Дослідження на математичній моделі механічних характеристик електродвигуна постійного струму з двозонним регулюванням
Міністерство
освіти і науки, молоді та спорту України
Тернопільський
національний технічний університет імені Івана Пулюя
Кафедра
систем електроспоживання та комп’ютерних технологій в електроенергетиці
Лабораторна
робота
Дослідження
на математичній моделі механічних характеристик електродвигуна постійного
струму з двозонним регулюванням
з
дисципліни “Основи електроприводу”
Виконав: Вульчин Д.
Перевірив: доц. Решетник
В.Я.
Тернопіль
2012
Вступ
Мета роботи - засвоїти математичний
опис електродвигуна, його характеристики в усталеному режимі роботи і способи
регулювання частоти обертання.
Програма роботи
1. Вивчення принципу роботи,
електричної схеми, математичної моделі і характеристик електродвигуна
постійного струму.
. Проведення розрахунків, необхідних
для побудови характеристик у додатку EXCEL.
. Створення таблиць та побудова
графіків у додатку EXCEL.
. Обробка результатів дослідів та
складання звіту.
За номером у списку групи обираю
варіант №3.
Для дослідження вибираємо
електродвигун типу 2ПН100МУХЛ4, технічні дані якого наведені у додатку 1.
|
  , кВт ,
В ,
об/хв ,
% ,
Ом ,Ом ,
кгм2
|
|
|
|
|
|
|
|
1,2
|
220
|
2200
|
76,5
|
2,72
|
359
|
0,011
|
1. Розрахунки для дослідження
регулювальних характеристик
Враховуючи що вихідні дані двигунів
у додатку 1 задані для двигунів з паралельним збудженням, обчислюємо номінальні
значення загального струму, струму збудження і струму якоря.
Вихідною математичною
моделлю електродвигуна в усталеному режимі є рівняння (1.3). Запишемо його
відносно частоти обертання 
об/хв.
В цю формулу підставимо
числові значення 
і
обчислимо 
.
У цю ж формулу
підставимо всі відомі числові дані і отримаємо рівняння природної
електромеханічної характеристики
Виконаємо обчислення і
отримаємо
електродвигун постійний
струм математична модель
При побудові природної і
регулювальних характеристик струм будемо змінювати від 0 до 
1,2
так, щоб для кожної характеристики отримати 5-10 точок. У даному випадку струм
буде приймати значення 0; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8 А. Змінюємо напругу від 220 В
до 20 В через 50 В, регулювальні характеристики будуємо для напруг 170; 120;
70; і 20 В. Отримаємо рівняння:
Таблиця 1.1 Результати
обчислень природної і регулювальних характеристик електродвигуна 2ПН100МУХЛ4
-й стовпець - значення
струму Ія в А; 2- й - 6-й стовпці - частота n в об./хв. при напрузі
220; 170; 120; 70 і 20 В відповідно.
|
0
|
2387
|
1845
|
1302
|
760
|
217
|
|
1
|
2357,5
|
1815,5
|
1272,5
|
730,5
|
187,5
|
|
2
|
2328
|
1786
|
1243
|
701
|
158
|
|
3
|
2298,5
|
1756,5
|
1213,5
|
671,5
|
128,5
|
|
4
|
2269
|
1727
|
1184
|
642
|
|
5
|
2239,5
|
1697,5
|
1154,5
|
612,5
|
69,5
|
|
6
|
2210
|
1668
|
1125
|
583
|
40
|
|
7
|
2180,5
|
1638,5
|
1095,5
|
553,5
|
10,5
|
|
8
|
2151
|
1609
|
1066
|
524
|
-19
|
Рис. 1.1 Регулювальні характеристики
двигуна постійного струму 2ПН100МУХЛ4
Висновки: При регулюванні частоти
обертання двигуна під навантаженням (IЯ=6 А) зміною напруги від 220
до 20 В частота змінюється в діапазоні 2210 - 40 об/хв., крутний момент двигуна
залишається незмінним.
. Розрахунки для дослідження
регулювальних характеристик при регулюванні потоку збудження
Вихідною моделлю є
рівняння природної характеристики у попередньому розрахунку. У цьому рівнянні 
.
Змінюючи значення потоку від 1,0
до 0,5
ступенями через 0,1,
отримаємо такі рівняння штучних характеристик:
Таблиця 2.1 Результати
обчислень регулювальних характеристик при регулюванні потоку збудження
|
0
|
2387
|
2652
|
2984
|
3410
|
3979
|
4775
|
|
1
|
2357,5
|
2619,2
|
2947,1
|
3367,9
|
3929,8
|
4716
|
|
2
|
2328
|
2586,4
|
2910,2
|
3325,8
|
3880,6
|
4657
|
|
3
|
2298,5
|
2553,6
|
2873,3
|
3283,7
|
3831,4
|
4598
|
|
4
|
2269
|
2520,8
|
2836,4
|
3241,6
|
3782,2
|
4539
|
|
5
|
2239,5
|
2488
|
2799,5
|
3733
|
4480
|
|
6
|
2210
|
2455,2
|
2762,6
|
3157,4
|
3683,8
|
4421
|
|
7
|
2180,5
|
2422,4
|
2725,7
|
3115,3
|
3634,6
|
4362
|
|
8
|
2151
|
2389,6
|
2688,8
|
3073,2
|
3585,4
|
4303
|
Рис. 1.2 Регулювальні характеристики
двигуна постійного струму 2ПН100МУХЛ4
Аналіз результатів і
висновки. При регулюванні потоку збудження в діапазоні від 1,0
до 0,5
частота обертання двигуна змінилася у діапазоні від 2387 до 4775 об/хв.
При регулюванні частоти
обертання двигуна під навантаженням (IЯ=6 А) зміною напруги від 220
до 20 В частота змінюється в діапазоні 2210 - 40 об/хв., крутний момент двигуна
залишається незмінним.
Загальний діапазон
регулювання у І-й і ІІ-й зонах від 10,5 до 4775 об/хв.