Расчёт и построение механических характеристик двигателя постоянного тока с независимым возбуждением

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО  ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

УФИМСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 
 

Кафедра электротехники и электрооборудований  предприятий 
 
 
 
 
 
 
 

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА N1

по курсу  электрический привод 

Расчёт  и построение механических характеристик  двигателя постоянного тока с  независимым возбуждением.

Расчёт  пусковых реостатов двигателя постоянного  тока с независимым возбуждением

Расчёт  и построение характеристик и  кривых переходных режимов двигателя  постоянного тока с независимым  возбуждением 
 

Вариант 9 
 
 

Выполнил:      ___________   О.Н. Ивашкин

студент группы АЭ-07-01 

Проверил:      ___________   Э.Р. Байбурин

доцент кафедры, ктн 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Уфа 2010

 

    1. Задание к выполнению расчетно-графической  работы:

1. По паспортным данным двигателя постоянного тока с независимым возбуждением рассчитать и построить естественную и реостатную электромеханические (скоростные) и механические характеристики двигателя в именованных единицах, приняв .
2. По паспортным данным двигателя постоянного тока с независимым возбуждением рассчитать и построить естественную и реостатную скоростные и механические характеристики в относительных единицах.
3. Рассчитать ступени пусковых реостатов, приняв число ступеней равным m=3.

    Расчет  ступеней пусковых реостатов выполнить  двумя способами:

а) графическим;

б) аналитическим.

    Таблица 1.1 – Исходные данные

    

    Рисунок 1 – Принципиальная схема дпт с нВ

    Математическая  модель дпт с нВ

    1 Е = КФω – уравнение эдс

    2 М  = КФI – уравнение момента

    3 E_a = U – I_aR – уравнение баланса напряжений 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    1. Расчет и построение естественной и реостатной электромеханических и механических характеристик дпт нв в именованных единицах

    Для того чтобы построить естественные характеристики достаточно знать коор-динаты двух точек. Первая точка соответствует режиму холостого хода М = 0 (I = 0); ω = ω₀). Вторая точка соответствует номинальному режиму М=М_ном (I=I_ном); ω=ω_ном).

    Номинальное значение силы тока:

    

    

    Значение  номинального электрического сопротивления:

    

    

    Номинальная угловая скорость:

    

    

    _{Номинальный момент}

    

    

    _{Конструктивная  постоянная}

    

    

    _{Сопротивление якоря}

    

    

    Определим значение добавочного сопротивления:

    

    

    _{Скорость  идеального холостого  хода}

    

    

    Запишем уравнения естественных скоростной и механической характеристик двигателя, соответственно:

     ,

    Из  уравнений характеристик можно  найти:

    – значение тока короткого замыкания (пусковой ток):

     ;

    – значение критического момента (пусковой момент):

     

    Рисунок 2 – Естественная и реостатная электромеханическая и механическая характеристики в именованных единицах

 

     2. Расчёт характеристик в относительных единицах 

    Запишем уравнения естественных скоростной и механической характеристик двигателя  в относительных единицах, соответственно:

       и   – уравнения характеристик в относительных едини-цах.

    Характеристики  в относительных единицах строят по двум точкам

    1 точка  холостого хода:

      ν =1; μ = 0 (i = 0) для естественной и реостатной характеристик

    2 точка  номинального режима:

      Δν =   ; μ = 1 (i = 1) для естественной характеристики

    Δν = ; μ = 1 (i = 1) для реостатной характеристики

    Рисунок 2 – Естественная и реостатная скоростная и механическая характеристики в относительных единицах

 

     3. Расчёт пусковых реостатов

    

    Рисунок 3 – Схема пуска двигателя с трёхступенчатым реостатом

    Основным требованием, предъявляемым к двигателю, является обеспечение его плавного и равномерного пуска. Момент, при котором происходит переключение пускового реостата с одной ступени на другую, называется моментом переключения ( ). Момент, при котором двигатель начинает работать на новой реостатной характеристике, называется пиковым ( ). Плавный и равномерный пуск достигается при равенстве на каждой ступени пуска момента переключения и пикового момента.

    По  заданию пуск нормальный

    Для нормального пуска примем значение момента переключения

 

          Рисунок 4 – Трёхступенчатый пуск

    По  построенным механическим характеристикам  графически измеряют сопротивления  ступеней в относительных единицах:

    r_а = ab = 0,01625;

    r_p1 = bc = 0,09;

    r_p2 = cd = 0,13;

    r_p3 = de = 0,21;

    r_p1+r_p2+r_p3+r_я = ae = 0,5925;

    af = r_ном  = 1.

    Сопротивления в именованных единицах

    R_а = r_а ×R_ном = 0,01625·0,32 = 0,052 Ом,

    R_p1 = r_p1×R_ном = 0,09·0,32 = 0,0288 Ом,

    R_p2 = r_p2×R_ном = 0,13·0,32 = 0,0416 Ом,

    R_p3 = r_p3×R_ном0,21·0,32 = 0,0672 Ом,

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    4 Расчёт ступеней реостата аналитическим методом 

    Для выполнения расчёта аналитическим  методом воспользуемся соответствующей формулой для нормального пуска:

     ,

    где - коэффициент, показывающий, во сколько раз значение пикового момента больше момента переключения

      или  .

    Подставляя  данные, получаем:

    

    

     Величину  сопротивлений ступеней в относительных  единицах определяют с помощью следующих  выражений:

    r_П1=(λ₁₂-1) ×r_я

    r_П1=(1,51-1)×0,1625=0,088

    r_П2= r_я × ( -1) - r_П1

    r_П2=0,1625(1,54²-1) – 0,088 = 0,135

    r_П3= r_я × ( -1) - r_П1 - r_П2

    r_П3=0,1625(1,54³-1) – 0,088  – 0,135 = 0,208

    Значение  сопротивлений в именованных  единицах

    R_П1 = r_П1 ×R_ном = 0,088×0,32 = 0,0282 Ом

    R_П2 = r_П2 ×R_ном = 0,135×0,32 = 0,0432 Ом

    R_П3 = r_П3 ×R_ном = 0,208×0,32 = 0,0666 Ом

    Таблица 2 – Результаты вычисления ступеней пусковых реостатов для ДПТ НВ

 

    В качестве значения пусковых реостатов  принимаем величины полученные графическим методом 
 
 
 
 
 

    5 Динамическое торможение

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Рисунок 4 – ДПТ с нв  в двигательном и тормозном режимах

    Значение  допустимого тока якоря при торможении

    I_{доп т} = 3·I_ном = 3·346,3 = 1038,9 A

    Величина  тормозного сопротивления

    R_т =

_где

R_т =

    Рисунок 5 – Электромеханическая характеристика динамического торможения

    Торможение  двигателя начинается с номинальной  скорости вращения

    ω_{нач т}= ω_ном = 104,7 с^-1

    ω_{уст т}=

    _{Электромеханическая постоянная времени}

    

    ω = – 35 + (104,7 + 35)е^-t\0,026 = – 35 +139,7 е^-t\0,026 с^-1

    i = 346,3 – (346,3 + 1038,9) е^-t\0,026 = 346,3 – 1385,2 е^-t\0,026 А

    Время торможения

    t_т =