Практ №2 эл.привод

Практическая работа №2

Расчёт и построение механических характеристик двигателя постоянного тока независимого возбуждения

Цель работы: Ознакомление с методикой расчёта и построения механических характеристик двигателя постоянного тока независимого возбуждения.

Задание: Определить аналитически и проверить графически (построением механических характеристик) скорость вращения двигателя постоянного тока независимого возбуждения при работе на естественной механической характеристике и на искусственной при введении сопротивления в цепь якоря добавочного сопротивления.

Задание по варианту

Таблица 1

№ варианта	Рн	Iн	Rа	Мс	Uн	ωн	Rдоб	Мнач1 Мторм1	Мнач2 Мторм2
	кВт	А	Ом	Н×м	В	1/с	Ом	Н×м	Н×м
10	13	59	0,081	0,6 Мн	220	418	0,056	2	1,7

Методические указания для выполнения работы

Требуется определить, рассчитать и построить следующие величины:

- точки естественной и искусственной механических характеристик;

- определить скорости вращения на характеристиках;

- построить механические характеристики в рабочем и тормозных режимах.

Решение

1.1 Определяем скорость вращения двигателя при работе на естественной механической характеристике

ω_е= (U_н/кФ) - R_a/кФ)=(220/0,5) - ( 0,081/0,5)= 439,8 рад/с

где

кФ= (U_н – (I_н × R_a))/ω_н= (220 – (59 × 0,081))/418= 0,5

М_н= (Р_н /ω_н) × 10³= (13/418) ×10³= 31,1 Н×м

1.2 Определяем скорость вращения двигателя при работе на искусственной механической характеристике искусственной механической характеристике

ω_и= (U_н/кФ) – ((R_a + R_доп)/кФ²) × М_с= (220/0,5) – ((0,081+0,056)/0,25) × 18,66 = = 437 I/с

где М_с= 0,6 × М_н= 0,6 × 31,1= 18,66 Н×м

2 Графический метод расчета

Для графического определения требуемой скорости вращения строем естественную и искусственную механические характеристики двигателя. Эти характеристики прямолинейные и поэтому строятся по двум точкам.

2.1 Так как характеристики пересекаются в одной точке, то координаты первой точки обеих характеристик совпадают.

М=0

ω₀= U_н/кФ= 220/0,5= 440 I/с

2.2 Координаты второй точки естественной характеристики

ω= ω₀; М= М_н

М_н= М_н= (Р_н /ω_н) × 10³= (13/418) ×10³= 31,1 Н×м

2.3 Координаты второй точки

М= М_н

ω_и= (U_н/кФ) – ((R_a + R_доп)/кФ²) × М_н= (220/0,5) – ((0,081 + 0,056)/0,25) × 31,1= = 423 I/с

Скорость вращения двигателя для построения естественной и искусственной механических характеристик необходимо определять для М=Мн, а не для заданного М=Мс, так как в таком случае графическая проверка расчета не имеет смысла.

Затем на оси момента откладываем заданное значение статистического момента и по построенным механическим характеристикам определяем значение скорости вращения

ω_е= 439,8 I/с; ω_и= 423 I/с

Графический метод расчета подтверждает правильность аналитического расчета.

2.1 Режим противовключения

2.1.1 В режиме противовключения начальный тормозной ток

I_{нач.торм.}= (U_н + Е)/(R_a + R_пр)= (220 + 219,9)/(0,081 + 2,9)= 147,5 А

тогда R_пр= (U_н + Е)/I_{нач.торм.}= (220 + 219,9)/ 147,5= 2,9 Ом

где Е – ЭДС двигателя при скорости вращения, соответствующей заданной статической нагрузке двигателя на естественной характеристике

Е= кФ × ω_е= 0,5 × 439,8= 219,9 В

У двигателя параллельного возбуждения при постоянном магнитном потоке момент прямо пропорционален току поэтому при

М_{нач.торм.}= 2,5 × М_н= 2,5 × =31,1= 77,75 Н×м

I_{нач.торм.}= 2,5 × I_н= 2,5 × 59= 147,5 А

2.1.2 При окончании торможения (скорость равна 0) Е=0, тогда

I_{нач.торм.}= -220/( R_a + R_пр)= -220/(0,081 + 2,9)= -73,8 А

2.1.3 Механические характеристики двигателя в режиме противовключения определяются уравнением

ω= (U_н/кФ) + (R_a + R_пр)/кФ²) × М_н= (220/0,5) + (0,081 + 2,9)/0,25) × 18,66= =662,5 I/c

2.1.4 Координаты второй точки характеристики

ω= -(U_н/кФ) + ((R_a + R_пр)/кФ²) × -М_н= -(220/0,5) + ((0,081 + 2,9)/0,25) × -31,1 = = -1250,09 I/c

2.2 Режим генераторного торможения

2.2.1 Скорость вращения двигателя на естественной характеристике определяется из уравнения механической характеристики двигателя в режиме генераторного торможения

ω_е.г.= (U_н/кФ) + (R_a /кФ²) × М_с= (220/0,5) + (0,081/0,25) × 18,66= 446 I/c

2.2.2 Скорость вращения двигателя на искусственной характеристике

ω_и.г.= (U_н/кФ) + ((R_a + R_доп)/кФ²) × М_с= (220/0,5) + ((0,081 + 0,056)/0,25) ×31,1= = 450,2 I/c

Как видим, при введении в цепь якоря дополнительного сопротивления, ско- рость вращения двигателя в режиме генераторного торможения, в отличии от двига- тельного, возрастает. Это объясняется тем, что в режиме генераторного торможения двигатель работает генератором, а для генератора сопротивление цепи якоря явля- ется нагрузкой. При увеличении сопротивления нагрузка генератора уменьшается и поэтому скорость вращения увеличивается.

2.3 Режим динамического торможения

2.3.1 В режиме динамического торможения начальный тормозной ток

I_{нач.торм.}= Е/(R_a + R_дин)= 210/(0,081 + 1,5)= 129,8 А

тогда

R_дин= (Е/ I_{нач.торм}) - R_a= (210/129,8) – 0,081= 1,5 Ом

где Е= 210 В

при

М_{нач.торм.}= 2,2 × М_н= 2,2 × =31,1= 68,42 Н×м

I_{нач.торм.}= 2,2 × I_н= 2,2 × 59= 129,8 А

тогда

R_дин= (Е/ I_{нач.торм}) - R_a= (210/129,8) – 0,081= 1,5 Ом

2.3.2 Механическая характеристика двигателя в режиме динамического тор-

можения строится на уравнении

ω_и= –((R_a + R_дин)/кФ²) × -М_н= (220/0,5) – ((0,081 +1,5)/0,25) × -31,1= 196,6 I/с

Координаты первой точки характеристики

М= 0 ; ω= 0

Координаты второй точки характеристики

М= М_н

Вывод: на этой практической работе я ознакомился с методикой расчёта и построения механических характеристик двигателя постоянного тока независимого возбуждения. Определил аналитически и проверил графически (построением механических характеристик) скорость вращения двигателя постоянного тока независимого возбуждения при работе на естественной механической характеристике и на искусственной.

Построение механических характеристик двигателя постоянного тока независимого возбуждения

Данные характеристики строем на основе проведенного аналитического расчета и полученных данных, одновременно проверяя данные расчета.

1- скорость вращения двигателя при работе на естественной механической характеристике;

2- скорость вращения двигателя при работе на искусственной механической характеристике;

3- механическая характеристика двигателя в режиме противовключения;

4- скорость вращения двигателя при работе на искусственно механической в режиме генераторного торможения;

5- скорость вращения двигателя при работе на естественной механической в режиме генераторного торможения;

6- механическая характеристика двигателя в режиме динамического торможения.