Расчет основных параметров двигателя постоянного тока

Содержание



Содержание

1.	Исходные данные. Задача 

2.	Решение задачи 

3.	Исходные данные. Задача 

4.	Решение задачи 

Исходные данные






Исходные данные. Задача



В таблице 1 приведены данные двигателя постоянного тока



Таблица 1.

Тип

, кВт

, В

, A

, об/мин

, Ом

, Ом

, Ом

, Ом

КПД,%

GD, кгм2

П21

1,5

220

9

3000

1,25

0,326

0,0546

636

76

0,045



Для двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением требуется:

Рассчитать пусковой реостат и построить пусковые характеристики, если на валу 



;



Определить сопротивление, которое необходимо включать в цепь якоря, чтобы частота вращения двигателя при номинальном моменте составляла ;

Рассчитать сопротивление, которое следует включить в якорную цепь, чтобы при изменении полярности питающего напряжения якоря ток его был равен  при номинальной скорости. Построить эту механическую характеристику;

Рассчитать дополнительное сопротивление, ограничивающее в режиме динамического торможения пик тока до   при номинальной скорости. Построить соответствующую характеристику;

Указать в чем недостатки реостатного регулирования, оценить его КПД. 




2. Решение задачи



По номинальным данным строим механическую характеристику:



















Определяем моменты:

а) пусковой () – из условия допустимого тока коммутации, т.е. возникновения кругового огня на коллекторе:







б) Переключения пусковых ступеней () – из условия сохранения динамики при переключении пусковых ступеней реостата







Полученные характеристики представлены на рисунке 2.






Рис.2. Технические характеристики двигателя



Определяем пусковой резистор : 



,

,



,



Определяем пусковой резистор :











Определяем пусковой резистор :














Запишем уравнение механической характеристики с учетом требуемых значений параметров:











т.к. , следовательно 





Запишем уравнение скоростной характеристики с учетом требуемых значений параметров:






















Рис. 3. Характеристика при смене питающего напряжения якоря, при токе 



Рассчитать дополнительное сопротивление, ограничивающее в режиме динамического торможения пик тока до  при номинальной скорости. Построить соответствующую характеристику:






















Рис. 4. Характеристика двигателя в режиме динамического торможения



При регулировании угловой скорости введением резисторов в цепь якоря, двигателя постоянного тока, потери мощности в этой цепи изменяются пропорционально перепаду угловой скорости. Если момент нагрузки постоянен, постоянна потребляемая мощность и угловая скорость двигателя уменьшается вдвое, то примерно половина мощности потребляемой из сети, будет рассеиваться в виде теплоты, выделяемой из реостата, то есть данный способ регулирования является не экономичным. КПД привода при реостатном регулирование может быть определен по формуле:







По номинальным данным строим механическую характеристику:




















Определяем моменты:

а) пусковой () – из условия допустимого тока коммутации, т.е. возникновения кругового огня на коллекторе:







б) Переключения пусковых ступеней () – из условия сохранения динамики при переключении пусковых ступеней реостата







Полученные характеристики представлены на рисунке 2.1





Рис.2.1 Технические характеристики двигателя



Определяем пусковой резистор : 



,

,



,



Определяем пусковой резистор :











Определяем пусковой резистор :











Запишем уравнение механической характеристики с учетом требуемых значений параметров:











т.к. , следовательно 









Запишем уравнение скоростной характеристики с учетом требуемых значений параметров:





















Рис. 2.2. Характеристика при смене питающего напряжения якоря, при токе 



Рассчитать дополнительное сопротивление, ограничивающее в режиме динамического торможения пик тока до  при номинальной скорости. Построить соответствующую характеристику:
















Рис. 2.3. Характеристика двигателя в режиме динамического торможения



При регулировании угловой скорости введением резисторов в цепь якоря, двигателя постоянного тока, потери мощности в этой цепи изменяются пропорционально перепаду угловой скорости. Если момент нагрузки постоянен, постоянна потребляемая мощность и угловая скорость двигателя уменьшается вдвое, то примерно половина мощности потребляемой из сети, будет рассеиваться в виде теплоты, выделяемой из реостата, то есть данный способ регулирования является не экономичным. КПД привода при реостатном регулирование может быть определен по формуле:








3. Исходные данные. Задача



Таблица 1. Тип двигателя – МТН 211-6

Рн, кВт

nн, об/мин



cosφ

Статор

Ротор

Кс

J, кгм2







ном

х.х

IСН

IСХ

RC

ХС

ЕРН

IРН

rр

хр















А

А

Ом

Ом

В

А

Ом

Ом





8,2

900

2

0,7

0,112

24,6

19

0,835

0,88

257

23

0,466

0,666

2,18

0,46



Для асинхронного двигателя с фазным ротором требуется:

1. Построить естественную механическую характеристику.

2. Рассчитать сопротивление пускового реостата и построить соответствующие характеристики, если на валу  ;

3. Построить механическую характеристику в режиме динамического торможения при    , . Насыщение магнитной системы не учитывать.

4. Изложить перспективные методы регулирования скорости двигателей переменного тока.



4. Решение задачи



Построить естественную механическую характеристику:









МКР = λ * МН=2*87,04=174,08 Нм














М1 = 0,885 * МКР,

М1 = 0,885 * 174,009 = 154.

М2 = 1,1 * МН,

М2 = 1,1 * 87,005 = 95,7.





Рис. 4.1. Естественная и пусковые характеристики



Рассчитать сопротивление пускового реостата и построить соответствующие характеристики, если на валу МС = МН.

Определяем пусковой резистор RД1:

RР = 0,466 Ом,

аb = 24,67 мм,

ас = 40,17 мм,

R = RР * (ас/ab),

R = 0,466 * (40,17/24,67) = 0,759 Ом,

RД1 = R – RР,

RД1 = 0,759 – 0,466 = 0,293 Ом.

Определяем пусковой резистор RД2:

аb = 24,67 мм,

аd = 64,67 мм,

R = RР * (аd/ab),

R = 0,466 * (64,67 /24,67) = 1,22 Ом,

RД2 = R – (RР + RД1),

RД2 = 1,22 – (0,466 + 0,293) = 0,461 Ом.

Определяем пусковой резистор RД3 :

аb = 24,67 мм,

ае = 104,67 мм,

R = RР * (аe/ab),

R = 0,466 * (104,67 /24,67) = 1,97 Ом,

RД3 = R – (RР + RД1 + RД2 ),

RД3 = 1,97 – (0,466 + 0,293 + 0,461 ) = 0,289 Ом.

Пусковые характеристики представлены на рис.4.1.

Построить механическую характеристику в режиме динамического торможения при IВ = 2IОН, RДОБ = 0,3RНОМ. Насыщение магнитной системы не учитывать.

Определяем значение эквивалентного переменного тока:



IЭКВ = *IП*2,

IЭКВ = *24,6*2 = 39,85 А



Определяем максимальный момент:



МКР = ,

МКР =  = 11,44 Нм



Определяем критическое скольжение:



SКР = ,



SКР =  = 0,301.



М = ,



Результаты расчетов сводим в таблицу 4.1



Таблица. 4.1

М

S

ω

0

0

0

-13,4831

0,05

5,2335

-21,2198

0,1

10,467

-23,4877

0,15

15,7005

-22,9107

0,2

20,934

-21,2906

0,25

26,1675

-19,4496

0,3

31,401

-17,6981

0,35

36,6345

-16,1308

0,4

41,868

-14,7599

0,45

47,1015

-13,5692

0,5

52,335

-12,5348

0,55

57,5685

-11,6331

0,6

62,802

-10,8432

0,65

68,0355

-10,1473

0,7

73,269

-9,5309

0,75

78,5025

-8,98184

0,8

83,736

-8,49022

0,85

88,9695

-8,04784

0,9

94,203

-7,64791

0,95

99,4365

-7,28481

1

104,67











Рис.4.2 Механическая характеристика в режиме динамического торможения.