазный ток. Поэтому большинство трансформаторов являются трехфазными.

Можно трансформировать трехфазный ток, пользуясь тремя однофазными трансформаторами, первичные и вторичные обмотки которых соединены в трехфазную систему - в звезду или треугольник.

Магнитопровод трехфазного трансформатора состоит из трех стержней, замыкаемых сверху и снизу ярмами (рисунок 3.1). На каждый из стержней насаживают по одной первичной и вторичной обмотке. Первичные обмотки соединяют в звезду или треугольник, так же соединяют и вторичные обмотки. Стержень с обмотками представляет собой однофазный трансформатор. Поэтому все, что было сказано рапсе об однофазном трансформаторе, целиком относится и к отдельной фазе трехфазного.

Рисунок 3.1 - Схема трехфазного трехстержневого трансформатора

В каждом стержне трехфазного трансформатора возникает магнитный поток, созданный током первичной обмотки. Но каждая первичная обмотка принадлежит одной из фаз трехфазной системы. Поэтому протекающие по обмоткам токи, так же как и приложенные напряжения, являются трехфазными, следовательно, магнитные потоки тоже трехфазные.

Номинальные данные трехфазных трансформаторов указываются в паспорте и на специальном щитке трансформатора. К ним относятся

• номинальная полная мощность Sном, КВА,
• номинальное линейное напряжение Uл.ном, В или кВ,
• номинальный линейный ток Iл.ном, А,
• номинальная частота f, Гц,
• число фаз,
• схема и группа соединения обмоток,
• напряжение короткого замыкания Uк, %,
• режим работы,
• способ охлаждения.

Полная мощность трех фаз трансформатора:

                                          (3.1)

Ход работы

5. Прочитать теоретическое обоснование.
6. Выписать данные для своего варианта.
7. Решить задачу.
8. Ответить на контрольные вопросы.

Задача

Трехфазный трансформатор, тип которого и номинальное напряжение обмоток в таблице вариантов, работает в номинальном режиме.

Определить следующие величины:

1. Номинальные токи в обмотках;
2. Суммарные потери мощности в трансформаторе;
3. КПД трансформатора при работе с коэффициентом мощности cosφ2.

Как изменятся токи в обмотках, если трансформатор будет работать с коэффициентом нагрузки кн = 0,9?

Таблица 3.1 – Исходные данные к задаче

Контрольные вопросы

1. Выведите выражения для действующих ЭДС, наводимых в первичной и вторичной обмотках трансформатора основным магнитным потоком.
2. Напишите общее выражение для КПД трансформатора с учетом относительного значения вторичного тока (с учетом коэффициента нагрузки).
3. Как осуществляется трансформирование трехфазной цепи?
4. Почему сердечник трансформаторов выполняется из ферромагнитных материалов?
5. Как изменится отношение линейных напряжений трехфазного трансформатора, если его обмотки переключить со схемы Δ/Y на Y/Δ?
6. Каково назначение трансформаторного масла?

Содержание отчета

1. Номер, тема и цель работы.
2. Решение задачи с пояснениями.
3. Ответы на контрольные вопросы.

Литература

1. Игнатович, В.М. Электрические машины и трансформаторы [Электронный ресурс]: учеб. пособие / В.М. Игнатович, С.Ш. Ройз.  – Томск: издательство Томского политехнического университета, 2013 . – 182 с. (ЭБС Znanium.com). Режим доступа: http://znanium.com/bookread2.php?book=673035

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 4

Тема: Расчет основных параметров асинхронных электродвигателей переменного тока.

Цель: Пробрести навыки расчета параметров трехфазных асинхронных электродвигателей переменного тока.

Студент должен знать:

• технические параметры трехфазных асинхронных электродвигателей переменного тока;

уметь:

• рассчитывать основные параметры трехфазных асинхронных электродвигателей переменного тока.

Теоретическое обоснование

Частота вращения магнитного поля статора n зависит от числа пар полюсов двигателя р, на которое сконструирована обмотка статора, и от частоты тока трехфазной системы f:

                                                        (4.1)

Частота тока в цепи (промышленная частота) f = 50 Гц, тогда формула (4.1) примет вид

                                                        (4.2)

Частота вращения n2 связана с частотой вращения n1 характеристикой двигателя, которая называется скольжением s:

                                                                                 (4.3)

откуда

                                                       (4.4)

скольжение s изменяется от 0,01 до 0,06 или от 1 до 6 %, возрастая с увеличением нагрузки двигателя. Поэтому частота вращения ротора n1, всегда меньше частоты вращения магнитного поля статора двигателя n2. С ростом нагрузки двигателя частота вращения n2 немного уменьшается, что приводит к росту скольжения s.  Из-за такого неравенства n2 < n1 двигатель называется асинхронным.

В таблице 4.1 приведены значения n1 соответствующие числам пар полюсов р, определяемым конструкцией обмотки статора.

Момент вращения М, измеряемый в Н∙м, определяется по формуле

                                                    (4.5)

где Р2, кВт - полезная мощность на валу двигателя;

      n2, об/мин - частота вращения ротора.

Полезная мощность на валу двигателя

                                         (4.6)

где Uл, Iл - линейные значения напряжения и тока;        

      η  - КПД двигателя;        

      cos φ - коэффициент мощности двигателя.

 Из формулы (4/6) получаем

                                            (4.7)

КПД двигателя

η = Р2/Р1                                                                                             (4.8)

откуда

                                                               (4.9)

Таблица 4.1 - значения n1 соответствующие числам пар полюсов р

Ход работы

Задание содержит задачу на расчет трехфазного асинхронного двигателя. Для каждого варианта необходимо выполнить следующее:

1. Произвести расчеты для задачи. Расчеты сопровождайте пояснениями.
2. Подготовить ответы на контрольные вопросы.
3. Оформить отчет по практической работе.

Задача

Трехфазный асинхронный двигатель работает в номинальном режиме и подключен к электрической сети с линейным напряжением Uл = 380 В. Известны числе полюсов двигателей и некоторые данные режима работы: номинальная мощность Р2ном, скольжение sном, коэффициент мощности cosφном коэффициент полезного действия ηном. Частота сети f = 50 Гц.

Определить: частоту вращения магнитного поля статора η1 и частоту вращения ротора η2ном; ток двигателя I1ном; номинальный момент вращения Мном; активную мощность, потребляемую двигателем из сети, P1ном. Данные для своего варианта взять из таблицы 4.2.

Таблица 4.2 – Исходные данные к задаче

Методические указания к решению задачи

1. Определите в соответствии с числом пар полюсов двигателя р синхронную частоту n1. Воспользуйтесь данными таблицы 2.1.
2. По известным скольжению sном и частоте вращения магнитного поля статора n1
3. рассчитайте номинальную частоту вращения ротора n2ном. Формула (4).
4. По формуле (7) рассчитайте номинальный ток I1ном, потребляемый двигателем из сети.
5. По формуле (9) рассчитайте активную мощность, потребляемую двигателем из сети, Р1ном.
6. По формуле (5) рассчитайте номинальный момент Мном, развиваемый двигателем
   при работе.

Контрольные вопросы

1. Объясните устройство и принцип действия асинхронного электродвигателя.
2. Каково соотношение между частотами вращающегося магнитного поля статора n1 и ротора n2ном?
3. Объясните, что называется скольжением асинхронного двигателя и как оно
   изменяется с увеличением тормозного момента.
4. Как можно рассчитать КПД асинхронного двигателя? Какие виды потерь существуют при работе асинхронного двигателя?

Содержание отчета

1. Номер, тема и цель работы.
2. Решение задачи с пояснениями.
3. Ответы на контрольные вопросы.

Литература

1. Игнатович, В.М. Электрические машины и трансформаторы [Электронный ресурс]: учеб. пособие / В.М. Игнатович, С.Ш. Ройз.  – Томск: издательство Томского политехнического университета, 2013 . – 182 с. (ЭБС Znanium.com). Режим доступа: http://znanium.com/bookread2.php?book=673035

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5

Тема: Расчет основных параметров трехфазного синхронного генератора.

Цель: Пробрести навыки расчета основных параметров трехфазных синхронных генераторов переменного тока.

Студент должен знать:

• технические параметры трехфазных синхронных генераторов переменного тока;

уметь:

• рассчитывать основные параметры трехфазных синхронных  генераторов переменного тока.

Теоретическое обоснование

Характерным признаком синхронных машин является жесткая связь между частотой вращения ротора n1 и частотой переменного тока в обмотке статора f1:

                                                   (5.1)

Другими словами, вращающееся магнитное поле статора и ротор синхронной машины вращаются синхронно, т. е. с одинаковой частотой.

По своей конструкции синхронные машины разделяются на явнополюсные и неявнополюсные. В явнополюсных синхронных машинах ротор имеет явно выраженные полюса, на которых располагают катушки обмотки возбуждения, питаемые постоянным током. Характерным признаком таких машин является различие магнитного сопротивления по продольной оси (по оси полюсов) и по поперечной оси (по оси, проходящей в межполюсном пространстве). Магнитное сопротивление потоку статора по продольной оси dd намного меньше магнитного сопротивления потоку статора по поперечной оси qq. В неявнополюсных синхронных машинах магнитные сопротивления по продольной и поперечной осям одинаковы, поскольку воздушный зазор у этих машин по периметру статора одинаков.

Конструкция статора синхронной машины в принципе не отличается от статора асинхронной машины. В обмотке статора в процессе работы машины индуцируются ЭДС и протекают токи, которые создают магнитодвижущую силу (МДС), максимальное значение которой

                                             (5.2)

Эта МДС создает вращающееся магнитное поле, а в воздушном зазоре δ машины создается магнитная индукция, график распределения которой в пределах каждого полюсного деления τ зависит от конструкции ротора.

Энергетические характеристики в синхронной машине зависят от режима ее работы. Если машина работает в режиме генератора, то подводимая к генератору механическая мощность определяется вращающим моментом приводного двигателя М1 и частотой вращения n1

Р1 = 0,105М1 n1                                                (5.3)

Часть этой мощности расходуется на покрытие механических Рмех, магнитных Рм и добавочных Рд потерь. Если возбуждение генератора происходит от возбудителя, приводимого во вращение от общего приводного двигателя, то к перечисленным потерям добавляются еще и потери на возбуждение

                                                        (5.4)

где Uв и Iв - напряжение и ток в цепи возбуждения;

      ηв - КПД возбудителя.

Оставшаяся после вычитания перечисленных потерь мощность, представляет собой электромагнитную мощность генератора Рэм, которая передается на статор генератора электромагнитным путем. Полезная мощность на выходе генератора Р2 меньше электромагнитной мощности на величину электрических потерь в обмотке статора

                                                     (5.5)

Суммарные потери синхронного генератора

ΣР = Рмех + Рм + Рв + Рдоб + Рэ1                                   (5.6)

Полезная мощность генератора

                                            (5.7)

где - полная мощность на выходе генератора, ВA;

      cos φ1 - коэффициент мощности в цепи нагрузки генератора.

Если синхронная машина работает в режиме двигателя, то виды потерь остаются прежними, но электрическая мощность на входе двигателя

                                      (5.8)                                        

а мощность на выходе двигателя является механической

Р2 = 0,105М2 n1                                                (5.9)

Коэффициент полезного действия синхронной машины

η = P2/P1                                                (5.10)

Ход работы

Задание содержит задачу на расчет трехфазного синхронного генератора. Для каждого варианта необходимо выполнить следующее:

1. Произвести расчеты для задачи. Расчеты сопровождайте пояснениями.
2. Подготовить ответы на контрольные вопросы.
3. Оформить отчет по практической работе.

Задача

Параметры трехфазного синхронного генератора: номинальное (линейное) напряжение на выходе U1ном при частоте тока 50 Гц, обмотка статора соединена «звездой», номинальный ток статора I1ном, КПД генератора при номинальной нагрузке ηном, число полюсов 2р, мощность на входе генератора Р1ном, полезная мощность на выходе генератора Р2ном, суммарные потери в режиме номинальной нагрузки ΣPном, полная номинальная мощность на выходе S2ном, коэффициент мощности нагрузки, подключенной к генератору, cosφ1ном, вращающий момент первичного двигателя при номинальной загрузке генератора М1ном. Требуется определить параметры, значения которых в таблице 5.1 не указаны.

Таблица 5.1 – Параметры трехфазного синхронного генератора

Контрольные   вопросы

1. Что является характерным признаком синхронных машин?
2. Перечислите способы возбуждения синхронной машины.
3. Чем отличается синхронная машина от асинхронной?
4. Как различаются синхронные машины по конструкции якоря?
5. Какие виды потерь имеют место в синхронной машине?

Содержание отчета

1. Номер, тема и цель работы.
2. Решение задачи с пояснениями.
3. Ответы на контрольные вопросы.

Литература

1. Игнатович, В.М. Электрические машины и трансформаторы [Электронный ресурс]: учеб. пособие / В.М. Игнатович, С.Ш. Ройз.  – Томск: издательство Томского политехнического университета, 2013 . – 182 с. (ЭБС Znanium.com). Режим доступа: http://znanium.com/bookread2.php?book=673035

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 6

Тема: Расчет основных параметров трехфазного синхронного двигателя.

Цель: Научиться производить расчет основных параметров трехфазного синхронного двигателя.

Студент должен знать:

• технические параметры трехфазного синхронного двигателя;

уметь:

• решать задачи по расчету основных параметров трехфазного синхронного двигателя.

Теоретическое обоснование

Устройство статора синхронного двигателя аналогично устройству статора асинхронного двигателя. Ротор синхронного двигателя представляет собой электромагнит или постоянный магнит (рисунок 6.1, а).

Принцип работы синхронного двигателя поясняется рисунок 6.1, б. Внутри магнита N1S1 помещен магнит NS. Если магнит N1S1 вращать, то он потянет за собой магнит NS. В стационарном режиме частоты вращения обоих магнитов одинаковы.

К валу магнита NS можно приложить механическую нагрузку. Чем больше эта нагрузка, тем больше угол отставания оси магнита NS от оси магнита N1S1. При некоторой нагрузке силы притяжения между магнитами будут преодолены и ротор остановится.

    а                      б

Рисунок 6.1 – Схематическое изображение и принцип работы синхронного двигателя

В реальном двигателе поле магнита N1S1 заменено вращающимся магнитным полем статора; при этом ротор либо вращается синхронно с магнитным полем статора, отставая на угол α, либо останавливается (выпадает из синхронизма) при перегрузке. Таким образом, независимо от нагрузки ротор всегда вращается с постоянной частотой, равной частоте вращения магнитного поля статора:

n2 = n1 = 60f/p                                                   (6.1)

Постоянство частоты вращения - важное достоинство синхронного двигателя. Недостаток синхронного двигателя - трудность пуска: для пуска нужно раскрутить ротор в сторону вращения поля статора. Для этого чаще всего применяют специальную короткозамкнутую обмотку, встроенную в ротор. В момент пуска двигатель работает как асинхронный. Когда частота вращения ротора приближается к частоте вращения поля статора, ротор входит в синхронизм и двигатель работает как синхронный. Короткозамкнутая обмотка при этом оказывается обесточенной, так как частота вращения ротора равна частоте вращения поля статора и стержни обмотки ротора не пересекаются магнитными силовыми линиями.

Ход работы

1. Произвести расчеты для задачи. Расчеты сопровождайте пояснениями.
2. Подготовить ответы на контрольные вопросы.
3. Оформить отчет по практической работе.

Задача

Трехфазный синхронный двигатель серии СДН2 имеет данные каталога: номинальная мощность Рном, число полюсов 2р, КПД ηном; кратности - пускового тока Iп/Iном, пускового момент Mп/Mном, максимального синхронного момента Мmах/Мном, асинхронного момента при скольжении s = 5% (момент входа в синхронизм) М5%/Мном; соединение обмоток статора «звездой». Значения перечисленных величин приведены в таблице 6.1.

Определить: частоту вращения, номинальный и пусковой токи: цепи статора, номинальный, максимальный синхронный, пусковой моменты и асинхронный момент входа в синхронизм (при s - 5 %). Напряжение питающей сети Uc = 10 кВ при частоте 50 Гц, коэффициент мощности соsφ1 = 0,8.

Таблица 6.1 – Исходные данные к задаче 1

Контрольные вопросы

1. Чем отличается синхронный двигатель от асинхронного двигателя?
2. С какой целью на роторе синхронного двигателя иногда размещают дополнительную короткозамкнутую обмотку?
3. Чем ограничивается область устойчивой работы  синхронного двигателя?
4. Как регулируется коэффициент мощности синхронного двигателя?
5. Что называют моментом входа двигателя в синхронизм?

Содержание отчета

1. Номер, название и цель работы.
2. Решение задачи с пояснениями.
3. Ответы к решению задачи.
4. Ответы на контрольные вопросы.

Литература

1. Игнатович, В.М. Электрические машины и трансформаторы [Электронный ресурс]: учеб. пособие / В.М. Игнатович, С.Ш. Ройз.  – Томск: издательство Томского политехнического университета, 2013 . – 182 с. (ЭБС Znanium.com). Режим доступа: http://znanium.com/bookread2.php?book=673035

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 7

Тема: Расчет генераторов постоянного тока независимого возбуждения.

Цель: Научиться производить расчет основных параметров генератора постоянного тока независимого возбуждения.

Студент должен знать:

• технические параметры генератора постоянного тока независимого возбуждения;

уметь:

• решать задачи по расчету основных параметров генератора постоянного тока независимого возбуждения.

Теоретическое обоснование

В зависимости от схемы включения обмотки возбуждения различают генераторы параллельного, последовательного, смешанного и независимого возбуждения.

В генераторе постоянного тока с независимым возбуждением обмотка возбуждения не связана электрически с якорной обмоткой. Она питается постоянным током от внешнего источника электрической энергии, например от аккумуляторной батареи; мощные генераторы имеют на общем валу небольшой генератор-возбудитель. Ток возбуждения Iв не зависит от тока якоря Iя, который равен току нагрузки Iн. Обычно ток возбуждения невелик и составляет 1…3 % от номинального тока якоря. Последовательно с обмоткой возбуждения подключен регулировочный реостат (реостат возбуждения). Он изменяет величину тока возбуждения Iв, тем самым регулируется электродвижущая сила Е.

Рисунок 7.1 – Схема генератора постоянного тока независимого возбуждения

Для генератора независимого возбуждения, схема которого показана на рисунке 7.1, ЭДС

Е = U + rяIя                                                      (7.1)

При номинальном режиме

Iя = Iн и U = Uн                                                (7.2)

КПД генератора равен отношению мощности отдаваемой к мощности потребляемой

                                             (7.3)

где ΣP - суммарные потери мощности генератора;

      P1 - мощность, передаваемая генератору от привода;

     Р2 - полезная мощность генератора, отдаваемая в сеть нагрузки.

К потерям мощности генератора  относят электрические  потери в обмотках якоря Ра и возбуждения Рв, механические потери и потери в стали. Электромагнитная мощность генератора

Рэм = IяЕ                                                 (8.4)

Ход работы

1. Изобразите схему генератора постоянного тока независимого возбуждения (Рисунок 7.1) и запишите данные для своего варианта (Таблица 7.1).
2. При изображении схемы соблюдайте правила начертания схем и элементов.
3. Рассчитайте величины в соответствии с заданием.
4. Для расчета следует пользоваться теоретическими сведениями §28.1, §28.2, (1). Расчет параметров сопровождайте пояснениями.
5. При расчете параметров генератора применяйте законы Кирхгофа, Ома, свойства последовательного и параллельного соединения элементов цепи, используя схему включения генератора (рисунок 7.1).
6. Подготовьте ответы на контрольные вопросы.
7. Оформите отчет по практической работе.

Задача

Генератор постоянного тока с независимым возбуждением используется для питания цепей автоматики станка с программным управлением, которые требуют постоянного напряжения. Генератор работает в номинальном режиме и отдает полезную мощность Рном2 при напряжении на зажимах Uном, развивая ЭДС Е. Мощность первичного двигателя, вращающего генератор, равна Р1. Генератор отдает во внешнюю цепь ток нагрузки, равный току якоря Iном = Iя; ток в обмотке возбуждения Iв. Сопротивление нагрузки равно Rн. Сопротивление обмотки якоря Ra, обмотки возбуждения Rв. Напряжение на обмотке возбуждения Uв. КПД генератора равен ηном. Электрические потери в обмотке якоря Ра, в обмотке возбуждения Рв. Суммарные потери в генераторе равны ΣР, Схема генератора приведена на рисунке 7.1. Используя данные, приведенные в таблице 7.1, определить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов.

Таблица 7.1 – Исходные данные к задаче

Контрольные вопросы

1. Перечислите способы возбуждения генераторов постоянного тока.
2. От чего зависит величина ЭДС, индуцируемой в генераторе постоянного тока?
3. От чего зависит напряжение на зажимах генератора?
4. Как определить ток нагрузки генератора постоянного тока независимого возбуждения?
5. Чем определяются потери энергии генератора постоянного тока?
6. Как зависят от нагрузки генератора механические потери, потери в стали, потери в меди, потери в щеточном контакте?

Содержание отчета

1. Номер, тема и цель работы.
2. Данные своего варианта и схема генератора постоянного тока независимого возбуждения.
3. Решение задачи с пояснениями.
4. Ответы к решению задачи.
5. Ответы на контрольные вопросы.

Литература

1. Игнатович, В.М. Электрические машины и трансформаторы [Электронный ресурс]: учеб. пособие / В.М. Игнатович, С.Ш. Ройз.  – Томск: издательство Томского политехнического университета, 2013 . – 182 с. (ЭБС Znanium.com). Режим доступа: http://znanium.com/bookread2.php?book=673035

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 8

Тема: Расчет генератора постоянного тока параллельного возбуждения.

Цель: Научиться производить расчет основных параметров генератора постоянного тока параллельного возбуждения.

Студент должен знать:

• технические параметры генератора постоянного тока параллельного  возбуждения;

уметь:

• решать задачи по расчету основных параметров генератора постоянного тока параллельного возбуждения.

Теоретическое обоснование

В генераторе с параллельным возбуждением обмотка возбуждения присоединена через регулировочный реостат параллельно обмотке якоря. Для нормальной работы потребителей электроэнергии необходимо поддерживать постоянство напряжения на зажимах генератора, несмотря на изменение общей нагрузки. Это осуществляется посредством регулирования тока возбуждения.

Реостаты возбуждения имеют, как правило, холостые контакты, при помощи которых можно осуществить короткое замыкание обмотки возбуждения «на себя». Это необходимо при отключении обмотки возбуждения. Если выключить обмотку возбуждения путём разрыва её цепи, то исчезающее магнитное поле создаст очень большую ЭДС самоиндукции, способную пробить изоляцию обмотки и вывести генератор из строя. При коротком замыкании обмотки возбуждения при её отключении энергия исчезающего магнитного поля переходит в тепло, не причиняя вреда обмотке возбуждения, так как ЭДС самоиндукции не превысит номинального напряжения на зажимах генератора.

Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением сам питает свою обмотку возбуждения и не нуждается в постороннем источнике электрической энергии. Самовозбуждение генератора возможно только при наличии остаточного магнетизма в сердечниках электромагнитов, поэтому они изготавливаются из литой стали и после прекращения работы генератора сохраняется остаточный магнетизм. Так как обмотка возбуждения подключена к его зажимам, то в ней при вращении якоря в его обмотке потоком остаточного магнетизма индуктируется ЭДС Еост, и по обмотке возбуждения начинает протекать ток. Если обмотка возбуждения включена правильно, так, что её магнитный поток Ф направлен «попутно» с магнитным потоком остаточного магнетизма, то суммарный магнитный поток возрастает, увеличивая ЭДС Е, магнитный поток Ф и ток возбуждения Iв. Машина самовозбуждается и начинает устойчиво работать с Iв = const. E = const, зависящими от величины сопротивления R = const  цепи возбуждения.

Однако процесс нарастания электродвижущей силы E генератора (процесс самовозбуждения генератора) не прогрессирует, то есть ЭДС генератора не возрастает неограниченно. Всякий раз рост индуктированной ЭДС генератора ограничен тем или иным пределом. Для этого необходимо рассмотреть характеристику холостого хода генератора.

Для генератора параллельного возбуждения, схема которого показана на рисунке 8.1, ЭДС

Е = U + rяIя                                                      (8.1)

Для генератора параллельного возбуждения

Iя = Iн + Iв                                                         (8.2)

КПД генератора равен отношению мощности отдаваемой к мощности потребляемой

                                             (8.3)

где ΣP - суммарные потери мощности генератора;

      P1 - мощность, передаваемая генератору от привода;

     Р2 - полезная мощность генератора, отдаваемая в сеть нагрузки.

К потерям мощности генератора  относят электрические  потери в обмотках якоря Ра и возбуждения Рв, механические потери и потери в стали. Электромагнитная мощность генератора

Рэм = IяЕ                                                 (9.4)

Рисунок 8.1– Схема генератора постоянного тока параллельного возбуждения

Ход работы

1. Изобразите схему генератора постоянного тока параллельного возбуждения и запишите данные для своего варианта (Таблица 8.1).
2. При изображении схемы соблюдайте правила начертания схем и элементов.
3. Рассчитайте величины в соответствии с заданием.
4. Для расчета следует пользоваться теоретическими сведениями §28.1, §28.3, (1). Расчет параметров сопровождайте пояснениями.
5. При расчете параметров генератора применяйте законы Кирхгофа, Ома, свойства последовательного и параллельного соединения элементов цепи, используя схему включения генератора постоянного тока параллельного возбуждения (рисунок 8.1).
6. Подготовьте ответы на контрольные вопросы.
7. Оформите отчет по практической работе.

Задача

Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением отдает полезную мощность Р2 при номинальном напряжении Uном. Сила тока в нагрузке равна Iном, ток в цепи якоря Iа, в обмотке возбуждения Iв. Сопротивление цепи якоря равно Ra, обмотки возбуждения Rв. Генератор развивает ЭДС Е. Электромагнитная мощность равна Рэм. Мощность, затрачиваемая на вращение генератора, равна Р1. Суммарные потери мощности в генераторе составляют ΣP при коэффициенте полезного действия ηг. Потери мощности в обмотках якоря и возбуждения соответственно равны Ра и Рв. Схема генератора дана на рисунке 8.1. Используя данные,  приведенные в таблице 8.1, определить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов.

Таблица 8.1 – Исходные данные к задаче

Контрольные вопросы

1. Какие характеристики определяют свойства генераторов постоянного тока?
2. Каковы условия самовозбуждения генераторов постоянного тока?
3. Почему у генератора параллельного возбуждения изменение напряжения при сбросе нагрузки больше, чем у генератора независимого возбуждения?
4. Что необходимо сделать для того, чтобы магнитный поток, создаваемый обмоткой возбуждения, направить согласно с остаточным магнитным потоком.
5. Почему нельзя получить характеристику короткого замыкания у генератора параллельного возбуждения?

Содержание отчета

1. Номер, тема и цель работы.
2. Данные своего варианта и схема генератора постоянного тока параллельного возбуждения.
3. Решение задачи с пояснениями.
4. Ответы к решению задачи.
5. Ответы на контрольные вопросы.

Литература

1. Игнатович, В.М. Электрические машины и трансформаторы [Электронный ресурс]: учеб. пособие / В.М. Игнатович, С.Ш. Ройз.  – Томск: издательство Томского политехнического университета, 2013. – 182 с. (ЭБС Znanium.com). Режим доступа: http://znanium.com/bookread2.php?book=673035

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 9

Тема: Расчет двигателей постоянного тока параллельного возбуждения.

Цель: Приобрести навыки расчета двигателей постоянного тока параллельного возбуждения.

Студент должен знать:

• устройство, режимы работы и особенности двигателей постоянного тока параллельного  возбуждения;
• технические параметры двигателей постоянного тока параллельного  возбуждения.

уметь:

• решать задачи по расчету основных параметров генератора постоянного тока параллельного возбуждения.

Теоретическое обоснование

Машина постоянного тока с независимым или параллельным возбуждением, подключенная к сети с постоянным напряжением, может работать как в генераторном, так и в двигательном режиме и переходить из одного режима работы в другой.

Различают три типа двигателей постоянного тока:

• с параллельным возбуждением;
• с последовательным возбуждением;
• со смешанным возбуждением.

В отличие от генераторов, в которых ток якоря образуется за счет остаточного магнитного потока, вызывающего появление остаточной ЭДС, в двигателях ток якоря создается внешним источником и направлен он против ЭДС.

Для двигателя параллельного возбуждения, схема которого приведена на рисунке 9.1, справедливы соотношения:

Uн = Eн = rя Iя,                                                    (9.1)

где Ен - противо-ЭДС, индуктируемая в обмотке якоря при номинальной скорости вращения.

Iн =  Iя  + Iв,                                                       (9.2)

Номинальный ток якоря определяется выражением:

Iя = (Uн - Eн) /rя                                               (9.3)

В момент пуска n = 0, следовательно и Е = 0, поэтому пусковой ток якоря будет чрезмерно большим. Для его ограничения последовательно с якорем включают пусковой реостат rпуск, тогда

Iя пуск = Uн /(rя + rпуск)                                     (9.4)

Мощность, потребляемая двигателем из сети

P1 = Iн Uн,                                               (9.5)

где Iн - номинальный ток двигателя,

      Uн - номинальное напряжение сети.

Вращающий электромагнитный момент двигателя при номинальном режиме

,                                          (9.6)

Рисунок 9.1 – Схема двигателя постоянного тока параллельного возбуждения

Ход работы

1. Изобразите схему двигателя постоянного тока параллельного возбуждения и запишите данные для своего варианта. При изображении схемы соблюдайте  правила начертания схем и элементов.
2. Рассчитайте величины в соответствии с заданием.
3. Для расчета следует пользоваться теоретическими сведениями. Расчет параметров сопровождайте пояснениями.
4. Используйте свойства последовательного и параллельного соединений элементов электрической цепи, законы Ома и Кирхгофа.
5. Подготовьте ответы на контрольные вопросы.
6. Оформите отчет по практической работе.

Задача 1

Электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением, работая в номинальном режиме, отдает полезную мощность на валу Рном2, развивая при этом номинальный момент Мном при частоте вращения nном. Двигатель потребляет из сети номинальный ток Iпом при напряжении Uном. Ток в обмотке якоря Iа, в обмотке возбуждения Iв. Потребляемая из сети мощность равна P1. Суммарные потери мощности в двигателе составляют ΣP, коэффициент полезного действия ηдв. Схема двигателя приведена на рисунке 9.1. Используя данные, приведенные в таблице 9.1, определить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов.

Таблица 9.1 – Исходные данные к задаче