3.2.1 Задача 1 по электрическим машинам постоянного тока
Электродвигатель постоянного тока с параллельным (независимым) возбуждением включен в сеть с напряжением UH. Величины, характеризующие номинальный режим работы двигателя, приведены в таблице 3: полезная мощность на валу PH .; потребляемый ток IH .; частота вращения якоря nH. Кроме того, заданы величины сопротивления цепи якоря и цепи возбуждения
, величина постоянных потерь мощности р0 и кратность пускового тока КП=IП/IН.
Таблица 3 – Данные к задаче 1 контрольной работы № 1 [10]
№ вар. | Рн,кВт | Uн,В | Iн,А | nн, мин-1 | RЯ,Ом | ![]() | р0,Вт | КП |
1,5 | 9,0 | 1,99 | 1,55 | |||||
2,2 | 12,5 | 1,03 | 1,4 | |||||
3,2 | 17,5 | 0,64 | 1,35 | |||||
4,5 | 24,3 | 0,35 | 1,45 | |||||
6,0 | 33,0 | 0,30 | 1,70 | |||||
1,5 | 8,7 | 2,45 | 1,6 | |||||
2,2 | 12,0 | 1,21 | 1,5 | |||||
3,2 | 18,4 | 1,03 | 1,65 | |||||
4,5 | 25,4 | 0,78 | 1,75 | |||||
6,0 | 33,2 | 0,47 | 1,55 | |||||
4,5 | 25,2 | 0,63 | 1,45 | |||||
6,0 | 32,6 | 0,49 | 1,4 | |||||
8,0 | 43,0 | 0,33 | 1,3 | |||||
10,0 | 63,0 | 0,30 | 1,2 | |||||
12,5 | 78,0 | 0,24 | 1,45 | |||||
10,0 | 58,0 | 0,36 | 92,5 | 1,75 | ||||
14,0 | 79,0 | 0,24 | 1,8 | |||||
17,0 | 93,0 | 0,16 | 73,3 | 1.6 | ||||
0,10 | 1,35 | |||||||
0,08 | 31,8 | 1,5 | ||||||
0,20 | 1,65 | |||||||
0,11 | 48,4 | 1,7 | ||||||
0,07 | 32,5 | 1,35 | ||||||
0,04 | 1,2 | |||||||
0,03 | 1,4 | |||||||
1,5 | 9,0 | 1,85 | 1,35 | |||||
2,2 | 12,5 | 1,00 | 1,30 | |||||
3,2 | 17,5 | 0,60 | 1,45 | |||||
4,5 | 24,3 | 0,32 | 1,30 | |||||
6,0 | 0,29 | 1,55 | ||||||
1,5 | 8,7 | 2,35 | 1,20 | |||||
2,2 | 12,0 | 1,18 | 1,35 | |||||
3,2 | 18,4 | 1,01 | 1,40 | |||||
4,5 | 25,4 | 0,76 | 1,55 | |||||
6,0 | 33,2 | 0,45 | 1,50 | |||||
4,5 | 25,2 | 0,61 | 1,40 | |||||
6,0 | 32,6 | 0,48 | 1,25 | |||||
10,0 | 0,29 | 1,35 | ||||||
12,5 | 0,23 | 1,30 |
Окончание таблицы 3
10,0 | 0,34 | 1,55 | ||||||
14,0 | 0,23 | 1,50 | ||||||
17,0 | 0,17 | 1,30 | ||||||
25,0 | 0,11 | 1,25 | ||||||
32,0 | 0,09 | 1,35 | ||||||
19,0 | 0,21 | 1,50 | ||||||
0,12 | 1,45 | |||||||
0,08 | 1,25 | |||||||
0,04 | 1,20 | |||||||
0,03 | 1,25 | |||||||
0,21 | 1,35 |
Содержание задания:
1. Вычертить электромагнитную схему двигателя постоянного тока и принципиальную электрическую схему его включения в сеть, ввести в схему контрольно-измерительные приборы и пусковой резистор в цепь якоря, определить пределы измерения электрических величин и оценить величину сопротивления пускового реостата.
2. Определить для номинального режима работы двигателя ток якоря IЯН и ток возбуждения IВН; противо-ЭДС обмотки якоря ЕН,электромагнитную мощность РЭМ и вращающий момент МН; а также частоту вращения якоря пО в режиме идеального холостого хода.
3. Построить механические характеристики двигателя n=f (M).
Примечания: 1. Влиянием реакции якоря пренебречь.
2. Сопротивления обмоток якоря и возбуждения, указанные в задании при температуре 20°С, привести к расчетной температуре 75°С по формуле:
, Ом (1)
Во всех случаях пользоваться приведенными значениями сопротивлений.
Методические рекомендации:
К пункту 1. На электромагнитной схеме машины постоянного тока показать обмотку возбуждения, главные полюса, якорь, щетки и станину. В принципиальную электрическую схему включения двигателя включить контрольно-измерительные приборы и реостаты в цепи якоря RП и в цепи возбуждения RРВ. Контрольно-измерительные приборы выбираются на основании номинальных значений напряжения, тока якоря и тока возбуждения с учетом их изменения при регулировании от нуля до 1,2—1,3 номинального значения. Величину сопротивления пускового реостата определяют из уравнения равновесия напряжения в первый момент пуска двигателя UH =КП IЯН (RЯ+ RП).
К пункту 2. Значение величин тока якоря IЯН, тока возбуждения IВН, противо-ЭДС обмотки якоря Ен, электромагнитную мощность РЭМ для номинального режима двигателя определяют из его основных уравнений:
UН=EН+IЯН ·RЯ; IН=Iян+Iвн; ;
(2)
Номинальное значение вращающего момента находят из выражения:
или
(3)
Частоту вращения якоря двигателя в режиме идеального холостого хода (IЯ =0) находят из соотношения:
, мин-1 (4)
К пункту 3. Механической характеристикой двигателя с параллельным возбуждением называют зависимость n= f(M) при U = const; Iв = const; ∑ RЯ = const.
При включении в цепь якоря добавочного регулировочного реостата RРЯ уравнение равновесия напряжения движения имеет вид:
UН=E+IЯ· (RЯ+ PРЯ)=Се·Фn+ IЯ· (RЯ+ RРЯ), (5)
откуда
(6)
С учетом значения IЯ =М/СМФ выражение (3.2) примет вид:
, (7)
где Се и См — постоянные двигателя соответственно по ЭДС и моменту;
— величина уменьшения частоты вращения якоря за счет увеличения сопротивления якоря.
При постоянных значениях U и IВ можно считать неизменной величину магнитного потока Ф,поэтому механическая характеристика двигателя параллельного возбуждения (7) является линейной, а наклон ее по отношению к оси абсцисс определяется отношением:
(8)
Для построения механических характеристик при различных сопротивлениях в цепи якоря двигателя выражением (8) пользуются следующим образом. Поскольку механические характеристики двигателя с параллельным возбуждением прямолинейны, то для построения каждой из семейства i- х характеристик достаточно знать координаты двух точек. Первая точка (М=0; n=nо) – это точка идеального холостого хода двигателя и она является общей для всех i- ых характеристик при U и IВ = const. Для нахождения координаты второй точки каждой i -ой характеристики поступают таким образом. Задаются значением момента, например, М=МН,которому в установившемся режиме работы двигателя соответствуют значения тока якоря Iян. Из зависимости (8) находят величину уменьшения частоты вращения якоря двигателя при следующих значениях добавочного регулировочного реостата в цепи якоря RРЯi = (0; 2,5; 5,0; 7,5; 10) RЯ , то есть
(9)
Следовательно, для построения каждой i -ой характеристики координаты второй точки будут (M=МH, n1=nо- Δ n1). На основании данных расчетов строят семейство механических характеристик двигателя (рисунок 12).
Рисунок 12 – Механические характеристики двигателя с параллельным