КАТЕГОРИИ: Археология
ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Техника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву
Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления
|
⇐ ПредыдущаяСтр 14 из 14 Коэффициентом полезного действия называется отношение полезной мощности Р2 к потребляемой мощности 𝑃2 Р1 𝜂 = (140). Для современных машин постоянного тока КПД находится в пределах: 𝑃1 1) Мощность больше 10 кВт – 83-87%; 2) Мощность более 100 кВт – 88-93%; 3) Более 1000 кВт – 92-96%; 4) И только у электрических машин малой мощности этот показатель очень низкий, например, электрическая машина мощность 10 Вт, ее КПД 30-40%. Зависимость КПД от нагрузки представлена на (рис. 4.74 методичка). В режиме холостого хода КПД машины постоянного тока равен нулю. Нет полезной мощности Р2=0. При увеличении нагрузки КПД резко возрастает, что связано с небольшой величиной переменных потерь и практически неизменными постоянными потерями. При некоторой нагрузке КПД достигает максимального значения. Дальнейшее повышение нагрузки приводит к снижению КПД, что связано со значительным увеличением переменных потерь, которые пропорциональны нагрузке в квадрате. Но при этом, полезная мощность растет медленнее чем переменные потери, так как полезная мощность пропорциональна нагрузке в первой степени. Существуют два способа определения КПД: 1) Прямой; 2) Косвенный; В машинах постоянного тока, как и в других электрических машинах, прямой способ не применяют, так как величины Р2 и Р1 по своим значениям близки друг к другу. А это значит, есть вероятность неверного определения КПД. Поэтому для машин постоянного тока применяют косвенный метод, заключающийся в том, что определяют потери в машине (суммарные потери). И на основании их определяют КПД. Однако КПД определяют по формулам ∑𝑃 𝜂 = 1 − L 66scM+tH/qBhGyslJRwyNFDh3GVah7Imh3HmO2LxDr53GOXsK217HKXctfo+SRbaYcOyUGNH65rK 4/bkDLyNOK4e0pdhczysz9+7+fvXJiVjbm+m1TOoSFO8hOEXX9ChEKa9P7ENqjUgj8Q/FW+eLEDt JfMIusj1f/TiBwAA//8DAFBLAQItABQABgAIAAAAIQC2gziS/gAAAOEBAAATAAAAAAAAAAAAAAAA AAAAAABbQ29udGVudF9UeXBlc10ueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhADj9If/WAAAAlAEAAAsAAAAA AAAAAAAAAAAALwEAAF9yZWxzLy5yZWxzUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAMSyF3l6AgAAUwYAAA4AAAAA AAAAAAAAAAAALgIAAGRycy9lMm9Eb2MueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAJFJqfDZAAAAAgEAAA8A AAAAAAAAAAAAAAAA1AQAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbFBLBQYAAAAABAAEAPMAAADaBQAAAAA= «> , для ГПТ 𝑃н+∑𝑃 𝜂 , для ДПТ 𝑃1 (141). Когда машина постоянного тока работает двигателем, то более точнее можно определить потребляемую мощность по электрическим величинам: напряжению и току. Для генератора отдаваемую мощность так же более точнее определять через электрические величины напряжения и тока. В машинах постоянного тока есть два вида потерь: 1) Постоянные потери; 2) Переменные потери; Постоянные потери — это потери, которые не зависят от нагрузки, их обозначим через Ро. Переменные потери состоят из двух составляющих: потери которые пропорциональны нагрузке в первой степени, обозначим через Р1. Вторую составляющую переменный потерь обозначим через Р2, которые пропорциональны квадрату нагрузки. 𝑃 𝑃 𝑃 Тогда можно записать 𝜂 (142), определим значение КПД при такой нагрузке, когда этот КПД достигает максимального значения. Для этого рассмотрим в качестве примера генератор постоянного тока с независимым возбуждением. Для такого генератора будем считать, что выходное напряжение U остается неизменным, тогда для такого генератора полезная мощность будет равна 𝑃2 = 𝐼𝑎 𝑈н𝐼𝑎 = 𝑈н𝐼н 𝐼н = 𝑃2нКнг (143). 𝐼𝑎 Кнг = 𝐼н (144) называется коэффициентом нагрузки, относительная доля некоторой нагрузки по отношению к номинальной. В свете рассуждений запишем выражение для КПД: 𝜂 = К нгР +𝑃Кнг+КР2нР +К2 𝑃2 (145). 2н 0 нг 1 нг LECTION #14 Возьмем КПД по коэффициенту нагрузки, исходя из выражения для КПД получим 𝑑 𝑑𝜂Кнг = КнгР2𝑃н2+н(𝑃𝑃0+𝜕−ККнг2нгР1𝑃+2)К2нг𝑃2 (146). Полученное выражение приравняем к нулю. Данное уравнение удовлетворяется, если знаменатель равен бесконечности. То есть, коэффициент нагрузки равен также бесконечности. Однако, это условие не представляет интереса. Приравняем числитель данного выражения к нулю 𝑃2Н(Р0 − К2нг𝑃2) = 0, 𝑃0 = К2нг𝑃2(147). Условие определяющее максимальное значение КПД. То есть, КПД в машине постоянного тока достигает максимального значения при условии, что постоянные потери равны переменным потерям, что видно на (рис. 4.74 методичка). Режим генератора Рассмотрим процесс преобразования энергии в машинах постоянного тока для генераторного режима на примере генератора постоянного тока с постоянным возбуждением, который приводится во вращение с помощью приводного двигателя с установившимся режимом работы при n=const. Это преобразование проиллюстрируем с помощью энергетической диаграммы. Если при независимом возбуждении возбудитель, который питает обмотку возбуждения и находится на одном валу с генератором постоянного тока, то мощность возбуждения не учитывается в мощность, которая подводится к валу этого генератора. Если это так, то тогда эта мощность не учитывается. Часть мощности Р1 (механической мощности), которая поступает на вал генератора, идет на покрытие механических потерь в генераторе. Другая часть этой мощности идет на покрытие магнитных потерь в сталь генератора. Оставшееся мощность — это электромагнитная мощность, которую можно определить через электрические величины генератора, либо с помощью энергетической диаграммы Рэм = Еа𝐼𝑎 = 𝑃1 − (𝑃мех + Рмг) (148). Часть этой мощности (электромагнитной) расходуется на покрытие электрических потерь в обмотке якоря, в которую входят все потери обмоток, которые включены последовательно с обмоткой якоря. Другая часть этой мощности идет на компенсацию потерь на переходном сопротивлении определяемой щетками. Эти составляющие можно рассчитать Рэла = 𝐼𝑎2𝑅𝑎 Рщ = ∆𝑈щ𝐼𝑎(149). Возникающие при работе генератора добавочные потери особо не учитываются. Частично не включают магнитные потери в стали одну часть, а другую часть в электрические потери обмотки якоря. Тогда полезную мощность можно рассчитать через электрические величины 𝑃2 = 𝑈𝐼𝑎 = 𝑃эм − (Рэла + Рщ) = Рэм − (𝐼𝑎2𝑅𝑎 + ∆𝑈щ𝐼𝑎) (150). Электромагнитная мощность — это мощность которая связывает подводимую механическую мощность к валу генератора и полезную мощность, которая отдается потребителю. Режим двигателя Рассмотрим процесс преобразования энергии для двигательного режима на примере двигателя постоянного тока, работающего в установившемся режиме при неизменной частоте вращения n=const. Рассмотрим этот вопрос на примере двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением. Из сети двигатель постоянного тока потребляет электрическую мощность Р1 𝑃1 = 𝑈𝐼н = 𝑈(𝐼𝑎 +𝐼𝑏) (151). Часть этой мощности расходуется на компенсацию электрических потерь в обмотке возбуждение. Другая часть этой мощности идет на покрытие электрических потерь в обмотке якоря. Еще одна часть этой мощности идет на покрытие потерь, имеющих место на щетках. Каждую из этих составляющих потерь определяются по формулам какие свойственны для генератора постоянного тока. Оставшееся мощность — это электромагнитная мощность, которую можно рассчитать Рэм = Рмех = Еа𝐼𝑎 = 𝑃1 − (∆𝑃𝑏 + Рэла + Рщ) = 𝑈(𝐼𝑎 + 𝐼𝑏) − 𝑈𝐼𝑏 − 𝐼𝑎2𝑅𝑎 + ∆𝑈щ 𝐼𝑎 (152). Эта электромагнитная мощность в свою очередь преобразуется в механическую мощность. Эти мощности можно рассчитать на основании энергетической диаграммы. Тогда Рэм = Рмех = 𝑈𝐼𝑎 − (𝐼𝑎2𝑅𝑎 + ∆𝑈щ𝐼𝑎) (153) полезная мощность двигателя постоянного тока определяется следующим образом: часть электромагнитной мощности идет на компенсацию магнитных потерь в стали двигателя. Другая часть этой мощности идет на компенсацию механических потерь в двигателе. Оставшаяся мощность — это полезная мощность Р2, которая поступает с вала двигателя на вал рабочего механизма. С учетом энергетической диаграммы полезную мощность можно определить 𝑃2 = 𝑃эм − (Рмг + Рмех) (154). Так как сумма магнитных и механических потерь — это потери холостого хода (постоянные потери), то полезную мощность можно рассчитать по соответствующей формуле Р2 = Рэм − Р0(155).
⇐ Предыдущая567891011121314 Читайте также: Техника прыжка в длину с разбега Тактические действия в защите История Олимпийских игр История развития права интеллектуальной собственности |
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-01-19; просмотров: 1053; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!
infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь — 38.242.236.216 (0.005 с.)
|
Расчет потерь и кпд двигателя постоянного тока параллельного возбуждения
Даны
значения параметров двигателя постоянного
тока параллельного возбуждения:
номинальная мощность двигателя РN=25
кВт, напряжение питания цепи якоря
UN=440
В, напряжение питания цепи возбуждения
Uв=220
В, частота вращения якоря номинальном
режиме nN=2200
об/мин, сопротивления цепи якоря Σr=0,3
Ом, и цепи возбуждения rв=60
Ом, приведенные к рабочей температуре,
падение напряжения в щеточном контакте
при номинальном токе ΔUщ=2
В, номинальное изменение напряжения
при сбросе нагрузки
Δ
nN=8,0
%, ток якоря в режиме холостого хода
i0=6,0
А. Требуется определить все виды потерь
и КПД двигателя.
Решение
1.
Частота вращения в режиме холостого
хода
n0=
nN[1+(
Δ nN/100)]=
2200 (1+8/100)= 2376 об/мин.
2.
ЭДС якоря в режиме холостого хода
Ea0=
UN–
i0
Σr
= 440 – 6 ·0,3= 438,2 В
3.
Момент в режиме холостого хода
М0=9,55
Ea0
i0/
n0=
9,55·438,2·6/2376 = 10,6 Нм.
4.
Момент на валу двигателя в режиме
номинальной нагрузки
М2N=9,55
PN/nN=9,55·25·103/2200=108,5
Нм.
5.
Электромагнитный момент двигателя при
номинальной нагрузке
МN=
М0+
М2N=
10,6 + 108,5 = 119 Нм.
6.
Электромагнитная мощность двигателя
в режиме номинальной нагрузке
РэN=0,105
МN
nN=0,105·119·2200=
27490 Вт.
7.
ЭДС якоря в режиме холостого хода можно
представить как
Ea0=сеФ
n0,
откуда
сеФ=
Ea0/
n0=438,2/2376=0,185,
но
так как см
/
се=
9,55, то
см
Ф= 9,55 сеФ=
9,55·0,185=1,77.
Из
выражения электромагнитного момента
в режиме номинальной нагрузки
МN=
см
ФIaN
Определим
значение тока якоря в режиме номинальной
нагрузки
IaN=МN/(см
Ф)=119/1,77= 67 А.
8.
Сумма магнитных и механических потерь
двигателя пропорциональна моменту
холостого хода
Рмаг
+ Рмех=0,105
М0
n0=0,105
·10,6·2376= 2644 Вт.
9.
Электрические потери в цепи обмотки
якоря
Раэ=
I2aN
Σr
=672
·0,3=1347
Вт.
10.
Электрические потери в щеточном контакте
якоря
Рщэ=
IaN
ΔUщ=67
·2= 134 Вт.
11.
Мощность подводимая к цепи обмотки
якоря, в номинальном режиме
Р1аN=
UN
IaN=
440 ·67= 29480 Вт.
12.
Ток в обмотке возбуждения
Iв=Uв
/
rв
=
220 / 60 =3,7 А.
13.
Мощность в цепи возбуждения
Рв=UвIв=
220 · 3,7=814 Вт.
14.
Мощность, потребляемая двигателем в
режиме номинальной нагрузки
Р1N=
Р1аN+
Рв=29480+
814 = 30295 Вт или 30,3 кВт.
15.
КПД двигателя в номинальном режиме
ηN=(
РN/
Р1N)
100= (25/30,3)100=82,5 %.
ВОПРОСЫ
ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ
Какие
потери в МПТ?Что
за коэффициенты см
,
се
?Чем
отличается ДПТ параллельного
возбуждения, от других возбуждений?
МИНИСТЕРСТВО
ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО
ОБРАЗОВАНИЯ
РЕСПУБЛИКИ
УЗБЕКИСТАН
ТАШКЕНТСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
им. БЕРУНИ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ
ФАКУЛЬТЕТ
КАФЕДРА
«Электрические машины»
Методическое
руководство
к выполнению
курсового проекта
МЕТОДИЧЕСКИЕ
УКАЗАНИЯ
по предмету
«Система
автоматического проектирования
в
ЭМ и трансформаторах»
Для магистров
направления
5А310701-
Электромеханика
Ташкент
– 2017
Составитель:
Мустафакулова Г. Н.
В предлагаемом
руководстве подробно изложена методика
основные требования предъявляемые к
гидрогенераторам, выбор главных размеров,
выбор размеров паза статора и размеров
магнитопровода статора и ротора, расчет
магнитной цепи при холостом ходе,
индуктивные сопротивления обмотки;
расчет магнитной цени при нагрузке,
выбор размеров и основных параметров
обмотки возбуждения, параметры и
постоянные времени, массы активных и
конструктивных частей, нагрузка на
подпятник и подшипники, расчет потерь
и КПД, тепловой и вентиляционный расчеты,
описание конструкции, механический
расчет, расчет и построение характеристик
гидрогенератора.
Приведены
пример и необходимый материал для
проектирования гидрогенератора.
Кафедра
«Электрические машины»
Печатается
по решению учебно–методического совета
Энергетического факультета Ташкентского
Государственного Технического
Университета. (Протокол №1 от 24. 08.2017)
Председатель
совета к.т.н., доц. Абдуллаев
Б.А.
Рецензенты:
А.Т.
Имамназаров — к.т.н., доц. кафедры
«Электротехника, электромеханика и
электротехнологии» ТашГТУ.
Х.Т.
Бердиев — к.т.н., доц. кафедры «Электрического
транспорта и высокоскоросного состава
электрического движение» ТЖИИ
Эффективность двигателя постоянного тока — ElectricalWorkbook
В этой теме вы изучаете эффективность двигателя постоянного тока.
Эффективность двигателя постоянного тока определяется как отношение выходной мощности к потребляемой и может быть выражена как
\[\text{ }\!\!\eta\!\!\text{ }=\text { }\frac{\text{Выходная мощность}}{\text{Потребляемая мощность}}=\frac{\text{Выходная мощность}}{\text{Выходная мощность}+\text{Потери}}\]
\ [=\frac{\text{Потребляемая мощность – Потери}}{\text{Потребляемая мощность}}\]
Рис. 1: Кривая КПД двигателя постоянного тока
КПД обычно выражается в процентах. КПД двигателя постоянного тока зависит от выходной мощности. Первоначально при низкой выходной мощности эффективность низкая из-за постоянных потерь. По мере увеличения выхода эффективность увеличивается, пока не достигнет определенного максимального значения. Если выпуск еще больше увеличить, то эффективность снижается из-за быстрого роста переменных потерь. Двигатели обычно рассчитаны на максимальную эффективность при работе с полной или почти полной нагрузкой. КПД двигателя постоянного тока при нормальных условиях работы может достигать 95%. Типичная кривая КПД, показывающая, как КПД изменяется в зависимости от выходной мощности, показана на рис. 1.
УСЛОВИЕ МАКСИМАЛЬНОЙ КПД
Условия максимального КПД двигателя постоянного тока можно получить, используя выражение для его КПД .
Рис. 2: Шунтирующий двигатель постоянного тока
Рассматривая случай параллельного двигателя постоянного тока (рис. 2) и используя обычные обозначения, имеем VI}\] 9{\text{2}}{{\text{R}}_{\text{a}}}={{\text{P}}_{\text{c}}}\]
Таким образом, КПД двигателя постоянного тока максимален, когда переменные потери (т. е. потери в меди) равны постоянным потерям.
Пример 1: A 250 В пост. Шунтирующий двигатель потребляет ток 4 А от сети 250 В при работе на холостом ходу. Сопротивление цепи якоря 1 Ом, цепи возбуждения 250 Ом. Рассчитайте (а) КПД двигателя, когда он потребляет от сети ток 20 А, (б) ток якоря, при котором КПД максимален, (в) значение максимального КПД.
Опубликовано Автор Рабочая тетрадь по электрикеКатегории Электрические машины
Эффективность двигателя постоянного тока и генератора постоянного тока
Хотите создать сайт? Найдите бесплатные темы и плагины WordPress.
В этом руководстве рассматриваются эффективность и потери машин постоянного тока (двигатель и генератор), включая медные, сердечниковые, щеточные, механические (трение и ветер) и паразитные потери.
Потери в машинах постоянного тока (двигатель и генератор) включают потери на трение, аэродинамические и электрические потери. Трение присутствует во всех вращающихся механизмах. Парусность присутствует из-за сопротивления воздуха вращающимся компонентам, а также в вентиляторах, добавленных для обеспечения принудительной циркуляции воздуха в целях охлаждения.
В электрических машинах термин «прочие потери» включает потери в меди, потери в стали, магнитную утечку и другие меньшие факторы. В совокупности потери представляют собой потраченную впустую энергию, которую следует максимально сократить, часто за счет простого хорошего обслуживания.
Потери в машинах постоянного тока
Потери
Потери мощности в меди обусловлены сопротивлением электрических обмоток, а потери мощности в железе обусловлены гистерезисом и вихревыми токами в железном сердечнике якоря. В то время как потери в железе почти постоянны от холостого хода до полной нагрузки, потери в меди значительно варьируются в зависимости от тока нагрузки.
Эти две величины являются основными электрическими потерями в двигателе и суммируются для получения общих потерь электроэнергии. Потери мощности в медных проводниках зависят от квадрата протекающего тока ( P = I 2 R ).
При малых нагрузках небольшой ток означает минимальные потери в меди. Если ток якоря удвоить, потери в меди возрастут в четыре раза и выделится в четыре раза больше тепла; это тепло должно быть удалено, как правило, за счет циркуляции воздуха, что увеличивает потери в системе.
КПД генератора постоянного тока
В целях анализа обычно предполагается, что все сопротивление якоря сосредоточено в одном компоненте и не распределяется по обмоткам. На рис. 1 показан генератор постоянного тока с параллельным подключением , разделенный на различные воображаемые составные части, а пунктирные линии обозначают фактические компоненты.
Рисунок 1 Схема замещения шунтового генератора
При расчетном вырабатываемом напряжении генератора в Рисунок 1 равно 200 В, а сопротивление якоря равно 0,5 Ом, то на каждый ампер тока, подаваемого якорем, приходится внутреннее падение напряжения на 0,5 В из-за сопротивления якоря.
На каждые 2 А тока нагрузки внутренние потери составляют 1 В, а если на клеммах генератора требуется 200 В, то генераторная секция должна генерировать более высокое напряжение в обмотках. То есть для нагрузки 10 А генерируемое напряжение должно быть 205 В, чтобы обеспечить напряжение на клеммах 200 В между точками А и В.
Ток якоря I a также включает ток возбуждения I f , а также ток нагрузки I нагрузки , то есть: равен I A R A ( V = IR ), а генерируемое напряжение V G равна терминальному напряжению V 9089 плюс 9008.0107 I a R a падение напряжения. То есть для генератора постоянного тока:
При последовательной обмотке возбуждения сопротивление поля должно быть добавлено к сопротивлению якоря.
Пример расчета ЭДС генератора постоянного тока 1
Найдите значение ЭДС, создаваемой в генераторе постоянного тока, если напряжение на клеммах 204 В, сопротивление якоря 0,3 Ом и ток якоря 12 А.
Пример расчета напряжения на клеммах генератора постоянного тока 2
Найдите клеммное напряжение генератора DC Compound Generator, приведенных следующими фактами:
Из цепи, показанной в Рисунок 3 :
Рисунок 3 Схема. сопротивление цепи якоря равно:
Общий КПД генератора постоянного тока можно найти, добавив все потери к выходной мощности и сравнив ее с входной мощностью. Рисунок 2 показывает потери, обычно встречающиеся в машине. Хотя кажется, что это значительное число, некоторые из них относительно малы, а эффективность 80 процентов или выше является обычным явлением. Рис. 2 Потери в генераторе постоянного тока
Потери следующие: трение 250 Вт, железо 125 Вт, поле 200 Вт, потери в якоре в меди 490 Вт, другие паразитные потери 85 Вт.
КПД двигателя постоянного тока
Теоретический подход к определению эффективности двигателя постоянного тока аналогичен методу генератора постоянного тока. Сопротивление якоря рассматривается как одна составляющая, а обмотка — как другая. Это показано на Figure 4 , и легко увидеть сходство с Figure 1 .
Рисунок 4 Эквивалентная схема параллельного двигателя постоянного тока
Возникающая противо-ЭДС зависит от падения напряжения на якоре ( I a R a ) и равна разнице между напряжением питания и падение напряжения. То есть для двигателя постоянного тока:
Единственным отличием от формулы для генераторов постоянного тока является полярность падения напряжения якоря ( I a R a ). Это показано на Рисунок 4 со стрелками, указывающими направления приложенного и генерируемого напряжения и показывающими, что они противоположны друг другу. В результате действующее напряжение, вызывающее протекание тока через цепь якоря, меньше приложенного напряжения. То есть:
Общий КПД двигателя постоянного тока можно найти аналогично КПД генератора постоянного тока,
, то есть: потребляемая мощность = выходная мощность + потери .
В то время как на входе генератора была механическая мощность и выходная электрическая мощность, на входе двигателя была электрическая мощность и выходная механическая мощность. Потери показаны в Рисунок 5 .
Рис. 5 Потери в двигателе постоянного тока
Пример расчета противо-ЭДС двигателя постоянного тока 4
Подключенный параллельно двигатель постоянного тока потребляет 25 А при напряжении 200 В постоянного тока. Если поле двигателя имеет ток 1 А и сопротивление якоря 0,25 Ом, найти значение противо-ЭДС. Схема показана на Рисунок 6 .
Рисунок 6 Схема для примера 4
Пример расчета эффективности двигателя постоянного тока 5
Составной двигатель постоянного тока 250 В с длинным шунтом потребляет ток 82 А при полной нагрузке.