Контрольная работа: Расчет основных параметров двигателя постоянного тока

Содержание

1. Исходные данные. Задача

2. Решение задачи

3. Исходные данные. Задача

4. Решение задачи

Исходные данные

1. Исходные данные. Задача

В таблице 1 приведены данные двигателя постоянного тока

Таблица 1.

Тип	, кВт	, В	, A	, об/мин	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом	КПД,%	GD, кгм2
П21	1,5	220	9	3000	1,25	0,326	0,0546	636	76	0,045

Для двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением требуется:

1. Рассчитать пусковой реостат и построить пусковые характеристики, если на валу

;

2. Определить сопротивление, которое необходимо включать в цепь якоря, чтобы частота вращения двигателя при номинальном моменте составляла ;

3. Рассчитать сопротивление, которое следует включить в якорную цепь, чтобы при изменении полярности питающего напряжения якоря ток его был равен при номинальной скорости. Построить эту механическую характеристику;

4. Рассчитать дополнительное сопротивление, ограничивающее в режиме динамического торможения пик тока до при номинальной скорости. Построить соответствующую характеристику;

5. Указать в чем недостатки реостатного регулирования, оценить его КПД.

2. Решение задачи

По номинальным данным строим механическую характеристику:

Определяем моменты:

а) пусковой () – из условия допустимого тока коммутации, т.е. возникновения кругового огня на коллекторе:

б) Переключения пусковых ступеней () – из условия сохранения динамики при переключении пусковых ступеней реостата

Полученные характеристики представлены на рисунке 2.

Рис.2. Технические характеристики двигателя

Определяем пусковой резистор :

Запишем уравнение механической характеристики с учетом требуемых значений параметров:

т.к. , следовательно

Запишем уравнение скоростной характеристики с учетом требуемых значений параметров:

Рис. 3. Характеристика при смене питающего напряжения якоря, при токе

Рассчитать дополнительное сопротивление, ограничивающее в режиме динамического торможения пик тока до при номинальной скорости. Построить соответствующую характеристику:

Рис. 4. Характеристика двигателя в режиме динамического торможения

При регулировании угловой скорости введением резисторов в цепь якоря, двигателя постоянного тока, потери мощности в этой цепи изменяются пропорционально перепаду угловой скорости. Если момент нагрузки постоянен, постоянна потребляемая мощность и угловая скорость двигателя уменьшается вдвое, то примерно половина мощности потребляемой из сети, будет рассеиваться в виде теплоты, выделяемой из реостата, то есть данный способ регулирования является не экономичным. КПД привода при реостатном регулирование может быть определен по формуле:

По номинальным данным строим механическую характеристику:

Определяем моменты:

а) пусковой () – из условия допустимого тока коммутации, т.е. возникновения кругового огня на коллекторе:

Полученные характеристики представлены на рисунке 2.1

Рис.2.1 Технические характеристики двигателя

Определяем пусковой резистор :

Запишем уравнение механической характеристики с учетом требуемых значений параметров:

т.к. , следовательно

Запишем уравнение скоростной характеристики с учетом требуемых значений параметров:

Рис. 2.2. Характеристика при смене питающего напряжения якоря, при токе

Рис. 2.3. Характеристика двигателя в режиме динамического торможения

3. Исходные данные. Задача

Таблица 1. Тип двигателя – МТН 211-6

Рн, кВт

nн, об/мин

cosφ

Статор

Ротор

Кс

J, кгм2

ном

х.х

IСН

IСХ

ХС

ЕРН

IРН

rр

хр

Ом

8,2

900

0,7

0,112

24,6

0,835

0,88

257

0,466

0,666

2,18

0,46

Для асинхронного двигателя с фазным ротором требуется:

1. Построить естественную механическую характеристику.

2. Рассчитать сопротивление пускового реостата и построить соответствующие характеристики, если на валу ;

3. Построить механическую характеристику в режиме динамического торможения при , . Насыщение магнитной системы не учитывать.

4. Изложить перспективные методы регулирования скорости двигателей переменного тока.

4. Решение задачи

Построить естественную механическую характеристику:

МКР = λ * МН=2*87,04=174,08 Нм

М1 = 0,885 * МКР,

М1 = 0,885 * 174,009 = 154.

М2 = 1,1 * МН,

М2 = 1,1 * 87,005 = 95,7.

Рис. 4.1. Естественная и пусковые характеристики

Рассчитать сопротивление пускового реостата и построить соответствующие характеристики, если на валу МС = МН.

Определяем пусковой резистор RД1:

RР = 0,466 Ом,

аb = 24,67 мм,

ас = 40,17 мм,

R = RР * (ас/ab),

R = 0,466 * (40,17/24,67) = 0,759 Ом,

RД1 = R – RР,

RД1 = 0,759 – 0,466 = 0,293 Ом.

Определяем пусковой резистор RД2:

аb = 24,67 мм,

аd = 64,67 мм,

R = RР * (аd/ab),

R = 0,466 * (64,67 /24,67) = 1,22 Ом,

RД2 = R – (RР + RД1),

RД2 = 1,22 – (0,466 + 0,293) = 0,461 Ом.

Определяем пусковой резистор RД3 :

аb = 24,67 мм,

ае = 104,67 мм,

R = RР * (аe/ab),

R = 0,466 * (104,67 /24,67) = 1,97 Ом,

RД3 = R – (RР + RД1 + RД2 ),

RД3 = 1,97 – (0,466 + 0,293 + 0,461 ) = 0,289 Ом.

Пусковые характеристики представлены на рис.4.1.

Построить механическую характеристику в режиме динамического торможения при IВ = 2IОН, RДОБ = 0,3RНОМ. Насыщение магнитной системы не учитывать.

Определяем значение эквивалентного переменного тока:

IЭКВ = *IП*2,

IЭКВ = *24,6*2 = 39,85 А

Определяем максимальный момент:

МКР = ,

МКР = = 11,44 Нм

Определяем критическое скольжение:

SКР = ,

SКР = = 0,301.

М = ,

Результаты расчетов сводим в таблицу 4.1

Таблица. 4.1

М	S	ω
0	0	0
-13,4831	0,05	5,2335
-21,2198	0,1	10,467
-23,4877	0,15	15,7005
-22,9107	0,2	20,934
-21,2906	0,25	26,1675
-19,4496	0,3	31,401
-17,6981	0,35	36,6345
-16,1308	0,4	41,868
-14,7599	0,45	47,1015
-13,5692	0,5	52,335
-12,5348	0,55	57,5685
-11,6331	0,6	62,802
-10,8432	0,65	68,0355
-10,1473	0,7	73,269
-9,5309	0,75	78,5025
-8,98184	0,8	83,736
-8,49022	0,85	88,9695
-8,04784	0,9	94,203
-7,64791	0,95	99,4365
-7,28481	1	104,67

Рис.4.2 Механическая характеристика в режиме динамического торможения.