Задача №3

Расчет двигателя постоянного тока с параллельны9м возбуждением.

Вариант 66.

Пункты задания, подлежащие выполнению:

1,13

Исходные данные:

Номинальный потребляемый ток двигателя I_н=59,8 А;

Номинальная частота вращения n_н=1500 об/мин;

Номинальное напряжение питающей сети U_н=220 В;

Номинальный вращающий момент M_н=70 Н∙м;

Сопротивление цепи якоря r_я=0,15 Ом;

Сопротивление цепи возбуждения r_в=121 Ом.

Решение:

1. Схема двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением и пусковым реостатом показана на рисунке 1.

Рисунок 1 – схема включения двигателя

13. Построить графики семейства механических характеристик двигателя при значениях добавочного сопротивления в цепи якоря 0; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0r_Я; определить КПД двигателя при указанных значениях добавочного сопротивления, если статический момент сопротивления равен номинальному. Построить график зависимости КПД от частоты вращения.

Механическая характеристика двигателя постоянного тока параллельного возбуждения линейна. Она строится по двум точкам, одна из которых будет соответствовать режиму холостого хода, а вторая – номинальному моменту нагрузки при различных добавочных сопротивлениях в цепи якоря.

Если добавочное сопротивление не подключено, механическая характеристика двигателя называется естественной.

Ток обмотки возбуждения в номинальном режиме:

I_вн=U_н/r_в=220/121=1,82 А

Ток якоря в номинальном режиме:

I_ян=I_1н-I_вн=59,8-1,82=57,98 А

Потери в обмотке якоря в номинальном режиме:

ΔP_ян=I_ян²*r_я=57,98²*0,15=504,25 Вт.

Потери в обмотке возбуждения в номинальном режиме:

ΔP_в=I_в²*r_в=1,82²*121=400,8 А.

Ток якоря в режиме холостого хода:

I_ях= ΔP_ян/U_н=504,25/220=2,3 А

Рассчитаем частоту вращения холостого хода на естественной характеристике:

n_x=n_н(U_н-r_я*I_ян)/U_н-r_я*I_ян=329482,5/211,3=1559,31 об/мин.

Полезная мощность двигателя в номинальном режиме:

P_н=M_н*n_н/9,55=(70*1500)/9,55=10994,8 Вт.

КПД двигателя в номинальном режиме:

ŋ=(P_н/I_н* U_н)*100%=(10994,8*100)/13156=83,6%

При различных значениях добавочного сопротивления и постоянном моменте сопротивления, равным номинальному, ток якоря остается равным номинальным, так как магнитный поток полюсов остается неизменным.

Частота вращения при номинальном моменте сопротивления и добавочном сопротивлении в цепи якоря 1,0r_Я:

n₁=n_н(U_н-(r_я+1r_я)*I_ян)/U_н-r_я*I_ян=1500(220-(0,15+1*0,15)*57,98)/211,3=1438,24 об/мин

Частота вращения на холостом ходу и добавочном сопротивлении в цепи якоря 1,0r_Я:

n_x=n_н(U_н-(r_я+1r_я)*I_ях)/U_н-r_я*I_ян=1500(220-(0,15+1*0,15)*2,3)/220-0,15*57,98=1556,86 об/мин.

об/мин

Аналогичным образом рассчитывается КПД и частота вращения для остальных значений добавочного сопротивления. Результаты расчета сведем в таблицу.

Таблица 1 – Результаты расчета режимов двигателя

Добавочное сопротивление в цепи якоря	1,0 rЯ	2,0 rЯ	3,0 rЯ	4,0 rЯ
Частота вращения на холостом ходу, nX, об/мин	1556,86	1554,41	1551,96	1549,51
Частота вращения при номинальной нагрузке nH, об/мин	1438,24	1376,55	1314,72	1252,96
Полезная мощность двигателя, Вт	10542,07	10089,9	9636,7	9184
КПД, %	80,13	76,7	73,25	69,8

Зависимость КПД от частоты вращения при номинальном моменте на валу приведена на графике (рисунок 2).

Рисунок 2 – График зависимости КПД от частоты вращения.

Рисунок 3 – Механические характеристики двигателя

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Омский государственный университет путей сообщения

(ОмГУПС)

Кафедра: Электрические машины

и общая электротехника

Дисциплина: электрические машины

«Расчёт двигателя

постоянного тока»

Вариант 64

Проверил: доцент

Сергеев Р.В.

Выполнил: студент гр. 20о

Димитров Вадим

Омск 2012