ОПИСАНИЕ И РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ 4ГПЭМ-15

Цель исследования: Ознакомиться с основными параметрами генератора постоянного тока параллельного возбуждения 4ГПЭМ-15.

Задачи исследования: Провести расчет характеристик генератора постоянного тока параллельного возбуждения 4ГПЭМ-15.

Генератор постоянного тока — электрическая машина, преобразующая механическую энергию в электрическую энергию постоянного тока.

Принцип действия генератора основан на законе электромагнитной индукции. Если между полюсами постоянного магнита поместить прямоугольный замкнутый контур, то при вращении он будет пересекать магнитный поток. По закону электромагнитной индукции в момент пересечения индуцируется ЭДС. Электродвижущая сила увеличивается по мере приближения проводника к полюсу магнита. Если к коллектору подключить нагрузку R, то через образованную электрическую цепь потечёт ток. Генератор состоит из неподвижной части — статора и вращающейся части — ротора. Статор представляет собой металлической корпус, к которому крепятся другие компоненты машины, в том числе магнитные полюсы. Ротор (якорь) - на сердечниках якоря присутствуют пазы, в которые помещаются несколько витков провода, образующего рабочую обмотку якоря. Проводники в пазах соединены последовательно и образуют катушки, которые в свою очередь посредством пластины коллектора создают замкнутую цепь.

Подразделяются на генераторы с независимым возбуждением и самовозбуждением. Для самовозбуждения генераторов используют электричество, вырабатываемое самим устройством. По принципу соединения обмоток якоря они делятся на типы: с параллельным возбуждением, с последовательным возбуждением, смешанного возбуждения. Генератор с независимым возбуждением выполняются с электромагнитным и магнитоэлектрическим возбуждением.

Генератор постоянного тока 4ГПЭМ-15 экскаваторный предназначен для работы в электроприводах экскаваторных машин с продолжительным, кратковременным и повторно-кратковременном   режимах.

Рисунок. Схема

Рассчитаем параметры данного Генератора с мощностью нагрузки P₂= 15 кВт, сопротивлением якоря R_я = 0,1 Ом, током нагрузки I = 50 A, а также током в обмотке возбуждения I_в = 2 А.

Таблица

Показатели

Рассчитаем параметры данного Генератора с мощностью нагрузки P₂ = 15 кВт, сопротивлением якоря R_я = 0,1 Ом, током нагрузки I = 50 A, а также током в обмотке возбуждения I_в = 2 А.

Для начала найдем ток в обмотке якоря:

I_я = I + I_в = 50 + 2 = 52 А

Далее из формулы мощности нагрузки выразим напряжение:

P₂ = UI => U=P₂/I = 15000/50 = 300 В

После этого найдем ЭДС генератора:

E = U+I_яR_я = 300+ 52*0,1= 305,2 В

Через ЭДС генератора находим электромагнитную мощность генератора:

P_э = EI_я = 305.2*52= 15870,4 Вт

Следующим шагом находим мощность потерь на нагрев обмоток генератора:

ΔP_эл = P_э- P₂= 15870,4 – 15000 = 870,4 Вт

Затем найдем мощность, потребляемую генератором:

P₁ = P_Э+ ΔP_эл= 15870,4 + 870,4 = 16740,8 Вт

После чего выразим сопротивление нагрузки через силу тока:

I = U/R_н => R_н = U/I = 300/50 = 6 Oм

Далее выразим сопротивление обмотки возбуждения через ток в этой обмотке:

I_в = U/R_в => R_в = U/I_в = 300/2 = 150 Ом

В заключение найдем КПД данного генератора:

η = P₂/P₁ = 15000/16740,8 = 0,9

А так же общую мощность потерь:

ΔP = P₁-P₂ = 16740,4- 15000 = 1740,8 Вт

Заключение: На основании выполненных расчетов можно выбрать тип генератора постоянного тока параллельного возбуждения и пояснить на действие какого закона основан принцип работы генератора по его расчетным параметрам и назначение основных частей генератора, определить его генерирование.