Контрольная работа дисциплина: «электрические машины и аппараты» Тема (вариант): 4,7 Студент: Нешумов Виталий Алексеевич № зачетной книжки: 4907 Группа: 391 Специальность
жүктеу/скачать 429.5 Kb.
|
Решение:
1. Коэффициент трансформации k= U1ном /U2ном = 6/0,23 = 26. 2. Номинальный ток первичной обмотки I1ном = Sном/(√3•U1ном)=400/(1,73 • 6) = 38,5 А. 3. Номинальный ток вторичной обмотки I2ном= I1ном•к=38,5•26=1001 А 4. Ток холостого хода I0 = (i0/100) • I1ном = (3/100) •38,5 = 1,155 А. 5. Напряжение короткого замыкания U1к = (uk/100)•U1ном = (5,5/100)•6000 = 330 В. 6. Сопротивление короткого замыкания Zk = U1к /(√3•I1к) = 330/(1,73•38,5)=4,95 Ом. 7. Коэффициент мощности короткого замыкания cosφк = Pк/(√3•I1ном• Uк)= 5400/(1,73•38,5•330) = 0,25; sinφк = 0,96 8. Активная и реактивная составляющие сопротивления короткого замыкания rк = Zkcosφк = 4,95 • 0,25= 1,23 Ом; xk = Zksinφк = 4,95 • 0,96= 4,75 Ом. 9. Активная и реактивная составляющие напряжения короткого замыкания uk.a = ukcosφк = 5,5 • 0,25 = 1,3%; uk.p = uksinφк = 5,5 • 0,96 = 5,2 %. 10. Изменение вторичного напряжения трансформатора при номинальной нагрузке (β = 1): при коэффициенте мощности нагрузки cosφ2 = 1, sinφ2 = 0 ΔUном = uk.acosφ2 + uk.psinφ2 = 1,3 • 1 + 0 = 1,3%; при коэффициенте мощности нагрузки cosφ2 = 0,8 (инд.), sinφ2 = 0,6 ΔUном = uk.acosφ2 + uk.psinφ2 = 1,3 • 0,8 + 5,2 • 0,6 = 4,16 %; при коэффициенте мощности нагрузки cosφ2= 0,8 (емк.), sinφ2 = 0,6 ΔUном = uk.acosφ2 + uk.psinφ2 = 1,3•0,8 + 5,2 • (-0,6) = -2%. Результаты расчета изменения вторичного напряжения трансформатора ΔUном при номинальной нагрузке (β = 1): cosφ2...................................................1,0 0,8 (инд.) 0,8 (емк.) ΔUном, %...…......................................1,3 4,16 -2 ΔUном, В.................................................3 9,5 -4,6 U2 = U2ном - ΔUном, В ..........…….....227 220,5 234,6 Внешние характеристики трансформатора представлены на рисунке 1. 11. КПД трансформатора при номинальной нагрузке (β=1) и коэффициенте мощности cosφ2 = 1
при номинальной нагрузке и коэффициенте мощности cosφ2 = 0,8 Рис. 1.1 Внешние характеристики трансформатора 12. Максимальный КПД: при cosφ2 = 1
при cosφ2 = 0,8 где коэффициент нагрузки, соответствующий максимальному КПД, β' = Задача 1.2 Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором серии 4А имеет технические данные, приведенные в таблице 2. Определить высоту оси вращения h, число полюсов 2р, скольжение при номинальной нагрузке sном, момент на валу Мном, начальный пусковой Мп и максимальный Мтах моменты, потребляемую двигателем из сети активную мощность Р1ном, суммарные потери при номинальной нагрузке ΣP, номинальный и пусковой токи Iном и Iп в питающей сети при соединении обмоток статора «звездой» и «треугольником». Таблица 2.
Решение. 1. В обозначении типоразмера двигателя цифры, стоящие после обозначения серии 4А, указывают на высоту оси вращения, т. е. h = 132 мм. 2. Следующая далее цифра указывает на число полюсов, т. е. 4р = 4; при частоте переменного тока 50 Гц этому числу полюсов соответствует синхронная частота вращения n1 = 1500 об/мин. 3. Скольжение при номинальной нагрузке определяется номинальной частотой вращения ротора двигателя sном = (n1-n2ном)/n1 = (1500 - 1460)/1500 = 0,03 или 3%. 4. Момент на валу двигателя (полезный момент двигателя) при номинальной нагрузке, т.е. при номинальной частоте вращения 1460 об/мин М2 = 9,55Рном/n2ном = 9,55 • 11000/1460 = 71,95 Н•м. 5. Начальный пусковой момент Мп = Мном(Мп/Мном) = 71,95 • 2,2 = 158,29 Н • м. 6. Максимальный (критический) момент двигателя определяют по его перегрузочной способности Мmах = Мном(Мmах/Мном) = 71,95•3 = 215,85 Н•м. 7. Номинальный ток в фазной обмотке статора Iном = Рном/(m1U1ηномcosφ1ном) = 11000/(3•220•0,875•0,87) = 21,9 А. 8. Потребляемая двигателем из сети активная мощность в режиме номинальной нагрузки Р1ном = Рном/ηном = 11/0,875 = 12,57 кВт. 9. Суммарные потери двигателя при номинальной нагрузке ΣP = Р1ном - Рном = 12,57 - 11 = 1,57 кВт. 10. Линейный ток статора: при соединении обмоток статора «звездой»
при соединении обмоток статора «треугольником» I1лΔ = 1,73•I1 = 1,73 • 21,9 = 37,9 А. Задача 1.3 Трехфазный синхронный генератор явнополюсной конструкции номинальной мощностью Sном и числом полюсов 2р включен на параллельную работу с сетью напряжением U1 частотой f = 50 Гц. Статор генератора имеет длину l1 и диаметр D1; магнитная индукция в воздушном зазоре Вδ, коэффициент заполнения сердечника статора сталью кс — 0,95. Фазная обмотка статора содержит w1 последовательно соединенных витков с обмоточным коэффициентом kоб1 = 0,92. Фазные обмотки статора соединены «звездой». Синхронные индуктивные сопротивления генератора: по продольной оси xd, по поперечной оси xq. Значения перечисленных параметров приведены в табл. 3. Требуется определить тормозные моменты, действующие на ротор генератора: основной Мосн, реактивный Мр и результирующий М = Мосн + Мр и построить графики этих моментов в функции угла θ; вычислить перегрузочную способность генератора, если режим номинальной нагрузки соответствует углу нагрузки θном = 16,5°. Таблица 3.
Решение. 1. Фазное напряжение генератора U1ф = 6000/1,73 = 3468 В. 2. Полюсное деление τ = π D1/2р = 3,14 • 1,80/12 = 0,47 м. 3. Основной магнитный поток Ф = (2/π)Вδτ l1кс = 0,64 • 0,85 • 0,47 • 0,5• 0,95 = 0,121 Вб. 4. Основная ЭДС генератора Е0 = 4,44f1Фw1kоб1 = 4,44 • 50 • 0,121• 450• 0,92 = 11120 В. 5. Синхронная угловая скорость вращения ω1 = 2πf1/p = 2 • 3,14 • 50/8 = 39,25 рад/с или п = 375 об/мин. 6. Максимальное значение основного электромагнитного момента генератора (θ = 90°) Мосн.max= 7. Максимальное значение реактивного момента генератора Мр.max= 8. Результаты расчетов основного момента Мосн = Мосн.max sinθ, реактивного момента Мр = Mpmaxsin2θ и результирующего момента М = Мосн + Мp для ряда значений угла нагрузки θ представлены в таблице 4. 9. Критическое значение угла нагрузки θкр, соответствующее максимальному результирующему моменту, cosθкр= sinθкр =0,83, откуда
θкр=arccos0,54=570 где
β = E0/[4U1ф( xd/xq - 1)] = 11120/[4 • 3468(62,7/21,5 - 1)] = 0,41. Таблица 4.
Углу θкр = 57° соответствуют моменты: М'осн = Мосн.maxsinθкр = 47010•0,838 = 39394 Н • м; М' = Мр.maxsin2θкр = 14047 • 0,913 = 12824 Н • м; Мmax = М'осн + М'р = 39394 + 12824 = 52218 Н • м. 10. По результатам расчетов построены угловые характеристики синхронного явнополюсного генератора (рис. 2). По характеристике результирующего момента М = f(θ) определяем момент номинального режима при θном = 16,5°; Мном = 5600 Н• м. следовательно, перегрузочная способность генератора равна
Рисунок2. Угловые характеристики синхронного генератора Задача 1.4 В таблице 5 даны значения параметров двигателя постоянного тока независимого возбуждения: номинальная мощность двигателя Рном, напряжение питания цепи якоря Uном, напряжение питания цепи возбуждения Uв, частота вращения якоря в номинальном режиме nном, сопротивления цепи якоря Σr и цепи возбуждения rв, приведенные к рабочей температуре, падение напряжения в щеточном контакте при номинальном токе ΔUщ = 2 В, номинальное изменение напряжения при сбросе нагрузки Δnном = 8,0 %, ток якоря в режиме холостого хода I0. Требуется определить все виды потерь и КПД двигателя. Таблица 5.
Решение. 1. Частота вращения в режиме холостого хода n0 = nном[1 + (Δnном/100)] = 3150(1 + 0,08) = 3402 об/мин. 2. ЭДС якоря в режиме холостого хода (падением напряжения в щеточном контакте пренебрегаем ввиду его незначительной величины в режиме холостого хода) Еа0 = Uном - I0 Σr = 440 – 10,8 • 0,7 = 432,44 В. 3. Момент в режиме холостого хода М0 = 9,55 Еа0I0/n0 = 9,55 • 432,44 • 10,8/3402 = 13,11 Н • м. 4. Момент на валу двигателя в режиме номинальной нагрузки М2ном = 9,55Рном/nном = 9,55 • 75000/3150 = 227,38 Н • м. 5. Электромагнитный момент двигателя при номинальной нагрузке Мном = М0 + М2ном = 13,11 + 227,38 = 340,49 Н • м. 6. Электромагнитная мощность двигателя в режиме номинальной нагрузки Рэм.ном = 0,105Мномnном = 0,105 • 340,49 • 3150 = 112617 Вт. 7. ЭДС якоря в режиме холостого хода можно представить как Еа0 = сеФn0, откуда
сеФ = Еа0 n0 = 432,44/3402 = 0,127, но так как cм/ce = 9,55, то cмФ = 9,55сеФ = 9,55 • 0,127 = 1,21. Из выражения электромагнитного момента в режиме номинальной нагрузки Мном = cмФIа ном определим значение тока якоря в режиме номинальной нагрузки Iа ном = Мном/(смФ) = 340,49/1,21 = 281,4 А. 8. Сумма магнитных и механических потерь двигателя пропорциональна моменту холостого хода Рмагн + Рмех = 0,105M0n0 = 0,105 • 13,11 • 3402 = 4683 Вт. 9. Электрические потери в цепи обмотки якоря Раэ = I2а номΣr = 281,42 • 0,3 = 23755,8 Вт. 10. Электрические потери в щеточном контакте якоря Рщ.э = Iа номΔUщ= 281,4 • 2 = 562,8 Вт. 11. Мощность, подводимая к цепи якоря, в номинальном режиме Р1а.ном = UномIа ном = 440 • 281,4 = 123816Вт. 12. Ток в обмотке возбуждения Iв = Uв/rв = 220/40 = 5,5 А. 13. Мощность в цепи возбуждения Рв = UвIв = 220• 5,5 = 1210 Вт. 14. Мощность, потребляемая двигателем в режиме номинальной нагрузки, Р1ном = Р1а.ном + Рв = 123816+ 1210 = 125026 Вт или 125 кВт 15. КПД двигателя в номинальном режиме ηном = (Рном/Р1ном)100 = (75/125)100 = 60%.
жүктеу/скачать 429.5 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|