Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Читинский государственный технический университет

Энергетический институт

Кафедра ЭТАЭМ

Контрольная работа №1

по дисциплине:

Электрический привод

Чита 2014 г.

Задание 1.

Для двигателя постоянного тока независимого возбуждения требуется:

1). Рассчитать пусковой реостат и построить пусковые механические характеристики при условии М_С=М_Н;

2). Определить сопротивление, которое необходимо включить в цепь якоря, чтобы частота вращения двигателя при номинальном моменте на валу составляла 0,5 щ;

3). Рассчитать сопротивление, которое следует включить в якорную цепь, чтобы в момент изменения полярности питающего напряжения якоря при номинальной скорости, ток был бы ограничен значением 2,1 Iн. Построить механическую характеристику, соответствующую включению рассчитанного сопротивления.

4). Рассчитать дополнительное сопротивление, ограничивающее в режиме динамического торможения при номинальной скорости ток значением 2 Iн. Построить эту механическую характеристику.

5).Оценить реостатное регулирование скорости, указать область применения этого способа. Определить КПД для условий п.2.

Технические данные двигателя постоянного тока к заданию 1.1.

Решение:

Находим номинальный момент:

, где , отсюда получаем

Номинальное сопротивление ДПТ;

Ток в обмотке возбуждения в номинальном режиме:

Номинальная ЭДС якоря:

Скорость идеального холостого хода двигателя при

и :

Далее строим естественную механическую характеристику n=f(М). Для двигателя постоянного тока независимого возбуждения механическая характеристика представляет собой прямую линию и может быть построена по двум точкам. В случае естественной механической характеристики в качестве характерных точек могут быть приняты: точка, соответствующая идеальному холостому ходу с координатами М=0; n=n₀ и точка, соответствующая номинальному режиму с координатами М=Мн; n=n.

1. Рассчитаем пусковой реостат и построим пусковые механические характеристики при условии Мс = Мн.

Расчет выполняем графоаналитическим методом в следующем порядке:

- строим естественную механическую характеристику в относительных единицах. При этом в качестве базисных величин принимаем Мб = Мн, n_б=n₀, тогда получаем:

;

;

;

;

- задаемся величинами максимального момента М₁ и момента переключения при пуске М₂.

Принимаем М_1* = (2,0…2,5) М_н*,

М_2* = (1,2…1,3) М_с*,

- наносим характеристики пуска;

- на ординате при М_* = М_н* находим сопротивления ступеней пускового реостата: R_1*, R_2*, R₃:

R_1*=0,198; R_2*= 0,115.

Сопротивления ступеней пускового реостата в именованных единицах составят:

,

,

Таким образом, получили, что пусковой реостат состоит их двух ступеней.

2. Определяем сопротивление, которое необходимо включить в цепь якоря, чтобы частота вращения двигателя при номинальном моменте на валу составляла .

Имеем n = 0,5n₀ = 0,5 • 1725,67 = 862,84 об/мин.

Решаем задачу методом пропорций.

Предварительно определяем величину kФ_н:

,

где .

Перепад скорости на естественной характеристике при моменте Мс = Мн = 1,91 Н•м:

.

Перепад скорости на искомой характеристике при том же моменте:

,

где

.

Тогда сопротивление добавочного резистора определится:

3. Рассчитаем сопротивление, которое следует включить в якорную цепь, чтобы в момент изменения полярности питающего напряжения якоря при номинальной скорости, ток был бы ограничен значением I =2,1 I_н.

Расчет выполняем по формуле:

Построим механическую характеристику для данного режима.

4. Рассчитаем дополнительное сопротивление, ограничивающее в режиме динамического торможения при номинальной скорости I = 2 I_н.

I = 2 I_н = 2 • 4,3 = 8,6 А.

Величину дополнительного сопротивления рассчитаем по формуле:

.

Строим механическую характеристику, соответствующую данному режиму (рис.2)

5. Оценить реостатное регулирование скорости, указать область применения этого способа. Определить КПД для условий пункта 2.

Данный способ применяется при невысоких требованиях к показателям качества регулирования скорости, отличаясь в то же время универсальностью и простотой реализации.

Скорость идеального холостого хода щ₀ при реостатном регулировании не зависит от величины добавочного сопротивления R_д в цепи якоря, а наклон механических характеристик тем больше, чем больше величина R_д. С учетом сказанного можно сделать вывод, что семейство механических характеристик ДПТ НВ при реостатном регулировании представляет собой совокупность прямых линий различного наклона (жесткости), проходящих через точку идеального холостого хода с координатами М=0; щ = щ₀ (см. рисунок 2).

Характеристика 1 соответствует случаю, когда R_д1 = 0 и является естественной; искусственные характеристики 2,3,4 построены при наличии в цепи якоря резисторов с сопротивлениями соответственно R_д2 <R_д3 <R_д4.

Диапазон регулирования скорости небольшой (обычно 2…3). Причина этого заключается в снижении жесткости характеристик по мере увеличения сопротивления R_д. Направление регулирования скорости - вниз от естественной характеристики. Плавность регулирования скорости определяется характером изменения сопротивления R_д. Если это сопротивление изменяется плавно, то данный способ обеспечивает плавное регулирование скорости. Чаще же рассматриваемый способ обеспечивает плавное регулирование скорости. Стабильность скорости снижается по мере увеличения диапазона регулирования, так как уменьшается жесткость регулировочных характеристик.

Оценим экономичность регулирования.

Потери мощности в цепи якоря ДР_я определяются разностью мощностей: мощности, потребляемой из сети Р₁ = U_нI, и полезной механической мощности на валу Р₁ = Мщ, т.е. можно записать:

,

где - относительный перепад скорости.

Таким образом, КПД двигателя з определяется как:

.

В данном случае

Следовательно, з=1- д = 0,5 = 50 %.

Таким образом, при снижении угловой скорости щ в два раза по сравне6нию со скоростью идеального холостого хода щ ₀, т.е. при д = 0,5 половина всей потребляемой из сети мощности Р₁ теряется в якоре двигателя - КПД двигателя не превышает 50%. При дальнейшем увеличении диапазона регулирования КПД снижается еще в большей степени.

Рис. 2. Механические характеристики регулирования

1- естественная; 2- режим динамического торможения; 3 - режим противовключения

Рис.3 Электромеханические характеристики ДПТ НВ

Задание 2.

Для асинхронного двигателя с фазным ротором требуется:

1) построить естественную механическую характеристику ;

2) рассчитать сопротивление пускового реостата и построить соответствующие характеристики, если ;

3) рассчитать и построить кривые электромеханического переходного процесса при ступенчатом пуске, приняв ;

4) изложить перспективные методы регулирования скорости двигателей переменного тока;

Решение:

Номинальная угловая скорость двигателя:

Синхронная угловая скорость двигателя - скорость вращения магнитного поля статора, скорость идеального холостого хода:

,

где

f = 50 - частота напряжения сети,

Р - число пар полюсов обмотки статора, для двигателя MTF - 312 - 8 Р=4.

Номинальное скольжение двигателя:

Фазное напряжение сети находим из соотношения;

, отсюда

Номинальный момент двигателя:

.

1. Построим естественную характеристику.

Для построения естественной механической характеристики используем систему уравнений:

где М_к - критический (максимальный) момент двигателя:

S_к - критическое скольжение - скольжение, соответствующее критическому моменту М_к;

U_1ф - фазное напряжение питающей сети;

R₁ - активное сопротивление фазы цепи статора;

R'₂- приведенное активное сопротивление фазы роторной цепи, определяемое по формуле:

,

х₁- индуктивное сопротивление фазы цепи статора;

х'₂ - приведенное индуктивное сопротивление фазы ротора цепи.

а - коэффициент, численно равный отношению

Максимальный момент двигателя;

Критическое скольжение двигателя;