Розрахунок характеристик двигуна постійного струму

Размещено на http://www.allbest.ru

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра ”Електромеханіка і ТОЕ”

Розрахункова робота

на тему: «Розрахунок характеристик двигуна постійного струму»

Варіант 60

Виконав: ст. гр. СПУ-12н

Хмара А.О.

Перевірив: Апухтін О.С.

Донецьк 2014 р.

Дано:

Електродвигун постійного струму загального застосування з паралельним збудженням серії II має наступні характеристики: номінальна потужність Р_н=22кВт, номінальна частота обертання n_н=1500 об/хв , номінальна напруга U_н=220В, номінальний ККД =0,875, опір кола якоря, включаючи опір додаткових полюсів щіток і колектора, R_a=0,076Ом , опір обмотки збудження R_зб=53Ом, число полюсів 2р=4, число паралельних гілок 2а=2 і число провідників N=140 обмотки якоря. Опори обмоток приведені при температурі 20 °С. двигун постійний струм пуск

По прийнятим даним машини потрібно:

Накреслити схему вмикання в мережу двигуна постійного струму. Пояснити конструкцію і принцип дії ДПС. Які особливості пуску ДПС?

Визначити струм I_н, споживаний двигуном з мережі, і струм I_aн у колі якоря при номінальному навантаженні.

Визначити номінальні моменти: електромагнітний М і обертальний на валу двигуна М_2н.

Визначити значення пускового моменту двигуна M_п, якщо струм I_ап=2I_ан, за умови сталості магнітного потоку (без обліку реакції якоря) і відповідне значення опору пускового реостата.

Розрахувати і побудувати природну механічну характеристику двигуна постійного струму в межах перевантажувальної здатності двигуна по струму.

Розрахувати і побудувати штучну механічну характеристику двигуна при цілком введеному у коло якоря пускового реостата.

Визначити частоту обертання якоря при моменті опору, рівному номінальному, і при введенні у коло збудження додаткового опору, рівного 0,2 R_зб.

До пункту 1.

Рисунок 1 - Схема вмикання в мережу ДПС

Машина постійного струму складається з двох конструктивних частин:

· Нерухомої частини -- статора, призначеної для створення магнітного потоку та конструктивного об'єднання.

· Частини, що обертається -- ротора, яка ще називається якорем, за допомогою якої відбувається перетворення механічної енергії в електричну (генератор) чи електричної в механічну (двигун).

Нерухома частина машини складається з:

· станини чи корпуса,

· основних чи головних полюсів,

· додаткових полюсів,

· щіткового апарату.

Частина машини, що обертається - ротор (якір), розташовується у просторі між полюсами та являє собою циліндричне тіло, що складається з:

· осердя якоря з пазами,

· обмотки якоря, вкладеної у пази, колектора, змонтованого на валу

Два провідники, з'єднані послідовно, утворять один виток або одну котушку. ЕРС провідників, розташованих у зоні одного полюса, різні по величині. Найбільша ЕРС індукується в провіднику, розташованому під серединою полюса, ЕРС, рівна нулю, - у провіднику, розташованому на лінії геометричної нейтралі. Якщо з'єднати всі провідники обмотки за певним правилом послідовно, то результуюча ЕРС якірної обмотки дорівнює нулю, струм в обмотці відсутній. Контактні щітки ділять якірну обмотку на дві паралельні гілки. У верхній паралельній гілці індукується ЕРС одного напрямку, у нижній паралельній гілці - протилежного напрямку. ЕРС, що знімається контактними щітками, дорівнює сумі електрорушійних сил провідників, розташованих між щітками.

Особливості пуску ДПС.

При пуску двигуна виникає великий пусковий струм, що перевищує номінальний в 10 - 20 разів. Для обмеження пускового струму двигунів потужністю більше 0.5 кВт послідовно з ланцюгом якоря включають пусковий реостат.

Перед вмиканні двигуна необхідно переконатися в тому, що важіль пускового реостата знаходиться на холостому контакті. Потім вмикають рубильник і важіль реостата переводять на перший проміжний контакт. При цьому двигун порушується, а в ланцюзі якоря з'являється пусковий струм, величина якої обмежена усіма чотирма секціями опору. У міру збільшення частоти обертання якоря пусковий струм зменшується і важіль реостата переводять на другий, третій контакт і так далі, поки він не опиниться на робочому контакті.

Пускові реостати розраховані на короткочасний режим роботи, а тому важіль реостата не можна довгостроково затримувати на проміжних контактах: в цьому разі опору реостата перегріваються і можуть перегоріти.

Перш ніж відключити двигун від мережі, необхідно рукоятку реостата перевести в крайнє ліве положення. При цьому двигун відключається від мережі, але ланцюг обмотки збудження залишається замкнутої на опір реостата. В іншому випадку можуть з'явитися великі перенапруги в обмотці збудження в момент розмикання ланцюга.

При пуску в хід двигунів постійного струму регулювальний реостат в ланцюзі обмотки збудження слід повністю вивести для збільшення потоку збудження.

Рисунок 2- Схема включення електричних двигунів постійного струму за допомогою пускового реостата.

До пункту 2

Для визначення струму споживаного двигуном з мережі, спочатку знаходять потужність, споживану двигуном з мережі при номінальному навантаженні:

Тоді:

Струм у колі якоря при номінальному навантаженні:

де: - струм збудження обмотки паралельного збудження.

До пункту 3

Потужність (кВт) і момент (Н*м) на валу і частота обертання вала (об/хв) зв'язані між собою співвідношенням:

Електромагнітний момент:

де - постійна машини:

а - магнітний потік. Для визначення магнітного потоку необхідно скористатися основним рівнянням рівноваги ЕРС двигуна постійного струму:

Відкіля, знаючи ЕРС , можна визначити магнітний потік :

де - це постійна машини

До пункту 4

Максимальний припустимий по струму якоря пусковий обертальний момент:

У момент пуску якір двигуна нерухомий (п =0). тому струм якоря:

відкіля при можна визначити опір пускового реостата що забезпечує пусковий момент М_{n мах}.

До пункту 5

Для двигуна з паралельним збудженням, у якого магнітний потік =const, рівняння природної механічної характеристики, а графік цієї характеристики - пряма лінія, яку будують по двох точках: ідеального холостого ходу (М = 0) і номінального режиму роботи (для чого у формулу необхідно підставити електромагнітний момент М, визначений у п. (2):

М=0

М=148,32 Н*м

Рисунок 3 - Природна механічна характеристика двигуна постійного струму

До пункту 6

Рівняння штучної механічної характеристики.

Її будують по двох точках: ідеального холостого ходу (М = 0) і пуску двигуна (n=0) .

М=0

n=0

=>

Рисунок 4 - Штучна механічна характеристика двигуна постійного струму

До пункту 7

Струм збудження зменшиться до значення І?

Знаходимо I*

Таблиця 1 - Нормальна характеристика холостого ходу машини постійного струму

Знаходимо *

*=0,95

Знаходимо ?

?= * =0,95*0,03= 0,0285 Вб

Розраховуємо частоту обертання при магнітному потоці Ф?

М=0

М=148,32 Н*м

Размещено на Allbest.ru