Теория электропривода 1 часть

31

Для спрощення розрахунків втрати обертання ∆Роб слід вважати незалежними від зміни швидкості, тоді

DPоб = Uном × Iном - I 2 ном Rя -Uном Iзб.ном - Pном ×103 , Вт,

а момент втрат обертання

DM = DPоб , Н∙м.

ωном

Нарешті можна визначити момент на валу двигуна Мвл із рівняння руху для режиму, що розглядається

M EM = Mвл + DM , Н∙м.

Усталенушвидкість підіймання ωпг вантажупри статичному моменті опору Мс і додатковому опорі Rяд якірного кола можна визначити з характеристики

За одержаними результатами побудувати необхідні механічні характеристики і визначити режими роботи електропривода, що мають місце. Орієнтовний вигляд побудованих механічних характеристик поданий на рисунку В.1 додатка В. Дати необхідні пояснення процесам і режимам роботи, що мають місце.

При побудові природної механічної характеристики можна скористатися двома точками:

-ідеального неробочого ходу з координатами [ωо та 0];

-номінального режиму з координатами [ωном та Мном]. Номінальний момент визначається з відомих номінальних даних

електродвигуна

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

32

M ном = Pном ×103 , Н∙м. ωном

Навести аналіз результатів розрахунків та побудови.

3.3.2 Задачі з 3.3.11 до 3.3.15

Електропривод на базі електродвигуна постійного струму послідовного збудження.

Розрахувати й побудувати механічні характеристики електродвигуна, який працює при шунтуванні якоря опором Rш , при цьому в якірне коло додатково уведений резистор опором Rад у відповідності до принципової електричної схеми, наведеної на рисунку В.З додатка В. Втрати обертання для номінального режиму складають ∆Роб.ном .

Дати пояснення фізичним процесам та режимам роботи електродвигуна, що мають місце.

Короткі методичні вказівки.

Код електродвигуна вибрати з таблиці 3.3, а його номінальні дані та необхідні параметри – з таблиці А.1 додатка А. Природні статичні характеристики ω = f(М) і M = f(Iа) двигуна наведені у додатку Б, таблиця Б.1.

Таблиця 3.3 – До вибору коду двигуна

Оскільки параметр с .Ф для електродвигунів постійного струму послідовного збудження є величиною змінною, то для визначення залежності с .Ф = f(Іа) слід скористатися рівнянням рівноваги напруги якірного кола

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

33

U м = Ea + Ia Ra ,

де Ea = c × F ×ω , В;

Ra = Rя + Rзб , Ом;

та природними статичними характеристиками двигуна M = f(Iа) і ω = f(M) (дивись додаток Б). При цьому діапазон змінювання струму двигуна бажано вибрати в межах

Ia = (0,2 - 2,0)Ia ном

при напрузі мережі живлення двигуна Uм = Uном. Результати розрахунків подати в табличній формі для 8-12 значень струму якоря. Зразок такої форми наведений у таблиці 3.4.

Таблиця 3.4 – Зразок табличної форми розрахунку с .Ф.

Iа, А

IаRа, В

Ея, В

с ×Ф , В.с

Опір послідовної ділянки якірного кола (ділянки збудження) дорівнює

Rзбд = Rзб + Rад , Ом.

При цьому напруга на якорі Uя буде

U я = U ном - I зб Rзбд , В.

де Iзб = Іа . Струм шунта

Iш = U я / Rш , А.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

34

Струм якоря

Iа = I зб - Iш , А.

Електрорушійна сила якоря

Eя = U я -I я×Rя , В.

Швидкість якоря

ωя = Eя /(c×F) , с-1.

Скориставшись одержаними даними можна визначити момент на валу Мвл двигуна. Для цього спочатку слід знайти електромагнітний момент

M EM = c × F × Iя , Н∙м

і момент втрат обертання

DM = DPоб /ωя , Н∙м.

Для спрощення розрахунків втрати обертання слід вважати постійними, як такими що дорівнюють номінальним

DPоб = DPоб.ном .

Нарешті момент на валу електродвигуна буде

Мвл = М ЕМ - DМ , Н∙м.

Результати розрахунків бажано звести до таблиці (зразок – дивись таблицю 3.5).

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

35

Таблиця 3.5 – Таблична форма розрахунку Мвл

При визначенні величини струму Iя слід звернути увагу на його знак (напрямок струму), дати тлумачення фізичної суті його.

За даними таблиці Б.1 і таблиці 3.5 побудувати природну та штучні механічні характеристики двигуна. Дати необхідні пояснення процесам та режимам роботи, що мають місце. Орієнтовний вигляд побудованих механічних характеристик поданий на рисунку В.2 додатка В.

Навести аналіз результатів розрахунків та побудови.

3.3.3 Задачі з 3.3.16 до 3.3.19

Електропривод на базі електродвигуна постійного струму послідовного збудження.

Розрахувати величини додаткових опорів Rд1 і Rд2, увімкнених у коло якоря, для зниження швидкості електродвигуна, при номіналь-

ному моменті, до значень ω1 = 0,6ωном і ω2 = 0,3ωном.

Розрахувати механічні реостатні характеристики для визначених значень додаткових опорів.

Для реостатної механічної характеристики з додатковим опором Rд2 визначити режими роботи електродвигуна при двох значеннях статичного момента опору:

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

36

а) МСА = Мном ; б) МСБ = 2Мном .

Побудувати природну і обидві реостатні механічні характеристики, дати необхідні пояснення.

Короткі методичні вказівки.

Код електродвигуна вибрати з таблиці 3.6, а його номінальні дані та необхідні параметри – з таблиці А.1 додатка А.

Таблиця 3.6 – До вибору коду двигуна

Загальний опір якірного кола

Ra = Rя + Rзб , Ом.

і розв’язати рівняння відносно невідомих Rд1 і Rд2 відповідно. При перетворенні й спрощенні цих рівнянь слід прийняти:

а) U = Uном ; Iа = Iном ;ω = ωном ;

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

37

б) ω1 /ωном = 0,6 – із умов задачі; в) ω2 /ωном = 0,3 – із умов задачі.

Після цього рівняння набудуть вигляду:

Uном - Iаном (Ra + Rд1 ) = 0,6 ,

Uном - Iаном Ra

Uном - Iаном (Ra + Rд2 ) = 0,3 .

Uном - Iаном Ra

При подальшому перетворенні цих рівнянь і розв’язанні їх відносно Rд1 і Rд2 можна ввести поняття номінального опору двигуна, позначив його символом Rном.

Rном = Uном / Iаном .

Для визначення необхідних реостатних механічних характеристик слід:

а) написати рівняння реостатних електромеханічних характеристик у загальному вигляді

w1 = Uном - Iаі (Ra + RД1 ) × wі ,

w2 = Uном - Iаі (Ra + RД 2 ) × wі ;

Uном - Iаі Ra

б) розв'язати ці рівняння відносно ω1 і ω2 відповідно, при цьому поточні значення швидкості ωі визначити для відповідного поточного значення струму Іаі із природних статичних характеристик двигуна (дивись додаток Б, таблиця Б.1).

Результати обчислень подати в табличній формі (зразок - табли-

ця 3.7).

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

38

Таблиця 3.7 – Зразок табличної форми розрахунку

ω1, с-1

ω2, с-1

М, Н м

Поточні значення момента М у таблицю 3.7 для відповідних струмів можна перенести зі статичних природних характеристик двигуна (таблиця Б.1).

За даними таблиці Б.1 і таблиці 3.7 побудувати природну та реостатні характеристики двигуна. Орієнтовний вигляд побудованих характеристик поданий на рисунку В.4 додатка В.

Дати необхідні пояснення процесам і режимам роботи електродвигуна, що мають місце, зокрема для випадку роботи двигуна на реостатній характеристиці з додатковим опором Rд2.

3.3.4 Задачі з 3.3.20 до 3.3.26

Електропривод вантажопідіймального механізму з електродвигуном постійного струму послідовного збудження.

При опусканні вантажу електродвигун може працювати у режимі протиувімкнення при струмі гальмування Іпг і швидкостях гальмування ωпг1 і ωпг2 у залежності від положень контролера.

Визначити величину додаткових опорів у якірному колі електродвигуна та побудувати природну і реостатні характеристики. Дати необхідні пояснення.

Короткі методичні вказівки.

Код електродвигуна вибрати з таблиці 3.8, а його номінальні дані та необхідні параметри – з таблиці А.1 додатка А.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

39

Таблиця 3.8 – До вибору коду двигуна.

Розв’язавши його відносно с ×Ф . При цьому Ra=Rя+Rзб , а ω знаходиться з природних статичних характеристик двигуна (додаток Б) для величини струму, яка дорівнює Іпг .

ЕРС для заданих швидкостей гальмування ωпг1 і ωпг2 будуть

Епг1 = с ×F ×ωпг1 , [B];

Епг2 = с ×F ×ωпг2 , [B],

авеличини додаткових опорів для цих швидкостей гальмування

будуть

Rд1 = (Uном - Eпг1 ) / Iпг ,[Ом];

Rд2 = (Uном - Eпг2 ) / Iпг ,[Ом].

Розрахунок швидкостей для побудови реостатних механічних характеристик здійснювати у відповідності до рівнянь

wПГ1і = Uном − Iаі (Ra + Rд1) × wi ,

Uном - Iаі Ra

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

де Іаі , [А] та ωi , [с-1] – поточні значення струму якоря й швид-

кості двигуна відповідно, знайдені з природних статичних характеристик двигуна, наведених у таблиці Б.1.

Результати обчислень подати у табличній формі (таблиця 3.9).

Таблиця 3.9 – Зразок табличної форми для розрахунку ωпг1і і

ωпг2і.

ωпг1і і, с-1 ωпг2і., с-1

М, Н∙м

Поточні значення момента М у таблицю 3.9 для відповідних струмів можна перенести зі статичних природних характеристик двигуна (додаток Б).

За даними таблиці Б.1 і таблиці 3.9 побудувати природну та реостатні механічні характеристики двигуна. Орієнтовний вигляд побудованих характеристик поданих на рисунку В.5 додатка В.

Дати необхідні пояснення процесам та режимам роботи двигуна, що мають місце.

3.3.5 Задачі з 3.3.27 до 3.3.38

Електропривод вантажопідіймального механізма на базі асинхронного електродвигуна з фазним ротором.

Визначити швидкість електродвигуна ωА при статичному моменті опору МСА і розрахувати його механічну характеристику.

Визначити величину додаткових опорів R2д1 і R2д2 у колі ротора для статичного момента опору МСБ і швидкостей ωВ1 та ωВ2.

Визначити величину додаткового опору R2д у колі ротора, якщо електродвигун у режимі рекуперативного гальмування має статичний

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com