Расчет двигателя постоянного тока
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
РАСЧЁТ И ПОСТРОЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЯ СМЕШАННОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ
РАСЧЁТ РЕГУЛИРУЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА
ГЕНЕРАТОРА ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ВВЕДЕНИЕ
двигатель
ток генератор
Настоящая расчетно-графическая работа призвана
способствовать закреплению и более глубокому пониманию положений теории по
разделам: «Машины постоянного тока», «Электромеханические свойства двигателей»,
«Регулирование координат электропривода», а также развитию у студентов навыков
решения прикладных задач.
Расчет и построение естественных и искусственных
механических характеристик электрических двигателей позволяют студентам
наглядно оценить влияние изменения величины питающего напряжения на параметры
электропривода, а также произвести выбор приемлемого диапазона регулирования
для заданной нагрузки.
Задачами данной работы являются расчет
естественных и искусственных механических характеристик ДПТ смешанного
возбуждения, параметров регулирующего элемента в генераторном режиме.
1 РАСЧЁТ И ПОСТРОЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
ДВИГАТЕЛЯ СМЕШАННОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ
Рисунок 1 Схема включения ДПТ смешанного
возбуждения
Определяем номинальную угловую скорость,
соответствующую номинальной скорости вращения якоря nн, мин-1, по формуле
(1)
Номинальный момент на валу
двигателя, Н·м, находим по выражению
(2)
где Рн - номинальная мощность на
валу двигателя, Вт.
Величину тока в параллельной обмотке
возбуждения, А, находим по формуле
(3)
где U - величина напряжения,
приложенного к главной цепи двигателя, В;ов1 - сопротивление параллельной
обмотки возбуждения, Ом.
Определяем величину тока якоря
двигателя, А
(4)
где Iн - величина номинального тока
в общей цепи двигателя, А.
Уравнение равновесия напряжений для
цепи якоря двигателя, В
(5)
где Rя - сопротивление обмотки якоря
двигателя, Ом;ов2 - сопротивление последовательной обмотки возбуждения, Ом;
Е - величина ЭДС, индуцированной в
обмотке якоря двигателя, В.
Выразим из данного уравнения
величину Е
(6)
Величина Е может быть также определена из
выражения
(7)
где Ф - магнитный поток, создаваемый обеими
обмотками возбуждения;
Ф= Фпар+ Фпос (8)
Фпар и Фпос - магнитные потоки, создаваемые
параллельной и последовательной обмоткой возбуждении.
Се - коэффициент, зависящий от конструктивных
данных двигателя.
Се=const.
При этом Фпар = const
в любых режимах работы двигателя, а величина Фпосл изменяется в пределах от
минимального значения Фпослmin
до номинального Фпосл н и зависит от величины тока в цепи якоря. Для удобства
расчетов используют безразмерный коэффициент Ф*
Ф*= , (9)
т.е. Фпосл=Фпосл н Ф*.
Введём коэффициент
пропорциональности
Сн=СеФ (10)
При этом выражение (7) примет вид
. (11)
Отсюда
С учётом (6) получим
(12)
Величина коэффициента
пропорциональности С может быть определёна по выражению (11) при подстановке
известных параметров номинального режима: Iя = Iян и = .
Из (7) с учётом (11) получим
(13)
где Iян·I* - величина тока якоря в
режимах, отличных от номинального, А;*- коэффициент пропорциональности.
Коэффициент отношения магнитных
потоков, создаваемых последовательной и параллельной обмотками возбуждения,
определяем по формуле
(14)
Наиболее употребительным является
такое отношение потоков, которое при номинальном токе даёт равенство
намагничивающих сил обеих обмоток возбуждения. Но в настоящей работе заданы
различные значения коэффициента К в учебных целях.
Из (14) получим
(15)
(16)
Подставим (15) в (10), получим
Отсюда
Подставим (16) в (10), получим
С учетом (9) получим
Отсюда
(18)
Подставим (16) и (17) в (13)
(19)
где , т.е. Фпосл=ФпослнФ*
Механическая характеристика
двигателя постоянного тока смешанного возбуждения не имеет аналитического
выражения вследствие изменения магнитного потока при изменении нагрузки. Но
выражение (19) позволяет построить механические характеристики ДПТ смешанного
возбуждения с использованием вебер-амперной характеристики (рисунок 2),
полученной экспериментальным путём Ф*=f(I*).
Для построения механической
характеристики кривую Ф*=f(I*) разбивают на интервалы, в каждом из которых
определяют значения Фi*, соответствующие значениям Ii*. Далее по (19) определяют
ωi.
Рекомендуемое число интервалов - не менее десяти.
Рисунок 2 График вебер-амперной
характеристики двигателя постоянного тока
Таблица 1 Вебер-амперная
характеристика двигателя постоянного тока
Iя/Iян=I*
|
Ф/Фн=Ф*
|
ωUн
|
Mн(Uн)
|
ωU1
|
Mн(U1)
|
0,5
|
0,4
|
553,68
|
9,22
|
670,2
|
14,76
|
0,55
|
0,48
|
492,77
|
11,4
|
620,91
|
17,53
|
0,6
|
0,52
|
447,26
|
13,71
|
589,15
|
20,16
|
0,65
|
0,6
|
394,97
|
16,81
|
546,63
|
23,54
|
0,7
|
0,64
|
354,46
|
20,18
|
518,48
|
26,73
|
0,75
|
0,72
|
309,18
|
24,79
|
481,46
|
30,84
|
0,8
|
0,76
|
272,83
|
29,97
|
456,31
|
34,71
|
Значения момента М определяем по
формуле
, (19)
где , Вт - для естественной механической
характеристики;
, Вт - для искусственной
механической характеристики.
Рисунок 3 График естественной механической
характеристики стартер-генератора
Рисунок 4 График искусственной механической
характеристики стартер-генератора
РАСЧЁТ РЕГУЛИРУЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА ГЕНЕРАТОРА
ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ
Рисунок 5 Схема генератора параллельного
возбуждения
Сопротивление регулирующего элемента определяем
по формуле
(20)
где Δω - изменение
скорости в заданном диапазоне, рад/с;
Δωв -
изменение скорости на естественной механической характеристике, рад/с,
определяется выражением
(21)
где ωо - скорость
идеального холостого хода, рад/с.
Расчёт производим для генератора
параллельного возбуждения.
Таким образом
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В настоящей расчетно-графической работе мной
были выполнены следующие задачи:
расчет естественных и искусственных механических
характеристик ДПТ смешанного возбуждения;
расчет параметров регулирующего элемента в
генераторном режиме.
Также были построены графики естественной и
искусственной механических характеристик стартер-генератора.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Москаленко, В.В. Электрический
привод [Текст] : учебное пособие /
В. В. Москаленко - М.: Высшая школа,
2002. - 368 с.
. Савченко, П.И. Практикум по
электроприводу в сельском хозяйстве
[Текст] / П. И. Савченко [и др.] . -
М. : Колос, 1996. - 224 с.
. Стандарт организации.
Самостоятельная работа студента. Оформление текста рукописи [Текст] : СТО
0493582-003-2009. - Взамен СТП 0493582-003-2006; Введ. 01.04.2009. - Уфа :
БГАУ, 2009. - 36 с.