Структурная схема электропривода приведена в /1/

Ниже приведена одна из возможных структурных схем ЭППТ с ДНВ.

Рис. 5.2. Структурная схема ЭППТ с ДНВ.

Структурная схема соответствует условиям: М_с=const, Ф=Ф_Н=const.

В общем случае параметрами структурной схемы являются:  - модуль жесткости механической характеристики привода; Т_Я, Т_В, Т_М – электромагнитные постоянные времени якорной цепи и ОВД, а также электромеханическая постоянная; J – момент инерции привода.

Модуль жесткости можно рассчитать по одной из формул:

; (7.2.) ;

где К_i – коэффициент ЭДС двигателя, соответствующий i-му значению магнитного потока Ф_{i ;}

R_Д – дополнительное сопротивление в якорной цепи ДПТ (возможно, R_Д=0);

М_КЗ, ₀ – момент короткого замыкания и скорость идеального холостого хода на искомой характеристике (М);

(М_Н) – скорость вращения привода на характеристике при номинальном М_Н моменте двигателя.

Электромагнитная постоянная времени Т_Я:

, (с)

Индуктивность якорной цепи ДПТ НВ (формула Уманского):

(Гн) (8.2.)

где К₁=0,50,6 – для некомпенсированных ДПТ (мощность до 100 кВт);

К₁=0,20,25 – для компенсированных ДПТ (мощность > 1000 кВт);

Р_П – число пар полюсов машины.

ПРИМЕЧАНИЕ: в расчетах, не требующих большей точности, принимают L_Я=const.

Электромагнитную постоянную T_В контура ОВД (без учета влияния вихревых токов ):

(с) (9.2.)

где R_В, R_ДВ – сопротивления ОВД и добавочного в ее цепи, определение последнего см. ранее.

Индуктивность овд определяют по формуле

(Гн ) (10.2)

или (Гн),

где m=2^.P_П – при последовательном соединении катушек ОВД (например, в ДПТ НВ серии П,Д) и

m=1 – при параллельном их соединении;

W_В – число витков одной катушки ОВД;

К_S =1,11,25 – коэффициент рассеяния магнитного потока;

- приращения магнитного потока и тока возбуждения двигателя; их значения снимают с кривой намагничивания ДПТ (данные для ее построения приведены в табл. 1.2.) на касательной, проведенной к началу координат. В этом случае принимают L_В=const, хотя в действительности L_В=f(I_В) . (Магнитный поток должен иметь размерность Вб, причем 1 Вб=10⁸Мкс.)

С учетом влияния вихревых токов постоянная ОВД Т_ВТ определяется:

.

Электромеханическая постоянная Т_М привода (при М_С=const):

, (11.2)

где J – приведенный момент инерции электропривода, кг*м²;

М_КЗ – момент короткого замыкания на искомой характеристике (М);

К_i – коэффициент ЭДС двигателя, соответствующий магнитному потоку .

Если М_С=f(¹), то

(12.2)

где _С - коэффициент статической жесткости механической характеристики ИОРМ, приведенной к валу двигателя (при М_С=const _C=0).

,

где - приращение момента статического сопротивления и соответствующее ему приращение скорости вращения двигателя, снимаемые со статической приведенной характеристики ИОРМ.

Приведенный момент инерции привода:

, (13.2)

где - коэффициент, учитывающий моменты инерции звеньев механической передачи;

J_Д, J_М – моменты инерции якоря двигателя и ИОРМ (кгм²);

i, _П – передаточный коэффициент и КПД механической передачи.

ПРИМЕЧАНИЕ:

1. Для определения J см. также формулу 2.1. (Тема 1)

2. Иногда в справочной литературе приводят величину махового момента двигателя GД²(кГм²), тогда момент инерции двигателя определяется:

(кг*м²)

6. Расчет момента холостого хода двигателя.

Момент холостого хода М_ХХ двигателя:

(14.2)

где М_Н , М_НВ – номинальные моменты электромагнитный и на валу двигателя, Н^.м

М_Н определяется по формуле (4.2).

(Н^.м) (15.2)

где Р_Н, _Н – номинальные значения мощности (кВт) и угловой скорости вращения двигателя.

Пример расчетов приведены в /1,с.117,126,133/.

VII. Расчет энергетических показателей привода в установившемся режиме работы.

КПД электропривода:

(16.2)

где Р, Р₁, Р – мощность на валу двигателя; мощность потребляемая из сети; потери мощности в двигателе;

М_С, _С – момент на валу двигателя (Н^.м) и скорость его вращения (1/с)

Потери мощности в двигателе: (17.2)

где К_Н,V_H– номинальные постоянные и переменные потери мощности;

Х – коэффициент загрузки двигателя:

при Ф=Ф_Н(18.2)

Электромагнитный момент двигателя:

Для определения см. формулу 1.1 (Тема 1)

Номинальные постоянные потери мощности:

(19.2)

Полные номинальные потери мощности:

(20.2)

Номинальные переменные потери мощности:

Номинальные потери на возбуждение двигателя:

Тогда суммарные механические потери и потери мощности в стали при номинальной скорости вращения:

Потери энергии в установившемся режиме работы:

(Дж) (21.2)

где t– время работы электропривода, с;

Р – потери мощности, Вт.

Общий расход энергии:

(Дж) (22.2)

ПРИМЕЧАНИЕ:потери и общий расход энергии необходимо пересчитать в кВт^.ч.

IIX. Пример расчета.

ДПТ параллельного возбуждения типа Д-41 имеет паспортные данные /4/:

Р_Н= 13 кВтN=492 Ф_Н=17 мВб

U_H=220 ВR_ОВ=70 ОмI_ВН=2,2А (3,2%)

I_H=69.5A 2a=2

n_H=720 об/мин Р_П=2

J_Д=0,8 кгм² W_ОВ=1480

Расчет параметров

1. Сопротивление якорной цепи:

;

2. Коэффициент ЭДС двигателя:

1/с

3. Скорость идеального холостого хода:

1/с

или

1/с

4. Номинальный электромагнитный момент

Н^.м

5. По координатам двух точек: 1) ₀=81,5 1/с;I=0; М=0;

2) _Н=75,6 1/с;I_Н=69,5 А; М_Н=188 Н^.м строим естественные характеристикии.

6. Номинальный момент на валу двигателя:

Н^.м

7. Момент холостого хода двигателя: (при М_С=0)

Н^.м, (8,5%)

8. Ток холостого хода двигателя:

, (8,5%)

9. Конструктивный коэффициент двигателя:

10. Номинальная мощность, потребляемая из сети:

кВт

11.Модуль жесткости естественной характеристики:

Н^.м^.с

или

Н^.м^.с

12. Индуктивность цепи якоря:

Гн

13. Электромагнитная постоянная времени цепи якоря:

14. Электромеханическая постоянная времени двигателя:

или

15. Индуктивность обмотки возбуждения двигателя:

Гн,

где =0,64 – отношение получено по универсальной кривой намагничивания двигателя серии Д

16. Сопротивление ОВД в нагретом состоянии:

Ом

16. Электромагнитная постоянная времени цепи ОВД:

16. Полные номинальные потери мощности:

Вт

19. Номинальные переменные потери мощности:

Вт

Коэффициент постоянных потерь

20. Номинальные постоянные потери мощности:

Вт

21. Номинальные потери мощности на возбуждение:

Вт, (3,7%)

22. Механические потери и потери мощности в стали при номинальной скорости вращения:

Вт

23. Мощность холостого хода, потребляемая из сети:

Вт, (8,5%)

24. Потери энергии за 1 час работы привода с нагрузкой М_С=0,8^.М_Н (Х=0,8)Вт^.с=1,88кВт^.ч

25. Общий расход энергии за 1 час работы привода с нагрузкой М_С=0,8^.М_Н (Х=0,8):

Вт^.с=13,4 кВт^.ч

Скорость вращения вала двигателя при М_С=0,8^.М_Н=0,8*188=150,4 Н^.м:

1/с