Контрольная работа: Расчет основных параметров двигателя постоянного тока

Содержание

Содержание

1. Исходные данные. Задача

2. Решение задачи

3. Исходные данные. Задача

4. Решение задачи

Исходные данные

Исходные данные. Задача

В таблице 1 приведены данные двигателя постоянного тока

Таблица 1.

Тип	, кВт	, В	, A	, об/мин	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом	КПД,%	GD, кгм2
П21	1,5	220	9	3000	1,25	0,326	0,0546	636	76	0,045

Для двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением требуется:

Рассчитать пусковой реостат и построить пусковые характеристики, если на валу

;

Определить сопротивление, которое необходимо включать в цепь якоря, чтобы частота вращения двигателя при номинальном моменте составляла ;

Рассчитать сопротивление, которое следует включить в якорную цепь, чтобы при изменении полярности питающего напряжения якоря ток его был равен при номинальной скорости. Построить эту механическую характеристику;

Рассчитать дополнительное сопротивление, ограничивающее в режиме динамического торможения пик тока до при номинальной скорости. Построить соответствующую характеристику;

Указать в чем недостатки реостатного регулирования, оценить его КПД.

2. Решение задачи

По номинальным данным строим механическую характеристику:

Определяем моменты:

а) пусковой () – из условия допустимого тока коммутации, т.е. возникновения кругового огня на коллекторе:

б) Переключения пусковых ступеней () – из условия сохранения динамики при переключении пусковых ступеней реостата

Полученные характеристики представлены на рисунке 2.

Рис.2. Технические характеристики двигателя

Определяем пусковой резистор :

,

,

,

Определяем пусковой резистор :

Определяем пусковой резистор :

Запишем уравнение механической характеристики с учетом требуемых значений параметров:

т.к. , следовательно

Запишем уравнение скоростной характеристики с учетом требуемых значений параметров:

Рис. 3. Характеристика при смене питающего напряжения якоря, при токе

Рассчитать дополнительное сопротивление, ограничивающее в режиме динамического торможения пик тока до при номинальной скорости. Построить соответствующую характеристику:

Рис. 4. Характеристика двигателя в режиме динамического торможения

При регулировании угловой скорости введением резисторов в цепь якоря, двигателя постоянного тока, потери мощности в этой цепи изменяются пропорционально перепаду угловой скорости. Если момент нагрузки постоянен, постоянна потребляемая мощность и угловая скорость двигателя уменьшается вдвое, то примерно половина мощности потребляемой из сети, будет рассеиваться в виде теплоты, выделяемой из реостата, то есть данный способ регулирования является не экономичным. КПД привода при реостатном регулирование может быть определен по формуле:

По номинальным данным строим механическую характеристику:

Определяем моменты:

а) пусковой () – из условия допустимого тока коммутации, т.е. возникновения кругового огня на коллекторе:

б) Переключения пусковых ступеней () – из условия сохранения динамики при переключении пусковых ступеней реостата

Полученные характеристики представлены на рисунке 2.1

Рис.2.1 Технические характеристики двигателя

Определяем пусковой резистор :

,

,

,

Определяем пусковой резистор :

Определяем пусковой резистор :

Запишем уравнение механической характеристики с учетом требуемых значений параметров:

т.к. , следовательно

Запишем уравнение скоростной характеристики с учетом требуемых значений параметров:

Рис. 2.2. Характеристика при смене питающего напряжения якоря, при токе

Рассчитать дополнительное сопротивление, ограничивающее в режиме динамического торможения пик тока до при номинальной скорости. Построить соответствующую характеристику:

Рис. 2.3. Характеристика двигателя в режиме динамического торможения

При регулировании угловой скорости введением резисторов в цепь якоря, двигателя постоянного тока, потери мощности в этой цепи изменяются пропорционально перепаду угловой скорости. Если момент нагрузки постоянен, постоянна потребляемая мощность и угловая скорость двигателя уменьшается вдвое, то примерно половина мощности потребляемой из сети, будет рассеиваться в виде теплоты, выделяемой из реостата, то есть данный способ регулирования является не экономичным. КПД привода при реостатном регулирование может быть определен по формуле:

3. Исходные данные. Задача

Таблица 1. Тип двигателя – МТН 211-6

Рн, кВт

nн, об/мин

cosφ

Статор

Ротор

Кс

J, кгм2

ном

х.х

IСН

IСХ

RC

ХС

ЕРН

IРН

rр

хр

А

А

Ом

Ом

В

А

Ом

Ом

8,2

900

2

0,7

0,112

24,6

19

0,835

0,88

257

23

0,466

0,666

2,18

0,46

Для асинхронного двигателя с фазным ротором требуется:

1. Построить естественную механическую характеристику.

2. Рассчитать сопротивление пускового реостата и построить соответствующие характеристики, если на валу ;

3. Построить механическую характеристику в режиме динамического торможения при , . Насыщение магнитной системы не учитывать.

4. Изложить перспективные методы регулирования скорости двигателей переменного тока.

4. Решение задачи

Построить естественную механическую характеристику:

МКР = λ * МН=2*87,04=174,08 Нм

М1 = 0,885 * МКР,

М1 = 0,885 * 174,009 = 154.

М2 = 1,1 * МН,

М2 = 1,1 * 87,005 = 95,7.

Рис. 4.1. Естественная и пусковые характеристики

Рассчитать сопротивление пускового реостата и построить соответствующие характеристики, если на валу МС = МН.

Определяем пусковой резистор RД1:

RР = 0,466 Ом,

аb = 24,67 мм,

ас = 40,17 мм,

R = RР * (ас/ab),

R = 0,466 * (40,17/24,67) = 0,759 Ом,

RД1 = R – RР,

RД1 = 0,759 – 0,466 = 0,293 Ом.

Определяем пусковой резистор RД2:

аb = 24,67 мм,

аd = 64,67 мм,

R = RР * (аd/ab),

R = 0,466 * (64,67 /24,67) = 1,22 Ом,

RД2 = R – (RР + RД1),

RД2 = 1,22 – (0,466 + 0,293) = 0,461 Ом.

Определяем пусковой резистор RД3 :

аb = 24,67 мм,

ае = 104,67 мм,

R = RР * (аe/ab),

R = 0,466 * (104,67 /24,67) = 1,97 Ом,

RД3 = R – (RР + RД1 + RД2 ),

RД3 = 1,97 – (0,466 + 0,293 + 0,461 ) = 0,289 Ом.

Пусковые характеристики представлены на рис.4.1.

Построить механическую характеристику в режиме динамического торможения при IВ = 2IОН, RДОБ = 0,3RНОМ. Насыщение магнитной системы не учитывать.

Определяем значение эквивалентного переменного тока:

IЭКВ = *IП*2,

IЭКВ = *24,6*2 = 39,85 А

Определяем максимальный момент:

МКР = ,

МКР = = 11,44 Нм

Определяем критическое скольжение:

SКР = ,

SКР = = 0,301.

М = ,

Результаты расчетов сводим в таблицу 4.1

Таблица. 4.1

М	S	ω
0	0	0
-13,4831	0,05	5,2335
-21,2198	0,1	10,467
-23,4877	0,15	15,7005
-22,9107	0,2	20,934
-21,2906	0,25	26,1675
-19,4496	0,3	31,401
-17,6981	0,35	36,6345
-16,1308	0,4	41,868
-14,7599	0,45	47,1015
-13,5692	0,5	52,335
-12,5348	0,55	57,5685
-11,6331	0,6	62,802
-10,8432	0,65	68,0355
-10,1473	0,7	73,269
-9,5309	0,75	78,5025
-8,98184	0,8	83,736
-8,49022	0,85	88,9695
-8,04784	0,9	94,203
-7,64791	0,95	99,4365
-7,28481	1	104,67

Рис.4.2 Механическая характеристика в режиме динамического торможения.