Домашня робота №2

з дисципліни

“Авіаційні електричні машини та апарати”

Студента 3-го курсу ІАН групи АВ - 311

Мартинова Володимира Анатолійовича

Номер залікової: 209179

Задача №1

Вихідні дані:

Р_н = 33(кВт) U_н = 220(В) n_н = 1000(об/хв) R_я = 0,18(Ом)

η = 85,5 % І_з = 4,2 % R_д = 310 %

Необхідно:

1. визначити номінальні струми двигуна I_н, якоря I_ян і збудження I_зн;

2. визначити обертаючий момент М_н у номінальному режимі;

3. визначити пусковий струм двигуна I_п і обертаючий момент М_п;

4. визначити утрати потужності Р_н у номінальному режимі;

5. визначити частоту обертання якоря в режимі ідеального холостого ходу n₀ при гальмівному моменті на валі, який дорівнює 0,5 М_н. Побудувати природну механічну характеристику двигуна;

6. визначити частоту обертання якоря n_нд при наявності увімкненого в коло якоря додаткового реостата R_д і номінальному моменті М_н на валу двигуна.

1. Номінальний споживаний струм:

І_н = Pn/Un*η І_н = 175,4(А)

Номінальний струм збудження:

І_зн = І_з І_н І_зн = 7,368 (А)

Номінальний струм якоря:

І_ян = І_н - І_з І_ян =168,07 (А)

2. Обертаючий момент у номінальному режимі:

М_н = М_н = 315,127 (Нм)

3. Пусковий струм двигуна:

І_п = І_п = 1222 (А)

Обертаючий пусковий момент:

М_п = М_п = 2,195*10³ (Нм)

4. Втрати потужності при номінальному режимі:

Р_втр = Р_втр = 5,596 (кВт)

КеФ = КеФ = 0,19

КmФ = КmФ = 2,2

n_е (М) = –

5. Частота обертання якоря при М=0 і М=0,5М_н

n_е (0M) =1159 (об/хв)

М=0,5М = 157,56 (Нм)

n_е (0,5М_н) =1031 (об/хв)

n(М) = – n(М) = 902,62 (об/хв)

6. Частоту обертання якоря nнд при наявності увімкненого в коло якоря додаткового реостата Rд

R = R_я *3,1=0,559 (Ом)

819,86 (об/хв.)

Природна механічна характеристика двигуна

Задача №2

Загальнопромисловий явнополюсний синхронний генератор з трифазною обмоткою якоря, з’єднаною за схемою зірки, має дані, подані в табл. 1 .

Номінальні дані синхронного генератора

Параметри	Значення
Ппотужність Sном, кВА	120
Фазна напруга Uном, В	115
Коефіцієнт потужності cosφном	0,8

Відносне значення індуктивного синхронного опору генератора подані в табл. 2 .

Відносне значення опору генератора

Параметр	Значення
, в. о.	0,25

Характеристика холостого ходу генератора у відносних величинах подана в табл. 3, причому струм збудження .

Характеристика холостого ходу у відносних одиницях

	0	0,58	1	1,2	1,32	1,4	1,45	1,5
	0	0,5	1	1,5	2	2,5	3	3,5

Необхідно:

1. використовуючи дані табл. 4-6 і наближену векторну діаграму, визначити якого значення досягне ЕРС холостого ходу генератора при скиданні номінального навантаження;

2. визначити стале значення струму трифазного короткого замикання за умови, що короткому замиканню передував режим номінального навантаження;

3. побудувати зовнішню характеристику для активно-індуктивного навантаження з cosφ_ном, вважаючи що ЕРС холостого ходу дорівнює значенню, визначеному за п.1, а струм якоря змінюється від 0 до 1.5I_ном ;

4. побудувати регулювальну характеристику за умови, що U = U_ном при cosφ_ном і змінюванні струму якоря від 0 до 1.5 I_ном ;

5. побудувати кутову характеристику за умови змінювання активної потужності від 0 до Р_ном, вважаючи, що струм збудження відповідає значенню ЕРС, визначеному за п.1;

6. побудувати U-подібну характеристику при номінальній активній потужності і зміні струму збудження від 0.5 до 1.5 значення, що відповідає значенню ЕРС , визначеному за п.1.

Розв’язок задачі:

2.1 Визначення ЕРС холостого ходу генератора Е₀ при скиданні номінального навантаження.

2.1.1. Визначаємо номінальний струм:

І_ном = = 347,83 (А)

2.1.2. Визначаємо кут зсуву між струмом та напругою φ_ном :

φ_ном = arcos(0.8) = 37˚

2.1.3. Визначаємо індуктивний опір машини по поздовжній вісі:

Х_d = = 0,0825 (Ом)

2.1.4. Визначаємо струм збудження І_зо :

І_зо = 0,03* І_ном = 10,435 (А)

2.1.5. Визначаємо спад напруги на обмотці якоря:

j· І_ном· Х_d = j28,696 (В)

2.1.6. Будуємо характеристику холостого ходу та наближену векторну діаграму.

З них визначаємо, якого значення досягне ЕРС холостого ходу при скиданні номінального навантаження.

Масштаб:

1 см U = 10 (В)

1 см І = 10 (А)

j· І_ном· Х_d

Е₀ U_ном

І _ном

φ˚

Наближена векторна діаграма напруг для номінального навантаження

Е₀ = 135,1 (В) І_{з ном} = 11,258 (А)

2.2.Визначаємо значення струму трифазного короткого замикання:

І_к.з. = = = 1637,58 (А)

2.3. Побудова зовнішньої характеристики:

І_я1 = 0,5· І_ном = 173,915 (А)

j· І_як1· Х_d = j173,915·0,0825= j14,35 (В)

І_я2 = 0,75· І_ном =260,87 (А)

j· І_як2· Х_d = j260,87·0,0825 = j21,52 (В)

І_я3 = 1· І_ном = 347,83 (А)

j· І_як3· Х_d = j347,837·0,0825 = j 28,7 (В)

І_я4 = 1,25· І_ном = 434,79 (А)

j· І_як4· Х_d = j434,79·0,0825 = j 35,87 (В)

І_я5 = 1,5· І_ном = 521,75 (А)

j· І_як5· Х_d = j521,75·0,0825 = j43,02 (В)

І_я

5

4

3

2

1

5

4 І_{з ном}

3

2

1

Е₀ φ˚

Векторна діаграма зовнішньої характеристики

За допомогою векторної діаграми знаходимо значення напруг для кожного струму якоря. Всі дані зводимо в таблицю

	0· Іном	0,5· Іном	0,75· Іном	1· Іном	1,25· Іном	1,5· Іном
Ія	0	173,915	260,87	347,83	434,79	521,75
j· Іяк· Хd	0	14,35	21,52	28,7	35,87	43,02
U	135,1	98,6	90,1	81,2	69,3	55

Будуємо за отриманими даними зовнішню характеристику:

2.4. Побудова регульованої характеристики:

І_я1 = 0· І_ном = 0 (А)

j· І_як1· Х_d = j·0,0825= 0 (В)

І_я2 = 0,5· І_ном = 173,915 (А)

j· І_як2· Х_d = j173,915·0,0825= j14,35 (В)

І_я3 = 0,75· І_ном =260,87 (А)

j· І_як3· Х_d = j260,87·0,0825 = j21,52 (В)

І_я4 = 1· І_ном = 347,83 (А)

j· І_як4· Х_d = j347,83·0,0825 = j 28,7 (В)

І_я5 = 1,5· І_ном = 521,75 (А)

j· І_як5· Х_d = j521,75·0,0825 = j43,02 (В)

j· І_як·Х_d

U_ном

І _ном

E

За допомогою векторної діаграми знаходимо значення ЕРС для кожного струму якоря . За допомогою характеристики холостого ходу знаходимо значення струмів збудження для кожного значення знайденої ЕРС. Всі дані зводимо в таблицю:

	0· Іном	0,5· Іном	0,75· Іном	1· Іном	1,5· Іном
Ія	0	173,915	260,87	347,83	521,75
j· Іяк· Хd	0	14,35	21,52	28,7	43,02
Е	115	129.8	139,4	149,8	163,3
Ізб	7,2	10,1	11,9	14,1	20,2

2.5. Побудова кутової характеристики:

Р_ном = S_ном· cosφ_ном = 120000·0,8 = 96000 Вт

Р₁ = 0 Q₁ = 0˚

P₂ = 4 кВт

Q₂ = arcsin = 0,54˚

P₃ = 8 кВт

Q₂ = arcsin = 1,09˚

2.6. Побудова U- подібної характеристики:

U- подібна характеристика будується за допомогою векторної діаграми. Використовуючи наближену векторну діаграму та характеристику холостого ходу заповнюємо таблицю:

Е0, В	115	129,8	139,4	149,8	163,3
Ізб, А	7,2	10,1	11,9	14,1	20,2
Ія, А	9,4	12,2	55,8	81,9	113,9

Висновок: у ході виконання домашньої роботи №1 по дисципліні «Авіаційні електричні машини»,ми розв’язали задачу №1 по темі «Машини постійного струму», в якій визначили номінальні струми двигуна, якоря і збудження; обертаючий момент у номінальному режимі,пусковий струм та обертаючий момент двигуна. На основі цього побудували природну механічну характеристику. В задачі №2 ми більш детально вивчили синхронний генератор, побудували різні характеристики: регулювальну, кутову та U-подібну.

13