Електричні машини

1.3.1 Загальні відомості

Машини постійного струму використовуються як двигуни і генератори.

Двигуни постійного струму мають значні переваги над двигунами інших типів:

– допускають плавне регулювання швидкості обертання вала різними способами;

– мають великий пусковий момент.

У генераторах постійного струму є можливість плавно регулювати ЕРС в широких межах.

Електрорушійна сила обмоток якоря машини постійного струму, В:

де Ф – магнітний потік, Вб;

n – частота обертання якоря, об/хв;

Ce – конструктивна стала машини:

де р – число пар полюсів машини;

N – число активних провідників обмотки якоря;

a – число паралельних віток обмотки якоря.

Напруга на затискачах генератора, В [3]:

 

де Е – ЕРС обмотки якоря, В;

Iя – струм якоря, А;

RяΣ – сумарний опір якірної обмотки, Ом.

Напруга на затискачах двигуна, В:

Корисна потужність , що віддається генератором, Вт:

Потужність, що споживається двигуном з мережі, Вт:

Електромагнітна потужність, Вт:

Струм якоря в генераторах із самозбудженням, А:

де Із – струм збудження, А;

І – струм навантаження.

Струм якоря двигуна, А:

Струм в колі збудження двигуна, А:

де RзΣ - загальний опір кола збудження, Ом;

Rз – опір обмотки збудження, Ом;

Rр – опір реостата в колі збудження, Ом.

Опір пускового реостата, Ом:

Частота обертання якоря двигуна, об/хв:

Частота обертання ідеального холостого ходу двигуна, об/хв:

 

де nном – номінальна частота обертання якоря, об/хв.;

Uном – номінальна напруга живлення двигуна, В;

Іяном – номінальний струм якоря, А.

Механічна характеристика шунтового двигуна описується рівнянням [3]:

де См – стала машини:

n0 – частота обертання двигуна в режимі холостого ходу (М = 0):

Δn – зміна частоти обертання двигуна при навантаженні.

Механічна характеристика серієсного двигуна:

 

де kФ – коефіцієнт пропорційності магнітного потоку.

Обертовий момент двигуна, Н⋅м:

або

Зв’язок між постійними машини:

Рівняння обертових моментів для сталого режиму роботи генератора
має вигляд:

де Мв – момент, що прикладений до вала генератора первинним двигуном, Н⋅м:

М – електромагнітний момент, який розвивається якорем, Н⋅м;

М0 – електромагнітний обертовий момент, що відповідає втратам на тертя, які покриваються за рахунок механічної потужності, Н⋅м.

В неусталеному режимі, коли швидкість обертання генератора змінюється, виникає динамічний момент обертання

де J – момент інерції обертових частин генератора.

Динамічний момент відповідає зміні кінетичної енергії обертових мас.

У загальному випадку, при n ≠ const для генератора,

Статичний момент генератора:

Тоді рівняння моментів генератора:

Електромагнітний момент двигуна, Н⋅м:

є рушійним і діє в напрямі обертання, витрачається на зрівноваження гальмівних моментів:

1) моменту М0, який відповідає втратам, що покривається за рахунок
механічної потужності;

2) Mв – моменту навантаження на валу, створюваного робочою машиною
або механізмом;

3) Мдин – динамічного моменту.

При цьому

Таким чином рівняння моменті двигуна,

або

де

є статичним моментом опору.

При усталеному режимі роботи, коли n = const і Мдин = 0,

Кратність струму:

де Iп – пусковий струм двигуна, А.

Кратність пускового моменту [10]:

де Мп – пусковий момент двигуна, Н·м;

Мном – номінальний момент двигуна, Н·м.

Коефіцієнт корисної дії генератора:

де P2 – потужність на затискачах генератора, Вт;

P1 – механічна потужність, підведена до генератора, Вт;

U – напруга на затискачах генератора, В;

I – струм навантаження, А.

Коефіцієнт корисної дії двигуна:

де P2 – потужність на валу двигуна, Вт;

P1 – потужність, що споживається з мережі, Вт;

ΣP – сумарні втрати, Вт.

Сумарні втрати визначається за формулою, Вт:

де P0 – втрати холостого ходу, Вт;

Pe – електричні втрати, Вт;

ΔPст – втрати в стані, Вт;

ΔPмех – механічні втрати, Вт;

ΔPз – електричні втрати в обмотці збудження, Вт;

ΔPя – втрати потужності в обмотці якоря, Вт;

ΔPщ – втрати в щітках, Вт;

ΔPд – додаткові втрати, Вт.

Деталі

Батьківська категорія: Електричні машини

Категорія: Електричні машини постійного струму

Створено: 17 березня 2016

Перегляди: 3834