График механическая характеристика двигателя постоянного тока

Расчёт и построение механических характеристик двигателя постоянного тока с независимым возбу

Главная > Реферат >Промышленность, производство

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра электротехники и электрооборудований предприятий

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА N1

по курсу электрический привод

Расчёт и построение механических характеристик двигателя постоянного тока с независимым возбуждением.

Расчёт пусковых реостатов двигателя постоянного тока с независимым возбуждением

Расчёт и построение характеристик и кривых переходных режимов двигателя постоянного тока с независимым возбуждением

Выполнил: ___________ О.Н. Ивашкин

студент группы АЭ-07-01

Проверил: ___________ Э.Р. Байбурин

доцент кафедры, ктн

1. Задание к выполнению расчетно-графической работы:

По паспортным данным двигателя постоянного тока с независимым возбуждением рассчитать и построить естественную и реостатную электромеханические (скоростные) и механические характеристики двигателя в именованных единицах, приняв .

По паспортным данным двигателя постоянного тока с независимым возбуждением рассчитать и построить естественную и реостатную скоростные и механические характеристики в относительных единицах.

Рассчитать ступени пусковых реостатов, приняв число ступеней равным m=3.

Расчет ступеней пусковых реостатов выполнить двумя способами:

Таблица 1.1 – Исходные данные

Рисунок 1 – Принципиальная схема дпт с нВ

Математическая модель дпт с нВ

1 Е = КФω – уравнение эдс

2 М = КФI – уравнение момента

3 E a = U – I a R – уравнение баланса напряжений

1. Расчет и построение естественной и реостатной электромеханических и механических характеристик дпт нв в именованных единицах

Для того чтобы построить естественные характеристики достаточно знать коор-динаты двух точек. Первая точка соответствует режиму холостого хода М = 0 (I = 0); ω = ω 0 ). Вторая точка соответствует номинальному режиму М=М ном (I=I ном ); ω=ω ном ).

Номинальное значение силы тока:

Значение номинального электрического сопротивления:

Номинальная угловая скорость:

Определим значение добавочного сопротивления:

Скорость идеального холостого хода

Запишем уравнения естественных скоростной и механической характеристик двигателя, соответственно:

Из уравнений характеристик можно найти:

– значение тока короткого замыкания (пусковой ток):

– значение критического момента (пусковой момент):

Рисунок 2 – Естественная и реостатная электромеханическая и механическая характеристики в именованных единицах

2. Расчёт характеристик в относительных единицах

Запишем уравнения естественных скоростной и механической характеристик двигателя в относительных единицах, соответственно:

и – уравнения характеристик в относительных едини-цах.

Характеристики в относительных единицах строят по двум точкам

1 точка холостого хода:

ν =1; μ = 0 ( i = 0) для естественной и реостатной характеристик

2 точка номинального режима:

Δν = ; μ = 1 ( i = 1) для естественной характеристики

Δ ν = ; μ = 1 ( i = 1) для реостатной характеристики

Рисунок 2 – Естественная и реостатная скоростная и механическая характеристики в относительных единицах

3. Расчёт пусковых реостатов

Рисунок 3 – Схема пуска двигателя с трёхступенчатым реостатом

Основным требованием, предъявляемым к двигателю, является обеспечение его плавного и равномерного пуска. Момент, при котором происходит переключение пускового реостата с одной ступени на другую, называется моментом переключения ( ). Момент, при котором двигатель начинает работать на новой реостатной характеристике, называется пиковым ( ). Плавный и равномерный пуск достигается при равенстве на каждой ступени пуска момента переключения и пикового момента.

По заданию пуск нормальный

Для нормального пуска примем значение момента переключения

Рисунок 4 – Трёхступенчатый пуск

По построенным механическим характеристикам графически измеряют сопротивления ступеней в относительных единицах:

r а = ab = 0,01625;

r p1 +r p2 +r p3 +r я = ae = 0,5925;

Сопротивления в именованных единицах

R а = r а R ном = 0,01625·0,32 = 0,052 Ом,

R p 1 = r p 1 R ном = 0,09·0,32 = 0,0288 Ом,

R p 2 = r p 2 R ном = 0,13·0,32 = 0,0416 Ом,

R p 3 = r p 3 R ном 0,21·0,32 = 0,0672 Ом,

4 Расчёт ступеней реостата аналитическим методом

Для выполнения расчёта аналитическим методом воспользуемся соответствующей формулой для нормального пуска:

где — коэффициент, показывающий, во сколько раз значение пикового момента больше момента переключения

Подставляя данные, получаем:

Величину сопротивлений ступеней в относительных единицах определяют с помощью следующих выражений:

r П1 =(λ 12 -1) r я

r П1 =(1,51-1)0,1625=0,088

r П2 = r я  ( -1) — r П1

r П2 =0,1625(1,54 2 -1) – 0,088 = 0,135

r П3 = r я  (-1) — r П1 — r П2

r П3 =0,1625(1,54 3 -1) – 0,088 – 0,135 = 0,208

Значение сопротивлений в именованных единицах

R П1 = r П1 R ном = 0,0880,32 = 0,0282 Ом

R П2 = r П2 R ном = 0,1350,32 = 0,0432 Ом

R П3 = r П3 R ном = 0,2080,32 = 0,0666 Ом

Таблица 2 – Результаты вычисления ступеней пусковых реостатов для ДПТ НВ

Двигатели параллельного возбуждения

Схема двигателя.

Схема двигателя параллельного возбуждения изображена на рис. 1.25. Обмотка якоря и обмотка возбуждения включены параллельно. В этой схеме: I – ток, потребляемый двигателем из сети, I_я – ток якоря, I_в – ток возбуждения. Из первого закона Кирхгофа следует, что I = I_я + I_в.

Естественная механическая характеристика. Естественная механическая характеристика описывается формулой (1.6).

При холостом ходе М = 0 и n_х = U/С_ЕФ.

Если Ф = const, то уравнение механической характеристики принимает вид:

Из (1.8) следует, что механическая характеристика (рис. 1.26, прямая 1) – прямая с углом наклона a и угловым коэффициентом b. Так как у двигателей постоянного тока R_я мало, то с увеличением нагрузки на валу частота вращения n изменяется незначительно – характеристики подобного типа называются «жесткими».

Ток, потребляемый двигателем из сети, практически растет пропорционально моменту нагрузки. Действительно, М » М_эм = С_м I_я Ф, и так как у двигателя параллельного возбуждения Ф = const, то I_я

Регулирование частоты вращения.

Регулирование частоты вращения возможно из (1.6) тремя способами: изменением магнитного потока главных полюсов Ф, изменением сопротивления цепи якоря R_я и изменением подводимого к цепи якоря напряжения U (изменение n за счет изменения момента нагрузки М в понятие регулирования не входит).

Регулирование n изменением магнитного потока Ф осуществляется с помощью регулировочного реостата R_р. При увеличении сопротивления реостата ток возбуждения I_в и магнитный поток главных полюсов Ф уменьшаются. Это приводит, во-первых, к увеличению частоты вращения холостого хода n_х и, во-вторых, к увеличению коэффициента b, т.е. к увеличению угла наклона механической характеристики. Однако b остается небольшим и жесткость механических характеристик сохраняется. На рис. 1.28 помимо естественной характеристики 1, соответствующей максимальному магнитному потоку Ф, приведено семейство механических характеристик 2-4, снятых при уменьшенном магнитном потоке. Из характеристик следует, что изменением магнитного потока можно только увеличивать частоту вращения относительно естественной характеристики. Практически частоту вращения таким методом можно увеличивать не более чем в 2 раза, так как увеличение скорости приводит к ухудшению коммутации и даже механическим повреждениям машины.

Другой способ регулирования скорости связан с включением последовательно с якорем регулировочного реостата R_я.р (пусковой реостат R_п для этой цели непригоден, так как он рассчитан на кратковременный режим работы). Формула (1.6) при этом принимает вид:

Читать еще: Выстрел в глушитель при запуске двигателя

n = ,

откуда следует, что скорость при холостом ходе при любом сопротивлении R_я.р одинакова, а коэффициент b и, следовательно, наклон механических характеристик 5-7 увеличивается (рис. 1.26). Регулирование частоты вращения этим способом приводит к уменьшению частоты вращения относительно естественной характеристики. Кроме того, оно неэкономично, так как связано с большой мощностью потерь (R_я.р I) в регулировочном реостате, по которому протекает весь ток якоря.

Третий способ регулирования частоты вращения – безреостатное изменение подводимого к якорю напряжения. Он возможен только в случае, когда якорь двигателя питается от отдельного источника, напряжение которого можно регулировать. В качестве регулируемого источника применяются отдельные, специально предназначенные для данного двигателя генераторы или управляемые вентили (тиратроны, ртутные выпрямители, тиристоры). В первом случае образуется система машин, называемая системой Г-Д (генератор – двигатель), (рис. 1.27). Она применяется для плавного регулирования в широких пределах частоты вращения мощных двигателей постоянного тока и в системах автоматического управления. Система регулирования с управляемыми вентилями УВ (рис. 1.28) находит применение для регулирования частоты вращения двигателей меньшей мощности. Ее преимущество – большая экономичность.

Регулирование частоты вращения изменением U практически возможно только в сторону уменьшения, так как увеличение напряжения выше номинального недопустимо из-за резкого ухудшения коммутации. Из (1.9) следует, что при уменьшении напряжения уменьшается скорость холостого хода n_х, а наклон механических характеристик 8-10 не изменяется (см. рис. 1.26), они остаются жесткими даже при низких напряжениях. Диапазон регулирования (n_max/n_min) таким способом 6:1-8:1. Он может быть значительно расширен при применении специальных схем с обратными связями.

Регулировочная характеристика.

Регулировочная характеристика n=f(I_в) двигателя параллельного возбуждения изображена на рис. 1.29.

Ее характер определяется зависимостью (1.5), из которой следует, что частота вращения обратно пропорциональна магнитному потоку и, следовательно, току возбуждения I_в. При токе возбуждения I_в = 0, что может быть при обрыве цепи возбуждения, магнитный поток равен остаточному Ф_ост и частота вращения становится настолько большой, что двигатель может механически разрушиться, – подобное явление называется разносом двигателя.

Физически явление разноса объясняется тем, что вращающий момент (1.2) при уменьшении магнитного потока, казалось бы, должен уменьшиться, однако ток якоря I_я = (U – E)/R_я увеличивается значительнее, так как уменьшается Е (1.1) и разность U – E увеличивается в большей степени (обычно Е » 0,9 U).

Тормозные режимы.

Тормозные режимы двигателя имеют место тогда, когда электромагнитный момент, развиваемый двигателем, действует против направления вращения якоря. Они могут возникать в процессе работы двигателя при изменении условий работы или создаваться искусственно с целью быстрого уменьшения скорости, остановки или реверсирования двигателя.

У двигателя параллельного возбуждения возможны три тормозных режима: генераторное торможение с возвратом энергии в сеть, торможение противовключением и динамическое торможение.

Генераторное торможение возникает в тех случаях, когда частота вращения якоря n становится больше частоты вращения при идеальном (т.е. при М_пр = 0) холостом ходе n_x (n>n_x). Переход в этот режим из режима двигателя возможен, например, при спуске груза, когда момент, создаваемый грузом, приложен к якорю в том же направлении, что и электромагнитный момент двигателя, т.е. тогда, когда момент нагрузки действует согласно с электромагнитным моментом двигателя и он набирает скорость, большую чем n_x_. Если n>n_x_, то Е>U_c (где U_c – напряжение сети) и ток двигателя изменяет свой знак (1.4) – электромагнитный момент из вращающего становится тормозным, а машина из режима двигателя переходит в режим генератора и отдает энергию в сеть (рекуперация энергии). Переход машины из двигательного режима в генераторный иллюстрируется механической характеристикой (рис. 1.30). Пусть в двигательном режиме a₁ – рабочая точка; ей соответствует момент М. Если частота вращения увеличивается, то рабочая точка по характеристике 1 из квадранта I переходит в квадрант II, например, в рабочую точку a₂, которой соответствует частота вращения n΄ и тормозной момент – М΄.

Торможение противовключением возникает в работающем двигателе, когда направление тока в якоре или тока возбуждения переключается на противоположное. Электромагнитный момент при этом изменяет знак и становится тормозным.

Работе двигателя с противоположным направлением вращения соответствуют механические характеристики, располагающиеся в квадрантах II и III (например, естественная характеристика 2 на рис. 1.30).

Внезапный переход на эту характеристику практически недопустим, так как сопровождается чрезмерно большим броском тока и тормозного момента. По этой причине одновременно с переключением одной из обмоток в цепь якоря включается добавочное сопротивление R_доб, ограничивающее ток якоря.

Механическая характеристика режима с R_доб имеет большой наклон (прямая 3). При переходе в режим противовключения частота вращения n в первый момент измениться не может (из-за инерционности якоря) и рабочая точка из положения a₁ перейдет в положение a₃ на новой характеристике. Из-за появления М_тор частота вращения n будет быстро падать до тех пор, пока рабочая точка a₃ не перейдет в положение a₄, соответствующее остановке двигателя. Если в этот момент двигатель не отключить от источника питания, то якорь изменит направление вращения. Машина начнет работать в двигательном режиме с новым направлением вращения, а ее рабочая точка a₅ будет находиться на механической характеристике 3 в квадранте III.

Динамическое торможение возникает в тех случаях, когда якорь двигателя отключается от сети и замыкается на сопротивление динамического торможения R_д.т. Уравнение характеристики (1.6) принимает вид:

n =

что соответствует семейству прямых 4 (при разных R_д.т), проходящих через начало координат. При переключении в этот режим рабочая точка a₁ переходит на одну из характеристик 4, например, в точку a₆, а затем перемещается по прямой 4 до нуля. Якорь двигателя тормозится до полной остановки. Изменением сопротивления R_д.т можно регулировать ток якоря и скорость торможения.

Характеристики двигателей постоянного тока. Обычно рассматривают три основные характеристики двигателей постоянного тока:

Обычно рассматривают три основные характеристики двигателей постоянного тока:

Все характеристики, отражающие взаимосвязь между током якоря, механическим моментом на валу двигателя и частотой вращения якоря зависят от способа возбуждения двигателя, поэтому они рассматриваются отдельно для каждой схемы возбуждения двигателя.

3.4.1. Характеристики двигателей с независимым
и параллельным возбуждением

Скоростной характеристикой называют зависимость частоты вращения якоря от тока якоря двигателя при постоянном напряжении питания U = const, равном номинальному напряжению, и постоянном токе возбуждения I_в = const.

Для получения функциональной зависимости скорости вращения якоря от тока воспользуемся уравнением электрического равновесия двигателя

Читать еще: Honda magna 750 стук в двигателе

Из этого уравнения получаем выражение для частоты вращения

В полученной формуле от тока якоря зависят две составляющие: произведение R_я I_я и результирующий магнитный поток машины .

Рис. 3.4

Произведение R_яI_я, равное падению напряжения на сопротивлении цепи якоря, приводит к пропорциональному уменьшению частоты вращения при увеличении тока якоря. Магнитный поток машины при увеличении тока якоря из-за реакции якоря несколько уменьшается. Эта зависимость магнитного потока от тока якоря нелинейная, поэтому и скоростная характеристика двигателей с независимым и параллельным возбуждением нелинейная (рис. 3.4).

В зависимости от соотношения влияния на частоту вращения падения напряжения R_я I_я и изменения магнитного потока двигателя характеристика скорости может иметь различный вид. На рис. 3.4 кривая 1 представляет собой характеристику скорости двигателя, у которого влияние R_я I_я преобладает перед влиянием потока , кривая 3 представляет собой скоростную характеристику двигателя, у которого влияние потока преобладает перед влиянием падения напряжения на сопротивлении цепи якоря R_я I_я .

Чаще всего встречаются двигатели, у которых уменьшение частоты вращения за счет падения напряжения на сопротивлении цепи якоря преобладает перед влиянием реакции якоря, приводящей к уменьшению магнитного потока.

Характеристикой момента называют зависимость механического момента на валу двигателя от тока якоря при постоянном номинальном напряжении питания U = U_н = const и при постоянном номинальном токе возбуждения I_в= I_вн = const.

Ток якоря ненагруженного двигателя не равен нулю. Это объясняется наличием потерь в двигателе, работающем без нагрузки. Такой ток называется током холостого хода I_яо двигателя.

Используя ранее полученную формулу для определения механического момента на валу двигателя, получаем для двигателя, работающего в режиме холостого хода, формулу: .

Нагруженный двигатель при токе якоря I_я развивает механический момент . Этот развиваемый момент называют электромагнитным.

Механический момент на выходе двигателя равен разности электромагнитного момента и момента холостого хода .

Рис. 3.5

При неизменной величине магнитного потока зависимости и являются прямыми линиями. Однако магнитный поток машины несколько уменьшается при увеличении тока якоря I_я из-за реакции якоря, поэтому характеристики и не являются прямолинейными (рис. 3.5). Максимальное значение тока якоря, при котором якорь ненагруженного двигателя (М₂ = 0) начинает вращаться, называют током трогания. Электромагнитный момент в этом случае равен моменту холостого хода.

Особый интерес представляет график зависимости КПД машины от тока якоря (см. рис. 3.5). КПД равен нулю при токах, меньших тока холостого хода или тока трогания (М₂ = 0 и Р₂ = 0). При дальнейшем увеличении тока КПД увеличивается и достигает максимального значения при токе якоря, равном примерно 0,75I_ян. При больших токах КПД начинает уменьшаться. КПД двигате-
лей средней и большой мощности при номинальном токе достига-ет 85 – 95 %.

Основной характеристикой двигателя постоянного тока является механическая характеристика.

Механической характеристикой называют зависимость частоты вращения якоря n от механического момента на валу двигате-
ля M₂ при постоянном напряжении питания и постоянном токе возбуждения, т. е. . В дальнейших рассуждениях будем предполагать, что электромагнитный момент равен механическому моменту на выходе двигателя .

Особую роль играет механическая характеристика двигателя при номинальном напряжении питающей сети U = U_н = const и номинальном токе возбуждения I_в = I_вн = const. Такую механическую характеристику называют естественной. Рассматривают и другие механические характеристики, выражающие ту же зависимость , но при других условиях работы, т. е. при других значениях напряжения, при других токах возбуждения и при различных сопротивлениях реостатов, включенных последовательно с якорем. Такие механические характеристики называют искусственными.

Найдем аналитическое уравнение, описывающее механическую характеристику.

В уравнении электрического равновесия . ПротивоЭДС обмотки якоря . Следовательно,
= . Из полученного уравнения . Но из уравнения для определения момента и .
Тогда .

Обозначим и . Можно написать .

Полученное уравнение является уравнением прямой линии.

Уравнение состоит из двух слагаемых. Первое слагаемое не зависит от момента, а второе слагаемое прямо пропорционально механическому моменту М.

Очевидно то, что механическая характеристика (рис. 3.6) двигателя постоянного тока выражается прямой линией. Такую прямую можно провести через две точки, положение которых на графике можно найти следующим образом: в режиме идеального холостого хода момент двигателя равен нулю , и якорь вращается с частотой , а при номинальном напряжении .

Это первая точка механической характеристики. Положение другой точки определяется из условий пуска двигателя. При подключении двигателя в сеть в начальный момент времени из-за инерционности якоря частота вращения равна нулю n= 0. Противо-ЭДС обмотки якоря тоже равна нулю, и тогда приложенное напряжение падает только на сопротивлении якорной цепи. Ток якоря в этом случае достигает больших величин из-за малости R_я. Его называют пусковым током I_яп. Сила пускового тока определяется из уравнения .

Рис. 3.7

Механический момент, развиваемый двигателем, в этом случае называют пусковым моментом М_п , и его величина определяется формулой

Общий вид естественной механической характеристики показан на рис. 3.7.

Двигатели с параллельным возбуждением имеют пусковой момент в 10…20 раз больше номинального, поэтому рабочая часть механической характеристики, ограниченная режимом холостого хода (М = 0) и номинальным значением момента на валу , занимает лишь начальную часть полной характеристики (см. рис. 3.6), в пределах которой частота вращения изменяется незначительно. Такая механическая характеристика, когда при изменении механического момента от нулевого значения до номинального значения частота вращения изменяется незначительно, называется жесткой (см. рис. 3.7). Величина весьма невелика.

Естественная механическая характеристика дпт

Двигатели постоянного тока с плавным регулированием частоты вращения находят применение в приводах различных машин, станков и установок. Наряду с широким пределом регулирования частоты вращения они дают возможность получать механические характеристики различной (требуемой) жесткости.

Из курса электротехники известно, что уравнение механической характеристики [ n =f(M) ] можно записать в виде

где коэффициенты Се и См зависят от конструктивных данных двигателя; U — напряжение сети; Ф — магнитный поток двигателя; R — сопротивление цепи якоря.

Формула показывает, что если U, R и Ф постоянны, механическая характеристика двигателя параллельного возбуждения представляет прямую линию (рис.). Если в цепи якоря нет сопротивлений, то механическая характеристика естественная (прямая 1, рис.а). Точка А соответствует номинальной частоте вращения n н, а n o называют частотой идеального холостого хода. Жесткость характеристики определяется сопротивлением двигателя R’, куда входит сопротивление обмотки якоря, дополнительных полюсов, компенсационной обмотки, щеток. Влияние сопротивления в цепи якоря на характеристику иллюстрируется прямыми 2 и 3 (см. рис.а).

Рис. 1. Механические характеристики двигателей постоянного тока: а — при изменении сопротивления в цепи ротора, б — при изменении напряжения в цепи якоря двигателя постоянного тока с независимым возбуждением, в — при регулировании частоты вращения шунтированием обмотки возбуждения двигателя с последовательным возбуждением, г — при различных режимах торможения.

Читать еще: Gsm модуль запуск двигателя

Формула позволяет оценить влияние напряжения U и потока Ф. При изменении U механическая характеристика двигателя с независимым возбуждением смещается параллельно естественной (рис.б); частота вращения холостого хода при постоянных R и U изменяется обратно пропорционально потоку.

Из формулы при n = 0 имеем

т. е. пусковой момент пропорционален потоку.

Таким образом, частота вращения двигателя может регулироваться изменением магнитного потока, напряжения, подводимого к обмотке якоря, введением сопротивлений в цепь якоря.

Регулирование частоты вращения двигателя изменением Ф применяют довольно часто, так как регулирование происходит плавно, без больших потерь энергии, поддается автоматизации. Диапазон регулирования в сторону увеличения частоты вращения не превышает 1:4, его можно расширить введением небольшой стабилизирующей обмотки последовательного возбуждения наряду с обмоткой дополнительных полюсов.

Регулирование частоты вращения изменением напряжения, подаваемого в цепь якоря двигателя, широко используют у двигателя независимого возбуждения (рис.б). В настоящее время выпускают двигатели с диапазоном регулирования до 1:8, диапазон увеличивается при применении тиристорных преобразователей.

Естественная механическая характеристика двигателя постоянного тока паралельного возбуждения ( рис. 8.5 ) – жёсткая, потому что ее жёсткость

β = Δ / Δω ≤ 10%.

Рис. 10.2 Естественная механическая характеристика двигателя постоянного тока параллельного возбуждения

Это означает, что при изменении электромагнитного момента двигателя в широких пределах его скорость достаточно стабильна (т.е. изменяется незначительно).

Такие двигатели применяются там, где при изменении нагрузки механизма в широких пределах скорость двигателя не должна изменяться резко – в электроприводах насосов, вентиляторов и т.п.

Рис. 10.3 Естественная механическая характеристика двигателя постоянного тока последовательного возбуждения

Естественная механическая характеристика двигателя постоянного тока последовательного возбуждения (рис. 10.3 ) – мягкая, потому что ее жёсткость

β = Δ / Δω > 10%.

Это означает, что при изменении электромагнитного момента двигателя даже в небольших пределах его скорость изменяется значительно.

Напомним две характерные особенности этого двигателя двигателя постоянного тока последовательного возбуждения:

1. При уменьшении механической нагрузки на валу или ее отсутствии ( = )

скорость двигателя резко увеличивается, двигатель «идет вразнос». Поэтому этот двигатель нельзя оставлять без нагрузки на валу;

2. При пуске двигатель развивает пусковые моменты больше, чем у двигателей других типов.

Эти двигатели не применяются на судах, но применяются на берегу, например, в электротранспорте, в частности, в троллейбусах, где они не остаются без нагрузки на валу и где нужны большие пусковые моменты (при трогании троллейбуса с места).

Рис. 10.4 Естественные механические характеристики двигателей постоянного тока смешанного возбуждения: 1 с – параллельно-последовательным возбуждением;

2 — с последовательно –параллельным возбуждением

Естественная механическая характеристика двигателя постоянного тока смешанного возбуждения промежуточная между характеристиками двигателей паралельного и последовательного возбуждения, т.к. магнитный поток возбуждения создается совместным действием обеих обмоток – параллельной и последовательной.

Различают два вида двигателей смешанного возбуждения:

1. с паралельно – последовательным возбуждением, у которых основную часть результирующего магнитного потока создает параллельная обмотка (до 70%, остальные 30% –последовательная);

2. с последовательно – параллельным возбуждением, у которых основную часть результирующего магнитного потока создает последовательная обмотка (до 70%, остальные 30% –параллельная).

Поэтому график механической характеристики двигателя первого вида более жесткий, чем у двигателя второго вида.

Обе механические характеристики – мягкие, потому что их жесткость

β = Δ / Δω > 10%.

На судах двигатели смешанного возбуждения применяются в регулируемых электроприводах – лебедках, кранах, брашпилях и шпилях.

Дата добавления: 2015-05-08 ; просмотров: 896 | Нарушение авторских прав

Для получения механической характеристики двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением необходимо найти зависимость угловой скорости вращения от момента двигателя. Это возможно, если учесть, что момент, развиваемый двигателем, связан с током якоря и магнитным потоком зависимостью

(1.1)

где С_М – коэффициент машины;

Ф – магнитный поток машины;

I – сила тока в якоре.

Подставив значение тока I, найденное из (1.1) , в выражение электромеханической характеристики

(1.2)

Получим выражение для механической характеристики

(1.3)

где U — напряжение на зажимах электродвигателя, В;

w — угловая скорость вала двигателя, с -1 ;

R_a — сопротивление обмотки якоря, Ом;

Ф — магнитный поток машины, Вб;

R_доб — добавочное сопротивление, Ом;

С_e – конструктивная постоянная двигателя.

Для построения механических характеристик (естественной и искусственных) двигателя параллельного возбуждения достаточно знать лишь две её точки, поскольку все механические характеристики теоретически представляют собой прямые линии. Эти две точки могут быть любыми. Однако построение естественной механической характеристики удобно производить по точкам, одна из которых соответствует номинальному моменту двигателя и номинальной скорости, а другая – скорости идеального холостого хода. Естественная характеристика получается при номинальных параметрах: номинальном напряжении, номинальном токе возбуждения, отсутствии добавочного сопротивления в цепи якоря.

Координаты точек определяются следующим образом:

2. ;

Так как в каталогах внутреннее сопротивление якоря обычно не указывается, то его ориентировочно определяют, приняв, что половина всех потерь в двигателе при номинальной нагрузке связана с потерями в меди якоря:

Ом, (1.4)

где U_H – номинальное напряжение, В;

h_н – номинальный КПД двигателя;

R_н – номинальное сопротивление.

При изменении одного из параметров уравнения механической характеристики получаются искусственные характеристики. Реостатные характеристики также строятся по точке холостого хода и точке, в которой момент равен номинальному, а угловая скорость, соответствующая номинальному моменту, определяется по соотношению

(1.5)

Пример 1

Рассчитать и построить естественную и искусственную механические характеристики и определить их жесткость для двигателя постоянного тока параллельного возбуждения по следующим справочным данным:

Решение

Естественная механическая характеристика ДПТ параллельного возбуждения может быть построена по двум характерным точкам:

Номинальная угловая скорость:

Номинальный момент двигателя:

Определим сопротивление якоря:

Скорость идеального холостого хода может быть определена по номинальным параметрам:

Для определения координат искусственной реостатной характеристики определим w_н.иск при номинальном моменте и сопротивлении в цепи якоря R_доб = 10 Ом.