Задача №2
По значению мощности приведенной к валу двигателя лебедки и необходимой скорости вращения вала редуктора необходимо выбрать двигатель постоянного тока параллельного (независимого) возбуждения типа 4П, 2П, П, ПБС, ПС и другие.
Для выбранного двигателя требуется:
2.1 Написать аналитическое уравнение, рассчитать и построить механическую и электромеханическую характеристики (естественные);
2.2 Написать аналитическое уравнение, рассчитать и построить механическую и электромеханическую характеристики при понижении напряжения на 30%;
2.3 Написать аналитическое уравнение, рассчитать и построить механическую и электромеханическую характеристики при ослаблении потока возбуждения на 20%;
2.4 Написать аналитическое уравнение, рассчитать и построить механическую и электромеханическую характеристики при введении добавочного сопротивлении равного 4rя;
2.5 Рассчитать:
а) значение напряжения;
б) значение добавочного сопротивления, ограничивающего пусковой ток до 2,5·Iном, графическим методом рассчитать пусковое сопротивления при пуске в три ступени;
2.6 Определить значения добавочного сопротивления в цепи якоря при спуске груза в режиме противовкючения на скорости 0,2ωном. Построить механическую характеристику, написать ее уравнение и составить баланс мощности при номинальном токе;
2.7 Написать уравнение, построить график и определить скорость двигателя при спуске груза в режиме рекуперативного торможения. Составить баланс мощности.
2.8 Написать уравнение, построить график и определить значение добавочного сопротивления при спуске груза в режиме динамического торможения (ω=0,5 ωном). Составить баланс мощностей.
2.9 Определить скорость реального холостого хода, момент на валу двигателя соответствующие номинальной скорости.
Решение:
По значению требуемой мощности при подъеме груза рассчитанной в задаче №1 по справочным данным произведем выбор эл.двигателя:
Выбираем двигатель марки 2ПН132МУХЛ4 со следующими техническими данными: Рн=4 кВт, Uн=220 В, ήд =0,79, nн =1500 об/мин,rя=0,564.
2.1 Из теории электромашин известно
-
уравнение ЭДС,
(2)
-
момент сопротивления в МПТ,
(3)
-
уравнение падения напряжения.
(4)
Из выражений 2, 3, 4, получим аналитические выражения электро-механической и механической характеристик
Уравнение электромеханической характеристики
; (5)
где
- сопротивление якоря, Ом
Номинальный ток
А
А
Найдем ωном из формулы (5)
рад/с
Найдем СФн из формулы
Пусковой ток
А
Скорость идеального холостого хода
рад/с
Уравнение механической характеристики
(6)
При
найдем пусковой момент двигателя
Н.м
Номинальный момент двигателя
Н.м
По рассчитанным данным построим естественные механическую и электромеханическую характеристики. Данные характеристики представлены на рисунках №1а,1б.
2.2Рассчитываем электромеханическую характеристику при понижении напряжения на 30%
Уравнение электромеханической характеристики
,
рад/с
При
найдем пусковой ток
А
Скорость идеального холостого хода
рад/с.
Механическая характеристика при понижении напряжения на 30%
Уравнение механической характеристики
,
рад/с
При
найдем пусковой момент двигателя
Н.м.
По рассчитанным данным построим искусственные механическую и электромеханическую характеристики. Данные характеристики представлены на рисунках №1а,1б.
2.3 Рассчитаем электромеханическую и механическую характе-ристики при понижении магнитного потока на 20%
Уравнение электромеханической характеристики
,
рад/с
При
найдем пусковой ток
А
Скорость идеального холостого хода
рад/с.
Уравнение механической характеристики
,
рад/с
При
найдем пусковой момент двигателя
Н.м.
По рассчитанным данным построим искусственные механическую и электромеханическую характеристики. Данные характеристики представлены на рисунках №1а,1б.
2.4 Рассчитываем электромеханическую характеристику при добавлении в цепь якоря добавочного сопротивления равного 4rя
Уравнение электромеханической характеристики
,
рад/с
При
найдем ток
,
А.
Так,
как
,
следует Е=0 получаем
А.
Определим скорость идеального холостого хода
рад/с.
Рассчитываем механическую характеристику при добавлении в цепь якоря добавочного сопротивления равного 4rя
Уравнение механической характеристики
,
рад/с
При
найдем пусковой момент
Н.м.
При М=0 найдем скорость двигателя
рад/с.
По рассчитанным данным построим искусственные механическую и электромеханическую характеристики. Данные характеристики представлены на рисунках №1а,1б.
2.5 Графическим методом рассчитаем пусковое сопротивление в 3 ступени.
Для этого на рисунке 3 построим рабочую часть электромеханической характеристики.
а)Рассчитаем напряжения при токе IЯ=2,5∙Iном
А,
В.
б) рассчитаем значение добавочного сопротивления при IП=2,5Iном
А
,
отсюда выразим Rд
Ом.
Зададимся токами переключения
;
А
Определим масштаб сопротивления
Ом,
Lао=166 мм,
Ом/мм
Из графика найдем длины отрезков
Lбв=8,5 мм;
Lвг=16 мм,
Lгд=32 мм,
Измеренные длины отрезков пропорциональны значению сопротивления пусковых ступеней, определим их
Ом,
Ом,
Ом,
Ом
Проверка
Ом
;
- верно
Проверка сошлась, пусковое сопротивление выбрано правильно.
2.6 Определим добавочное сопротивление при спуске на скорости 0,2ωном в режиме противовключения
В двигательном режиме
В режиме противовключения
(7)
Из (7) выразим Rд
Ом
Составим баланс мощностей
Pc+Pмех=ΔPэл
;
6018,53 Вт ≈ 6014,59 Вт, добавочное сопротивление рассчитано верно.
Рассчитаем механическую характеристику
-
механическая характеристика в режиме
противовключения при скорости 0,2ωном.
Определим скорость спуска груза
рад/с
По рассчитанным данным построим график механической характеристики в режиме торможения противовключением на рисунке №2.
2.7 Определить скорость двигателя при спуске груза в режиме рекуперативного торможения