тса первая практика

2

Расчет добавочных сопротивлений и механических характеристик

двигателя постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ) в

режимах пуска, торможения и реверса

Цель работы:

Задачи:

1.Рассчитать и построить естественную механическую характеристику

ɷ= f(M) ДПТ НВ.

2.Рассчитать добавочное сопротивление в цепи якоря ДПТ НВ при пуске в одну ступень.

3.Рассчитать и построить искусственную механическую характеристику ДПТ НВ ɷ = f(M) при пуске.

4.Рассчитать добавочное сопротивление в цепи якоря двигателя в режиме динамического торможения (переход в режим торможения происходит из номинального режима при М = Мном, ω = ωном).

5.Рассчитать и построить искусственную механическую характеристику ДПТ НВ ɷ = f(M) для режима динамического торможения.

6.Рассчитать добавочное сопротивление в цепи якоря двигателя в режиме торможения противовключением (переход в режим торможения происходит из номинального режима при М = Мном, ω = ωном).

7.Рассчитать и построить искусственную механическую характеристику ДПТ НВ ɷ = f(M) для режима торможения противовключением.

8.Рассчитать и построить искусственную механическую характеристику ДПТ НВ ɷ = f(M) для режима реверса.

9.Изобразить схемы включения ДПТ НВ для указанных режимов.

Таблица 1 – Данные по вариантам

1.Расчет и построение естественной механической характеристики

ɷ= f(M) ДПТ НВ

Естественная механическая характеристика – зависимость скорости

3

вращения двигателя от момента соответствует основной (паспортной) схеме включения, номинальным значениям напряжения и магнитного потока возбуждения при отсутствии добавочного резистора в цепи якоря.

Зависимость ω = f(M) описывается выражением:

где н – номинальное напряжение;

Фн – произведение конструктивного коэффициента двигателя и номинального магнитного потока;

0 – внутреннее сопротивление якорной цепи двигателя.

Произведение Фн можно определить по паспортным данным по выражению:

Естественная механическая характеристика ДПТ НВ без учета реакции якоря представляют собой прямую линию и может быть построена по двум точкам, одна и из которых соответствует режиму идеального холостого хода,

другая – номинальному режиму работы. Схема включения ДПТ НВ для снятия естественной характеристики показана на рис. 1, а естественная механическая характеристика, построенная по двум точкам, – на рис. 2.

Идеальный холостой ход(M=0, = 0):

Номинальный режим работы (М=Мн= Фн н, = н):

Мн = 1.33 29.8 =39.634

4

Рисунок 2 – Естественная механическая характеристика ДПТ НВ Вывод: Естественная механическая характеристика ДПТ НВ

показывает, что с увеличением момента нагрузки скорость вращения двигателя снижается, оставаясь достаточно высокой.

2. Рассчитать добавочное сопротивление в цепи якоря ДПТ НВ при

пуске в одну ступень.

Внутреннее сопротивление R0 двигателя постоянного тока мало. Если двигатель включить в цепь на полное напряжение, то при пуске при

5

неподвижном роторе получим большой ток, определяемый соотношением

1 = н. Допустимый же ток для ДПТ НВ составляет: IДОП ( 2… 2,5 ) IH.

0

Таким образом, возникает необходимость ограничения тока (и тем самым момента) при пуске двигателя, что может быть достигнуто введением в цепь якоря добавочных пусковых сопротивлений.

Пуск двигателя может осуществляться как с одним добавочным сопротивлением (в одну ступень), так и с несколькими добавочными сопротивлениями (в несколько ступеней). Расчет величин сопротивлений ступеней и их количества зависит от конструкции приводов и их назначения,

так как пусковые сопротивления служат для ограничения тока двигателя и для его ускорения с определенными значениями моментов.

Сопротивление пускового резистора, который вводят в цепь якоря для ограничения пускового тока, рассчитывается по формуле:

нп = 1 − 0

где I1 = IДОП = (2…2,5) IH – пусковой ток, А.

Механическая характеристика при пуске также строится по двум точкам. Одна соответствует режиму идеального холостого хода, другая – пусковому режиму

Схема включения ДПТ НВ при пуске в одну ступень показана на рис. 3,

а пусковая механическая характеристика, построенная по двум точкам, – на рис. 4.

220 М1 = 1.33 0.531 = 551

6

Вывод: Пусковая механическая характеристика ДПТ НВ показывает высокий пусковой момент (551 ед.) и начальную скорость (165.4 ед.), что обеспечивает эффективный запуск двигателя даже при нагрузке. При увеличении момента угловая скорость падает, что соответствует типичному поведению ДПТ НВ.

7

3. Расчет добавочных сопротивлений и механических

характеристик ДПТ НВ в режимах торможения.

Часто необходимо быстро и точно остановить механизм или изменить направление его движения. Быстрота и точность, с какой будут проделаны эти операции, во многих случаях определяют производительность механизма, а

иногда и качество вырабатываемого продукта. Во время торможения или перемены направления движения (реверс) двигатель работает в тормозном режиме на одной из механических характеристик, соответствующих осуществляемому способу торможения.

Существуют три возможных способа электрического торможения, а

именно:

1)торможение с отдачей энергии в сеть (рекуперативное);

2)динамическое торможение;

3)торможение противовключением.

Каждый тормозной режим является генераторным, так как энергия поступает в машину с вала, преобразуется в электрическую и либо отдается в сеть, либо затрачивается на нагрев элементов якорной цепи, обладающих активным сопротивлением, и рассеивается в окружающую среду.

3.1 Торможение с отдачей энергии в сеть

(генераторный режим работы параллельно с сетью)

Этот режим осуществляется в том случае, когда скорость двигателя оказывается выше скорости идеального холостого хода и его ЭДС E больше приложенного напряжения U. Двигатель здесь работает в режиме генератора параллельно с сетью, которой он отдает электрическую энергию. Ток при этом изменяет свое направление. Последнее очевидно из равенства:

следовательно, изменяется знак и момента двигателя, т.е. он становится тормозным . Механическую характеристику ДПТ НВ в этом режиме можно построить по выражению (1). Характеристика будет являться

8

продолжением механической характеристики в двигательном режиме в область квадранта II при скорости двигателя 0 (рис. 5).

Этот способ торможения возможен, например, в приводах транспортных и подъемных механизмов при спуске груза и при некоторых способах регулирования скорости, когда двигатель, переходя к низшим скоростям,

проходит значение 0. Такое торможение является весьма экономичным,

поскольку оно сопровождается отдачей в сеть электрической энергии (за вычетом потерь в двигателе), которую двигатель преобразует из механической, поступающей к нему с вала. Но торможение этим способом может быть осуществлено в ограниченных пределах, так как не во всех приводах возможно соблюдение условия 0 , полная же остановка двигателя в этом режиме невозможна.

Рисунок – 5. Механические характеристики в режиме рекуперативного торможения ДПТ НВ

Необходимо отметить, что чем больше сопротивление в якорной цепи двигателя, тем выше его угловая скорость в режиме рекуперативного торможения при том же тормозном моменте (см. рис. 5).

3.2. Режим динамического торможения

Динамическим торможением двигателя называется генераторный режим, при котором механическая энергия преобразуется в электрическую и

9

расходуется в замкнутом контуре, электрически не связанном с сетью.

Динамическое торможение ДПТ НВ осуществляется отключением якоря от сети и замыканием его на добавочное сопротивление ДТ , как показано на рис. 8. Сопротивление ДТ используется для ограничения тока якоря до допустимого значения ДОП (2. . .2,5) .

При динамическом торможении напряжение, прикладываемое к якорной цепи, 0 и, следовательно,

⍵0 = Ф = 0

Поэтому уравнение механической характеристики будет иметь вид:

Сопротивление добавочного резистора для динамического торможения можно рассчитать по формуле:

где н = Фн н− ЭДС при номинальной скорости н.

Механическая характеристика в режиме динамического торможения строится по двум точкам: одна – с координатами М = – М1, ω = н, другая – при М = 0, ω = 0 и показана на рис. 6.

10