Расчет пусковых и тормозных сопротивлений двигателя постоянного тока с независимым возбуждением.

Электропривод с двигателями постоянного тока

Приведение к валу двигателя статических моментов и моментов инерции.

1. По паспортным данным определяется угловая скорость вращения вала двигателя ω [с-1]:

2. Приведенный момент инерции J_пр:

3. Приведенный статический момент при подъеме груза M_{π пр}, [Н · м]:

4. Приведенный статический момент при спуске груза М_{с пр}, [Н · м]:

Определим приведенный к валу двигателя момент инерции системы и статический момент при подъеме и при спуске груза согласно кинематической схемы, изображенной на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 Кинематическая схема подъемной установки

 

Расчет пусковых и тормозных сопротивлений двигателя постоянного тока с независимым возбуждением.

Определение величины пусковых тормозных сопротивлений наиболее просто производится при использовании графоаналитического метода. Порядок расчета при этом следующий:

1. По паспортным данным находим номинальную угловую скорость ω_Н и момент М_Н двигателя:

 

2. Находим угловую скорость идеального холостого хода ω₀;

3. Строим естественную механическую характеристику, проводя прямую линию через две точки: h(M = 0, ω = ω₀) и g(M = M_H = M₀, ω = ω_H) (Рис. 1.2).

4. Для определения пределов колебании пускового момента λ = M₁ / M₂ при заданном значении числа ступеней пускового реостата m, то есть для определения максимального M₁ и минимального M₂ моментов переключения задаемся величиной M₁ =(1.8÷2.5)M_H = 2M_H.

ad = 33 мм

bd = 16 мм

bc = 7 мм

5. Определяем значения сопротивления якоря и максимального момента сопротивления в относительных единицах R_Я и M₁:

6. Определяем величину отношения максимального момента к максимальному М₂:

m = 2

7. Определяем сопротивления якорной цепи на отдельных ступенях, т.е. соответствующие каждой искусственной характеристике, по формулам:

8. Для проверки полученных значений проводим графическое построение, для чего через точки соответствующие М₁ и М₂ на оси абсцисс проводим вертикальные прямые. Для определенности будем считать, что m = 2. Строим первую искусственную механическую пусковую характеристику hb, соответствующую полностью введенному пусковому реостату. Эта характеристика изображается прямой линией, проведенной через точки h и b (М=M₁, ω =0). Из точки c пересечения первой характеристики с вертикалью М₂ проводим горизонтальную прямую сd до пересечения с вертикалью M₁ (линия bf) в точке d. Аналогично строим вторую пусковую характеристику hd. Горизонтальная прямая, проведенная из точки е, должка пересечь естественную характеристику в точке f. Проводим горизонтальную линию из точки h до пересечения с вертикалью М₁ в точке а.

9. При расчете тормозного сопротивления при работе в режиме рекуперативного торможения R_T должны быть заданы угловая скорость ω_T и момент сопротивления M_T или ток I_T в начале торможения. В условиях задачи I_T = I_H т.к.M_T = M_H. Сначала находим величину ЭДС E_T соответствующую установившемуся режиму рекуперативного торможения:

Величина тормозного сопротивления R_T:

Координаты механической характеристики определяются точками: (М = 0, n = n₀), (M = -M_H, ω_T)

10. При расчете тормозных сопротивлений в режимах динамического тормо­жения и торможения противовключением задаются начальная угловая скорость и момент сопротивления М_т или ток I_Т в начале торможения. В условиях задачи I_д=I_п=I_т=I_н, т.к. М_т=М_н. Начальная ЭДС в режиме динамического торможения Е_д:

Внешнее сопротивление при динамическом торможении R_д:

Механическая характеристика при динамическом торможении опреде­ляется точками: (), ().

11. Начальная е.д.с. в режиме торможения про т и во включения Е_п:

Внешнее сопротивление в этом режиме R_П:

Координаты механической характеристики в режиме противовключения:

(), ().

 

Рис.1.2 Механическая характеристика с двигателем постоянного тока независимого возбуждения.

12. Определяем установившееся значение скорости для первой пусковой ступени, соответствующее моменту сопротивления

610.4

где - скорость идеального холостого хода

- момент короткого замыкания.

М_С = 0,9 * М_Н = 2.5

13. Определяем скорость идеального холостого хода по формуле

Где

14. Определяем момент короткого замыкания по формуле

Где

15. Определяем электромеханические постоянные времени для всех ступеней

Скорость определяем из рисунка 1.2

16. Определяем скорость при переключении реостата с первой пусковой ступени на вторую

 

Построение зависимостей и для пяти ступеней показано на рис 1.3 и 1.4. При построении этих кривых для второй и последующих ступеней пуска отсчет времени ведется от нового начала координат соответствующего моменту переключения.

Для двигателя постоянного тока с независимым возбуждением с паспортными дан­ными, приведенными в таблице 1.3, рассчитать пусковой реостат на соответ­ствующее число ступеней. Максимальный ток переключения , считать равным 2 . Определить величину сопротивления, которое нужно ввести в цепь якоря, и построить соответствующую механическую характеристику так, чтобы при номи­нальном моменте угловая скорость была:

- при работе в режиме рекуперативного торможения = 1,25 ;

- в режиме динамического торможения ;

- при торможении противовключеннием .

Построить зависимости и

 

Рис.1.3 Зависимость Рис.1.4 Зависимость