Как найти скорость холостого хода двигателя

21.05.202121.05.2021 admin 0 Comments

Примеры расчетов к разделу 4

Построить естественные статические электромеханическую и механическую характеристики в абсолютных и относительных единицах для двигателя постоянного тока независимого возбуждения типа Д 21 с паспортными данными: об/мин, Нм.

Скорость идеального холостого хода ю„ определяется из выражения:

где к – конструктивный коэффициент, определяемый конструктивными параметрами двигателя; Ф„ – номинальный поток двигателя, Вб.

Так как в рассматриваемом примере конструктивные параметры двигателя не заданы, поэтому определяем сразу произведение :

Сопротивление якоря двигателя приближенно можно вычислить по формуле:

Здесь в R, учтены сопротивления собственно обмотки якоря, дополнительных полюсов и компенсационной обмотки, щеточных контактов.

Номинальная угловая скорость определена как Скорость идеального холостого хода:

Номинальный электромагнитный момент равен:

На рис. 10.12 приведены естественные электромеханическая (прямая 1) и механическая (прямая 2) характеристики двигателя.

Рис. 10.12. Естественные характеристики двигателя

Для построения характеристик двигателя в относительных единицах, представим естественную электромеханическую и механическую характеристики и в следующем виде:

где – соответственно скорость, сопротивление якоря, ток якоря и электромагнитный момент двигателя в относительных единицах.

Номинальный перепад скорости в относительных единицах при равен сопротивлению якоря в относительных единицах . Это обстоятельство значительно упрощает процесс расчета сопротивлений в цепях двигателя графическим способом.

Сопротивление якоря двигателя в относительных единицах:

В относительных единицах электромеханическая характеристика совпадаете механической характеристикой (рис. 10.13).

Рис. 10.13. Естественная электромеханическая и механическая характеристика двигателя в относительных единицах

Для двигателя, рассмотренного в примере 9, рассчитать сопротивления секций пускового реостата аналитическим и графическим способом. Условия пуска: число пусковых ступеней ; пусковой ток ; статический момент

Введем обозначения: – пусковой ток допустимый по условиям коммутации; – ток переключения. Для обеспечения режима нормального пуска двигателя необходимо, чтобы выполнялось условие:

где – статический ток или ток якоря, соответствующий статическому моменту

При заданном числе ступеней пуска (т) кратность токов переключений при пуске определяется, как

где – суммарное сопротивление якорной цепи двигателя при пуске, включая „.

Рис. 10.14. Пусковые характеристики двигателя постоянного тока с независимым возбуждением в относительных единицах

Ток переключения при этом составит:

Вычисляем сопротивления секций пускового реостата:

Для расчета сопротивлений графическим способом построим пусковые характеристики в относительных единицах: (рис. 10.14).

Из рис. 10.14 при определяем:

Умножив найденные значения относительных сопротивлений на Ом, получим искомые сопротивления: Ом; Ом; Ом.

Незначительные расхождения с данными аналитического расчета можно отнести к некоторым погрешностям графического построения.

Двигатель независимого возбуждения (рассмотренный в примере 9) переключается с естественной характеристики при в режим противовключения изменением полярности напряжения на якоре (рис. 10.15). Найти величину дополнительного сопротивления, которое необходимо ввести в цепь якоря для ограничения начального тормозного момента до значения . Построить соответствующую механическую характеристику режима противовключения и сделать заключение о возможности самопроизвольного реверса двигателя при реактивном Л/с. Если возможен самопроизвольный реверс, то до какой скорости разгонится двигатель?

Рис. 10.15. Схема переключения двигателя в режим противовключения

Величина скорости, с которой двигатель переводится в режим противовключения:

где – модуль жесткости естествен

ной механической характеристики.

Величина дополнительного сопротивления может быть вычислена по формуле:

На рис. 10.16 построены естественная характеристика и характеристика режима противовключения. Отсюда видно, что механическая характеристика 2 пересекает ось абсцисс в точке, в которой момент двигателя имеет значение:

Следовательно, двигатель может самопроизвольно реверсироваться и разогнаться до скорости:

где – модуль жесткости искусственной механической характеристики.

Рис. 10.16. Естественная характеристика (прямая 1) и характеристика противовключения (прямая 2)

Двигатель (рассмотренный в примере 9) переключается с естественной механической характеристики при в режим динамического торможения с независимым возбуждением. Найти величину тормозного сопротивления ( ), на которое подключается обмотка якоря для ограничения начального тормозного момента до значения . Что произойдет с двигателем после его торможения до , если – активный?

Величина тормозного сопротивления может быть вычислена как

где – начальное значение скорости, с которой двигатель переключается в режим торможения.

При наличии активного статического момента на валу двигателя, последний после торможения разгонится в обратном направлении до скорости (рис. 10.17):

Рис. 10.17. Механические характеристики двигателя:

1 – естественная характеристика: 2 – характеристика режима динамического торможения с независимым возбуждением

Рассчитать искусственные механические характеристики двигателя с независимым возбуждением, соответствующие изменению: а) магнитного потока двигателя ; б) напряжения на якоре ; в) сопротивления якорной цепи

Номинальные данные двигателя: кВт; В; об/мин; А; полное сопротивление якорной цепи при нагретой машине Ом.

Коэффициент ЭДС двигателя при номинальном потоке:

Скорость идеального холостого хода при номинальном потоке двигателя:

Модуль жесткости естественной механической характеристики:

Уравнение естественной механической характеристики:

Номинальный электромагнитный момент двигателя:

Естественная механическая характеристика имеет вид (рис. 10.21, прямая 1).

Коэффициент ЭДС при ослабленном магнитном потоке:

Скорость идеального холостого хода при ослабленном магнитном потоке:

Модуль жесткости механической характеристики при ослабленном поле:

Уравнение механической характеристики при ослабленном поле :

Механическая характеристика при ослабленном поле имеет вид (рис. К). 18, прямая 2).

Скорость идеального холостого хода при пониженном напряжении питания

Уравнение механической характеристики при

Соответствующая характеристика представлена на рис. 10.18 (прямая 3).

Номинальное сопротивление двигателя:

Заданное суммарное сопротивление якорной цепи для расчета реостатной характеристики:

Модуль жесткости реостатной механической характеристики:

Уравнение реостатной механической характеристики:

Для построения этой характеристики определим момент короткого замыкания:

Реостатная механическая характеристика, соответствующая , имеет вид (рис. 10.18, прямая 4).

Рис. 10.18. Механические характеристики двигателя:

1 – естественная; 2 – искусственная при Ф’ = 0,5Ф„; 3 – искусственная при U = 0,4U„; 4 – искусственная при Л„£ = 0,65R„

Рассчитать механическую характеристику двигателя с независимым возбуждением в режиме динамического торможения с самовозбуждением, обеспечивающего при начальный тормозной момент . Определить величину критической скорости, при которой пропадает тормозной эффект. Схема переключения двигателя в режиме динамического торможения с самовозбуждением показана на рис. 10.19. При размыкании контакта К, замыкается контакт К2 и якорь вместе с обмоткой возбуждения подключаются к сопротивлению .

Рис. 10.19. Схема режима динамического торможения двигателя с самовозбуждением

Данные двигателя: об/мин; (сопротивления обмотки якоря и обмотки возбуждения в нагретом состоянии).

Известно, что при заданном сопротивлении цепи возбуждения машина может возбудиться лишь при некотором критическом значении скорости ( ). При этом вольтамперная характеристика пени возбуждения должна пересекать характеристику холостого хода, т. е. должно выполняться условие: . Для расчета механических характеристик в режиме динамического торможения с самовозбуждением необходимо иметь в распоряжении кривую намагничивания и данные о сопротивлении обмотки возбуждения. Так как при неизменном токе возбуждения ЭДС пропорциональна скорости, то кривую намагничивания можно перестроить для ряда значений скорости. Точки пересечения вольтамперной характеристики с кривыми намагничивания определяют токи возбуждения при соответствующей скорости.