Практическая работа "Определение параметров машин переменного и постоянного тока"

Практическая работа №7

Тема: Определение параметров машин переменного и постоянного тока

Цель: научиться определять расчетным путем основные параметры электрических машин

Задание:

- ознакомиться с краткими теоретическими сведениями

- рассмотреть и записать решение примера 1

- решить индивидуальное задание

Краткие теоретические сведения

Эти задачи относятся к теме "Электрические машины ".

Электрические машины постоянного тока

Необходимо отчетливо представлять связь между напряжением U на зажимах машины, ЭДС Е и падение напряжение , в обмотке якоря генератора и двигателя.

Для генератора   ,

Для двигателя 

В этих формулах

где  - сумма сопротивлений всех участков цепи якоря, Ом;

 – сопротивление обмотки якоря, Ом;

 – сопротивление обмотки добавочных полюсов, Ом;

 – сопротивление компенсационной обмотки, Ом;

 – сопротивление последовательной обмотки возбуждения, Ом;

 – сопротивление переходного щеточного контакта, Ом.

При отсутствии в машине (это зависит от её типа и предложенной задачи) каких-либо из указанных обмоток в формулу, определяющую  не входят соответствующие слагаемые.

Полезный вращающий момент на валу двигателя определяются по формуле

где  - номинальная полезная механическая мощность, Вт;

 – номинальная частота вращения вала двигателя, об/мин.     

Пример 1

Двигатель постоянного тока со смешанным возбуждением, работает в номинальном режиме. Двигатель рассчитан на номинальную мощность на валу . Номинальное напряжение, подведенное к двигателю . Частота вращения якоря . Двигатель потребляет из сети ток . Сопротивление обмотки якоря, добавочных полюсов и последовательной обмотки возбуждения  Сопротивление параллельной  обмотки возбуждения

О Определить:

- потребляемую из сети мощность;

- номинальный  коэффициент  полезного действия двигателя;

 - полезный вращающий момент;

 - ток якоря;

 –противо-ЭДС в обмотке якоря;

∑Р — суммарные потери мощности в двигателе;

 - электрические потери мощности;

- добавочные потери мощности;

- потери холостого хода

Решение

1. Мощность, потребляемая двигателем из сети:

2. Номинальный коэффициент полезного действия двигателя:

3. Полезный вращающий момент на валу двигателя

4. Ток параллельной обмотки возбуждения:

5. Ток, протекающий через обмотку якоря, обмотку добавочных полюсов, последовательную обмотку возбуждения:

6. Противо-ЭДС в обмотке якоря

где  - потери напряжения в переходном контакте щеток на коллекторе

7. Суммарные потери мощности в двигателе:

8. Электрические потери мощности в двигателе

где   - потери мощности в якоре,

- потери мощности в добавочных полюсах,

  -   потери  мощности   в   последовательной   обмотке возбуждения, Вт;

- потери мощности в переходном контакте щеток на коллекторе, Вт;

-  потери мощности в параллельной обмотке возбуждения, Вт.

9. Добавочные потери мощности, возникающие в обмотке якоря

10. Потери холостого хода

Электрические машины переменного тока

Трехфазный ток, протекающий по обмотке статора двигателя создает вращающееся магнитное поле, частота вращения которого зависит от числа пар полюсов и частоты тока f₁, в статоре,

Возможные частоты вращения магнитного поля статора при частоте тока f₁ и различном числе пар полюсов приведены в таблице 23

Таблица 7.1- Возможные частоты вращения магнитного поля статора при частоте тока f₁ =50 Гц и различном числе пар полюсов

р  (число пар полюсов)	1	2	3	4	5	6
n1, об/мин	3000	1500	1000	750	600	500

Частота вращения ротора п₂ всегда меньше частоты вращения магнитного поля статора. Это отставание характеризуется скольжением S, равным

При работе двигателя под нагрузкой скольжение составляет несколько процентов, в момент пуска - 100 %.

Полезный вращающий момент на валу двигателя определяется по формуле

где  - номинальная полезная механическая мощность, Вт;

 – номинальная частота вращения вала ротора двигателя, об/мин.   

В настоящее время промышленность выпускает асинхронные двигатели серии 4А мощностью от 0,06 до 400 кВт.

Обозначение типа двигателя расшифровывается так:

4 - порядковый номер;

А - наименование вида двигателя - асинхронный;

Н - обозначение двигателя защищенного исполнения; отсутствие знака означает закрытое обдуваемое исполнение;

А - станина и щиты из алюминия; X - станина алюминиевая, щиты чугунные;

отсутствие знаков означает, что станина и щиты чугунные или стальные;

50... 355 - высота оси вращения;

S, L, М - установочные размеры по длине станины ( S - самая короткая станина;

М - промежуточная;   L - самая длинная );

 2,4,6,8, 10,12 - число полюсов;

У - климатическое исполнение двигателя ( для умеренного климата);

3 - категория размещения (3— для закрытых неотапливаемых помещений; I -для работы на открытом воздухе).

Пример 2

Расшифровать условное обозначение двигателя типа 4АН200М4УЗ. Это двигатель четвертой серии, асинхронный, защищенного исполнения, станина и щиты из чугуна, с высотой оси вращения 200 мм, с установочным размером М по длине станины (промежуточный), четырехполюсный, для районов умеренного климата, третья категория размещения.  

Пример 3

Расшифровать условное обозначение двигателя типа 4А100L8УЗ. Это двигатель четвертой серии, асинхронный, закрытый обдуваемого исполнения, станина и щиты из чугуна, с высотой оси вращения 100 мм, с установочным размером L по длине станины (самая длинная станина), восьмиполюсный, для районов умеренного климата, третья категория размещения.  

Пример 4

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором изготовлен на номинальное напряжение 220/380В. Двигатель подключен к сети с напряжением U_1ном =380В, нагрузка на его валу номинальная. Известны величины:

- I_1ном= 9,15 А - номинальный ток, потребляемый двигателем из сети;

-  ⁼ 82% - номинальный коэффициент полезного действия;

- cos φ = 0,81 - номинальный коэффициент мощности;

- S_ном ⁼ 5% - номинальное скольжение;

- p= 3 — число пар полюсов;

- f₁ = 50 Гц - частота тока сети;

-

 - способность двигателя к перегрузке;

-    - кратность пускового момента;

-    - кратность пускового тока.

Определить:

-  — мощность, потребляемую двигателем из сети;

-  - номинальную мощность на валу двигателя;

-  — суммарные  потери мощности в двигателе при номинальном режиме;

-  - частоту вращения магнитного поля статора;

-  - номинальную частоту вращения ротора;

- - частоту тока в роторе;

- ,  и - номинальный, пусковой и максимальный моменты на валу

двигателя;

-  - пусковой ток, потребляемый двигателем из сети.

13. Значение пускового тока: .

Можно заметить, что токи  и  возросли по сравнению с токами  и в раз, т.к. напряжение, подводимое к двигателю стало в раз меньше

Задание: Используя методические указания, решить индивидуальное задание

Задача Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором серии 4А имеет технические данные, приведенные в таблице 7.2. Определить высоту оси вращения h, число полюсов 2р, скольжение при номинальной нагрузке  S_ном, номинальный момент на валу М_ном, начальный пусковой М_пуск и максимальный М_мах моменты, потребляемую двигателем из сети мощность Р_1ном, суммарные потери мощности в двигателе при номинальном режиме ∑Р_ном, номинальный I_1ном  и пусковой I_1п токи в питающей  сети при соединении обмоток статора «звездой»  и «треугольником».

Таблица 7.2 - Исходные данные к заданию практической работы №7

Вариант	Тип двигателя	Р2ном, кВт	n2ном , об/мин	ηном ,%					U1ном, В	Схема соединения обмоток статора
1	4А200М6У3	22,0	975	90,0	0,90	2,4	1,3	6,5	220/380	∆
2	4А355М10У	110,0	590	93,0	0,83	1,8	1,0	6,0	380/660	Υ
3	4А250S2У3	75,0	2960	91,0	0,89	2,5	1,2	7,5	220/380	Υ
4	4А315S12У3	45,0	490	90,5	0,75	1,8	1,0	6,0	380/660	∆
5	4А180М4У3	30,0	1470	91,0	0,90	2,0	1,4	6,5	220/380	∆
6	4А315S8У3	90,0	740	93,0	0,85	2,3	1,2	6,5	380/660	Υ
7	4А250М6У3	53,0	985	91,5	0,89	2,1	1,2	6,5	220/380	∆
8	4А132М2У3	11,0	2900	88,0	0,90	2,8	1,7	7,5	380/660	Υ
9	4А180М8У3	15,0	730	87,0	0,82	2,0	1,2	6,0	220/380	Υ
10	4А315S4У3	15,0	730	87,0	0,82	2,0	1,3	6,0	380/660	∆
11	4А160М2У3	18,5	2940	88,5	0,92	2,2	1,4	6,5	220/380	∆
12	4А132М4У3	11,0	1460	84,5	0,87	3,0	2,2	7,5	380/660	Υ
13	4А250S8У3	37,0	735	90,0	0.83	2,0	1,2	6,0	380/660	∆
14	4А132М6У3	7,5	970	85,5	0,81	2,5	2,0	6,5	220/380	∆
15	4А160М4У3	18,5	1465	89,50	0,88	2,2	1,4	7,0	220/380	Υ

Методические указания к решению задачи

1. Если двигатель изготовлен на номинальное напряжение 220/380 В. Это значит, что при  подключении к сети с U_1ном=220В обмотки его статора должны быть соединены по схеме "треугольник

2. Номинальная мощность на валу двигателя определяется из соотношения

1.Номинальный ток, потребляемый двигателем из сети находят из формулы

4. Суммарные потери мощности в двигателе при номинальном режиме работы:

5. Частота вращения магнитного поля статора определяется по типу двигателя, используя таблицу 7.1

6 Номинальное скольжение определяется из соотношения

7.  Частота тока в роторе:

8. Номинальный момент на валу двигателя:

9. Пусковой момент на валу двигателя:

10. Максимальный момент на валу двигателя:

11. Пусковой ток двигателя:

Содержание отчета

1.     Наименование, номер, тема и цель работы

2.      Пример 1

3.     Краткое условие задач

4.     Решение задач с обозначением цели каждого этапа

5.     Вывод по работе

Критерии оценивания практической работы № 7

Практическая работа составлена в 15 вариантах и ее выполнение обучающимися рассчитано на 2 академических часа.

Таблица 7.3 - Критерии оценивания практической работы №7

Оцениваемый параметр	Максимальный балл
Записал наименование, номер, тему и цель урока	2
Записал условие и решение примера 1	5
Записал условие задачи с указанием единиц измерения физических величин	2
Указана цель каждого этапа решения задания	2
Определил высоту оси вращения h	1
Определил число полюсов 2р	1
Рассчитал скольжение при номинальной нагрузке  Sном	1
Рассчитал номинальный момент на валу Мном, начальный пусковой Мпуск и максимальный Ммах моменты	3
Рассчитал потребляемую двигателем из сети мощность Р1ном	1
Определил суммарные потери мощности в двигателе при номинальном режиме ∑Рном	1
Определил номинальный I1ном  и пусковой I1п токи в питающей  сети	2
Сделан вывод по работе	1
ИТОГО:	22

Оценка результатов выполнения задания производится в соответствии с универсальной шкалой:

Процент результативности (правильных ответов)	Кол-во баллов	Качественная оценка индивидуальных образовательных достижений
		балл (отметка)	вербальный аналог
90 ÷ 100	20 - 22	5	отлично
80 ÷ 89,9	18 – 19,9	4	хорошо
60 ÷ 79,9	13 – 17,9	3	удовлетворительно
менее 60	менее 13	2	не удовлетворительно

Краткое описание документа:

практическая работа содержит теоретический материал, примеры решения, задания, методические указания к решению задания и критерии оценивания практической работы