1. Двигатели постоянного тока в системах электропривода

З а д а н и е № 1. Для двигателя постоянного тока с независимым или параллельным возбуждением определить необходимые сопротивления пуско-вого, тормозного и регулировочного реостатов, рассчитать и построить кривые изменения тока и частоты вращения при пуске в функции времени (кривые разгона).

1.1. Выбор варианта задания

Номер варианта задается преподавателем в пределах от 00 до 99. Для студентов заочного факультета номер варианта берется по двум последним цифрам шифра. По номеру варианта из прил. 1 выбираются основные технические данные постоянного тока:

номинальная мощность P_н, кВт;

номинальная частота вращения n_н, об/мин;

максимальная частота вращения n_max, об/мин;

КПД в номинальном режиме η_н, %;

сопротивление обмотки возбуждения r_в, Ом;

момент инерции ротора двигателя J_д, кг∙м².

Напряжение питающей сети принять для четных вариантов 220, для нечетных 440 В. Для вариантов с напряжением 440 В сопротивления обмоток возбуждения, приведенные в прил. 1, необходимо увеличить в четыре раза.

При выполнении работы принять закон регулирования частоты вращения: для четных вариантов – линейную зависимость, для нечетных – геометри-ческую прогрессию. Минимальное число ступеней пускового реостатаz = 3, при необходимости это число можно увели-чить. Число ступеней регулирования частоты вращения m для всех вариантов равно четырем.

Кинематическая схема привода показана на рис. 1.

Рис. 1. Кинематическая схема

привода

Основные сведения по кинематике и динамике механизма приведены в табл. 1. Параметры нагрузки даны в прил. 1.

Момент инерции рабочего вала и рабочей машины, кг∙м², вычисляется по формуле (1):

(1)

где J_2таб – момент инерции, принять по данным прил. 1;

N – номер варианта.

Т а б л и ц а 1

Параметры кинематической схемы

Номера вариантов	i1	η1	I2	η2
01 – 12	7	0,95	20	0,93
13 – 25	17	0,94	5	0,96
25 – 37	6	0,97	21	0,95
38 – 50	19	0,93	5	0,97
51 – 62	7	0,96	15	0,94
63 – 75	24	0,92	4	0,97
76 – 87	5	0.95	22	0,93
88 – 00	15	0,94	6	0,98

1.2. Расчет основных параметров

Для расчета потребуется ряд величин, которые необходимо вычислить предварительно. К ним относятся следующие.

М о щ н о с т ь, потребляемая двигателем из сети при работе в номи-нальном режиме, кВт,

. (2)

Н о м и н а л ь н ы й т о к двигателя, А,

. (3)

Т о к в о з б у ж д е н и я в номинальном режиме, А,

(4)

где U_н.в – напряжение на обмотке возбуждения; для параллельного возбуждения U_н.в = U_н;

r_в – сопротивление обмотки возбуждения.

Н о м и н а л ь н ы й т о к якоря для параллельного возбуждения, А,

(5)

для независимого возбуждения .

Сопротивление цепи якоря, включающее в себя сопротивление допол-нительных полюсов и компенсационной обмотки, может быть найдено из условия, что потери мощности в цепи обмотки якоря составляют половину общих потерь в двигателе, Ом:

(6)

Ч а с т о т а в р а щ е н и я при идеальном холостом ходе, об/мин,

(7)

где n_н – частота вращения в номинальном режиме.

При необходимости расчета угловой частоты вращения (в любом режиме) можно воспользоваться соотношением, рад/с:

(8)

Н о м и н а л ь н ы й м о м е н т на валу двигателя, Н∙м,

(9)

Н о м и н а л ь н о е с о п р о т и в л е н и е цепи якоря, Ом,

. (10)

В некоторых случаях удобнее бывает вести расчеты в относительных единицах (о. е), при этом за базисные величины принимаются номинальные значения тока, момента, сопротивления, частоты вращения и т. п., например:

(11)

(12)

(13)

При расчете относительной частоты вращения за базисную величину следует принять частоту вращения идеального холостого хода, т. е.

(14)

или

(15)