
Zadanie_6_1
.pdf
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИСТЕТ»
Институт: Инженерная школа энергетики (ИШЭ)
Направление: 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника Отделение: Отделение электроэнергетики и электротехники (ОЭЭ)
Задание 6.1
Расчёт характеристик тахогенератора По дисциплине: Мехатронные системы летательных аппаратов
Вариант 9
Выполнил студент гр. 5А06: |
Сергеев А.С. |
(Дата, подпись) |
(Ф.И.О.) |
Проверил: к.т.н., доцент |
_________ |
Гирник А.С. |
(Степень, звание, должность) |
(Дата, подпись) |
(Ф.И.О.) |
Томск 2023
Исходные данные приведены в таблице №1.
Таблица №1 – Исходные данные
Напряжение возбуждения, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
110 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Входное сопротивление, Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
440 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Синхронная скорость об/мин |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12000 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Максимальная скорость, об/мин |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4000 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Индуктивное сопротивление намагничивающего контура, Ом |
|
314 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Сопротивление обмотки возбуждения, Ом |
|
|
|
85 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Активное сопротивление ротора, Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2638 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Сопротивление рассеяния обмотки возбуждения, Ом |
|
110 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Сопротивление нагрузки (не менее), Ом |
|
|
|
|
|
2000 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Крутизна ЭДС, мВ/(об/мин) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5,3 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Изменение температуры, град |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Изменение частоты питающей сети, % |
|
|
|
|
|
5 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Расчёт относительных параметров: |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
Ѱ = |
|
в |
|
= |
|
85 |
|
= 0,271; |
|
|
|||||
|
|
314 |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
110 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
= |
|
|
= |
|
|
|
|
= 0,35; |
|
|
|||||
|
|
|
|
314 |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2638 |
|
|
|||||||
|
|
= |
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
= 8,4; |
|
|
|||
|
|
|
|
|
314 |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
= 0,33. |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчёт коэффициентов для расчёта величин погрешности: |
|
||||||||||||||||
= |
|
(1 + ) |
|
+ Ѱ2 |
|
|
|
= 4,08 ∙ 10−3; |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1 |
|
((1 + )2 + Ѱ2) 2 |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
= − |
|
|
|
Ѱ |
|
|
|
|
|
|
|
|
= −2,023 ∙ 10−3. |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
2 |
((1 + )2 + Ѱ2) 2 |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
Расчёт величин погрешностей:
2

По скорости:
Амплитудная:
= 25 1 2 = 0,011;
По температуре: |
|
|
|
|
Амплитудная: |
|
|
|
|
|
Ѱ2 + |
Ѱ |
|
|
% = − |
|
|
∆ 0 |
100 |
(1 + )2 |
|
|||
|
+ Ѱ2 1 |
|
= 1,669 ∙ 10−3;
По частоте:
Амплитудная:
Ѱ∆
% = − (1 + )2 + Ѱ2 100
= −0,178;
Фазовая:
2= 0,6 1 = −0,0034.
Фазовая:
(1 + )Ѱ ∆ = −57,3 (1 + )2 + Ѱ2 1∆ 0
= 3,313 ∙ 10−3.
Фазовая: |
|
|
|
∆ = −57,3 |
(1 + )Ѱ |
|
∆ |
|
|
|
|
|
(1 + )2 + Ѱ2 |
|
|
|
|
||
= −0,138. |
|
|
Исследование влияние материала ротора на температурные
погрешности:
Температурные коэффициенты для константана и манганина берём из
справочника:
Рисунок 1 – Температурные коэффициенты сплавов
3

Найдём температурный коэффициент для спецманагнина по зависимости по рисунку 2:
Рисунок 2 – Зависимость удельного сопротивления и температурного коэффициента удельного сопротивления медноникелевых сплавов от
процентного содержания компонентов Расчёт для спецманганина:
α1=-0,00001;
|
|
(Ѱ2 + |
Ѱ) ∙ |
∙ ∆ ∙ 100 |
|
||
|
|
|
|
1 |
|
|
= 1,669 ∙ 10−4; |
|
% = − |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|||
1 |
|
(1 + )2 + Ѱ2 |
|
||||
|
|
|
∆ 1 = −57,3 (1 + )Ѱ 1∆ 0 = 3,313 ∙ 10−3. (1 + )2 + Ѱ2
Расчёт для константана:
α2=-0,000005; |
|
|
|
|
|
|
|
|
(Ѱ2 + Ѱ) ∙ |
2 |
∙ ∆ ∙ 100 |
|
|
|
|
|
|
|
= 8,344 ∙ 10−4; |
|
|
% = − |
|
|
|
||
|
|
|
|
|||
2 |
|
(1 + )2 + Ѱ2 |
|
|||
|
|
|
∆ 2 = −57,3 (1 + )Ѱ 2∆ 0 = 1,656 ∙ 10−4. (1 + )2 + Ѱ2
4

Расчёт для манганина:
α3=-0,000008;
|
|
|
(Ѱ2 + |
Ѱ) ∙ |
3 |
∙ ∆ ∙ 100 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 1,335 ∙ 10−4; |
|
|
% = − |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||||
3 |
|
|
(1 + )2 + Ѱ2 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
(1 + )Ѱ |
∆ 0 |
|
|
|
||
∆ |
= −57,3 |
|
|
3 |
|
= 2,65 ∙ 10−3. |
||||
|
|
|
|
|||||||
|
3 |
|
|
(1 + )2 + Ѱ2 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Зависимость амплитудной погрешности по скорости в диапазоне 0,2-0,7
относительной скорости показана на рисунке 3:
Рисунок 3 – Зависимость амплитудной погрешности по скорости Схемы генераторной обмотки и обмотки возбуждения представлены на
рисунке 4:
Рисунок 4 – Схемы генераторной обмотки и обмотки возбуждения
5
Расчёт коэффициента трансформации, используя данные по
обеспечиваемой крутизне выходной характеристики:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
= (1 + ) + 2Ѱ; |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 1 + 2 − Ѱ ; |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
| | = |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
= 0,08; |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
√( |
1 |
)2 |
+ ( |
1 |
)2 |
|
|
|
|
√((1 + ) + 2Ѱ)2 + (1 + 2 − Ѱ )2 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
= 14,493. |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 | | |
||||||||||||||||||||||||||||||||
Построим |
выходную |
|
характеристику |
|
для режима холостого хода |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(активное сопротивление в магнитной цепи не учитываем) (рисунок 5): |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
= в + в = 85 + 110 ; |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 0 Ом; |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
+ |
|
= 314 ; |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в |
|
|
|
|
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
в |
|
|
|
|
= 1 − 8,4 ; |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
1 |
|
= 0,032 + 0,042 ; |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
+ = −0,541 − 11,844 ; |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
̇∙ ∙ |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
̇ |
= − |
|
|
|
В |
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
̇ |
|
̇ |
|
|
2 |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ВЫХ0 |
|
|
|
|
|
|
|
∙ |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0− 0 |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
∙ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
1 |
|
( |
|
|
|
|
1 |
|
+ 1) = −0,162 + 0,786 ; |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
= |
|
|
|
( |
1 |
|
|
+ 2 + ) + |
1 |
|
|
+ = 494,5 − 136,35 ; |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
̇∙ ∙ |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
̇ |
|
= − |
|
|
В |
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
̇ |
̇ |
|
2 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ВЫХ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− ∙ |
|
|
|
|
|
|
6

Рисунок 5 – Выходная характеристика для режима холостого хода Определение величины амплитудной погрешности по характеристикам:
∆ = ВЫХ0 − ВЫХ̇̇ = 130,86.
Вывод: в ходе практического задания рассчитаны величины относительных параметров, амплитудные и фазные погрешности, исследовано влияние материала ротора на температурные погрешности, построена зависимость амплитудной погрешности по скорости, построены схемы генераторной обмотки и обмотки возбуждения, рассчитаны коэффициенты трансформации, построены выходная характеристика для холостого хода и нагрузки и определена величина амплитудной погрешности.
7