Пусковой реостат подбирается из следующих соображений

Ток якорной цепи ДПТ определяется следующим соотношением:

Iа = (U_а – E_а)/ R_а

где:

E_а = С_еФn

При n = 0 E_a = 0, поэтому:

I_{a пуск} = U/ R_a

I_{a пуск}=220/0,27=814,81 А.

Так как естественное сопротивление якорной цепи машин постоянного тока очень мало, то при пря­мом подключении двигателей на полное номинальное напряжение сети бросок ток якоря достигает недопустимых величин. Вследствие этого прямой пуск применяется только для двига­телей мощностью до нескольких сотен Ватт, у которых R_aотноси­тельно велико.

Самым распространенным является пуск с помощью дополнительных пусковых сопротивлений R_П, включаемых последовательно в цепь якоря. При этом в начальный момент пуска, при n = 0 имеем:

I_{a пуск} = U/ (R_a + R_П)

I_{a пуск}=220/(0,27+2.5)=79,42 А.

где R_п — величина пускового сопро­тивления. Величина R_пподбирается так, чтобы в начальный момент пуска:

I_{а пуск} = k_I I_Н

Для того, чтобы это обеспечить необходимо в цепь якоря включить пусковое сопротивление следующей величины:

R_П = (U/ k_I I_Н) - R_a

R_П=(220/1,8×44.1)- 0,27=2.5Ом

3. Как известно КПД это отношение полезной механической мощности Р₂, развиваемой двигателем на валу ко всей электрической мощности Р₁, потребляемой двигателем из сети.

Полезная мощность двигателя в номинальном режиме указана в
таблице 1 (в кВт): при этом Р_2Н = Р_Н (не забудьте перевести в ватты!).

Затрачиваемую мощность можно найти по известной формуле
мощности постоянного тока: Р_1Н = U_Н I_Н. В этом случае КПД двигателя η_н для номинального режима:

η_н = Р_Н/ U_Н I_Н

η_н =7500/220×44.1=0,773

Вводя сопротивление в цепь обмотки возбуждения, мы уменьшаем ток возбуждения, а значит, и рабочий магнитный поток двигателя. За счет этого уменьшится ЭДС якоря. Уменьшение ЭДС приведет к росту тока якоря и появлению избыточного вращающего электромагнитного момента, под действием которого двигатель начнет ускоряться. Рост частоты вращения будет продолжаться до тех пор, пока пропорциональная частоте вращения ЭДС якоря уменьшит ток якоря до уровня, при котором электромагнитный момент снова уравновесит момент нагрузки на валу (момент сопротивления). Если момент сопротивления останется неизменным, то новый установившийся режим возникнет при большем значении тока якоря (из-за уменьшения магнитного потока) и большем значении частоты вращения вала.

Для определения величины сопротивления, которое нужно ввести в цепь возбуждения для выполнения п.4 задания, необходимо рассмотреть уравнение естественной электромеханической характеристики ДПТ:

n_е = (U_а - Iа R_а )/СФ_е

и уравнение искусственной электромеханической характеристики ДПТ при ослабленном магнитном потоке Ф_и:

n_и = (U_а - I_а R_а ) /СФ_и

По условиям задания, отношение частоты вращения на искусственной характеристике n_и к частоте вращения на естественной характеристике n_е должно быть:

n_и/ n_е = 1,1

откуда:

n_и/ n_е= Ф_е / Ф_и = 1,1

откуда:

Ф_и = 0, 91 Ф_е

Определим по ХХХ значение тока возбуждения I_ВИ, которое соответствует величине требуемого магнитного потока Ф_и на искусственной ЭМХ двигателя (в относительных единицах величины потока и ЭДС равны между собой):

I_{В И} = 0, 7 I_{В Н}

где:

I_{В Н} = U _Н / R_В

I_{В И} = U _Н / (R_В + R_ВД)

I_{В Н}=220/180=1.22 А.

I_{В И}= 0, 7×1.22=0,856 А.

Откуда значение добавочного сопротивления в цепи возбуждения:

R_ВД = (U _Н / I_{В И}) - R_В

R_ВД =(220/0,856)- 180=77 Ом.

Так как по условию задания ток якоря остался номинальным, то электромагнитный момент, соответствующий новому установившемуся режиму на искусственной характеристике уменьшится пропорционально значению магнитного потока, то есть:

М_И = М_Н (Ф_Н/ Ф_е) = 0, 91 М_Н

5. Для расчета величины добавочного сопротивления R_ад, вводимого в цепь якоря при номинальном напряжении U_н, номинальном токе якоря I_н и номинальном потоке Ф_н (см п. 4 «Задания») с целью уменьшения скорости вращения двигателя до величины n_И = 0,9 n_Н можно воспользоваться уравнением ЭМХ (11):

n_И = [U_н – I_н (R _а + R _ад)] /СФ_н

n_Н = (U_н – I_н R _а) /СФ_н

Разделив уравнение получим:

n_И/ n_Н = [U_н – I_н (R _а + R _ад)] / (U_н – I_н R _а)

откуда, при условии n_И/ n_Н = 0,9:

U_н – I_н (R _а + R _ад) = 0,9 (U_н – I_н R _а)

Или окончательно:

R _а + R _ад = [U_н – 0,9 (U_н – I_н R _а)] / I_н

R _ад=[220-0,9(220-44,1×0,27)]/ 44,1=0,74 Ом.

Очевидно, что ток якоря в новом установившемся режиме работы ДПТ (который характеризуется равенством электромагнитного момента М _эм = СI_аФ и момента сопротивления М_с) после введения в цепь якоря дополнительного сопротивления R _ад и неизменном моменте сопротивления на валу не изменится, так как магнитный поток двигателя при этом остался неизменным.

Так как выходное напряжение, обеспечиваемое МПТ в режиме генератора параллельного возбуждения, должен быть номинальным то ток в его обмотке возбуждения и его магнитный поток будут также номинальными.

Для расчета необходимой частоты вращения n_Г якоря генератора используем формулы для генераторного режима (U_а < E_а), откуда следует:

E_аГ = U_н + I_н R_а

E_аГ = С_еФ_нn_Г

или:

n_Г = (U_н + I_н R_а) / С_еФ_н

где значение С_еФ_н можно рассчитать по номинальным данным:

СФ_н = (U_н – I_н R _а) / n_Н

И окончательно:

n_Г = n_Н (U_н + I_н R_а) / (U_н – I_н R _а)

n_Г =3000×(220+44,1×0,27)/(220-44.1×0,27)=3343,32об/мин.