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

(17)

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 ?i. 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*?UнMн(Uн)?U1Mн(U1)0,50,4553,689,22670,214,760,550,48492,7711,4620,9117,530,60,52447,2613,71589,1520,160,650,6394,9716,81546,6323,540,70,64354,4620,18518,4826,730,750,72309,1824,79481,4630,840,80,76272,8329,97456,3134,71

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 ?? - изменение скорости в заданном диапазоне, рад/с;

??в - изменение скорости на естественной механической характеристике, рад/с, определяется выражением

(21)

где ?о - 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.