Расчет электродвигателя постоянного тока

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Задача

Для технологического оборудования, оснащенного системой автоматизированного электропривода с электродвигателем постоянного тока независимого возбуждения серии П с номинальным напряжением и номинальной скоростью вращения

- определить скорость вращения двигателя при холостом ходе (скорость идеального холостого хода) ,

- рассчитать и построить естественную механическую характеристику приводного электродвигателя при номинальных значениях напряжений на обмотках якоря и возбуждения и при отсутствии дополнительных сопротивлений в цепях якоря и возбуждения. Технические параметры двигателя выбираются по таблице 4;

- нанести на полученный график механическую характеристику приводной технологической машины . Определить рабочую скорость вращения и рабочий момент двигателя .;

- рассчитать и построить механические характеристики приводного электродвигателя при изменении напряжения на обмотке якоря с до и (при этом напряжение на обмотке возбуждения двигателя остается неизменным и равно номинальному значению );

- определить коэффициент передачи электродвигателя при регулировании скорости его вращения изменением напряжения на обмотке якоря;

- определить жесткость механической характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения и зависимость от изменения напряжения на обмотке якоря ;

- определить диапазон регулирования скорости вращения двигателя D при изменении напряжения на его якоре если принять, что остановка двигателя может происходить при увеличении;

- момента сопротивления приводной машины до двукратного номинального момента двигателя ;

- привести пример применения электропривода с двигателем постоянного тока для привода какой-либо машины на Вашем предприятии.

Таблица 1. Технические данные электродвигателей постоянного тока серии П с номинальной скоростью вращения (значения сопротивлений обмоток указаны при температуре )

В таблице использованы следующие обозначения: - номинальная мощность двигателя, кВт; номинальный ток двигателя (А), равный ; - маховой момент двигателя, кг*; - сопротивление обмотки якоря, Ом; - сопротивление обмотки дополнительных полюсов, Ом; - сопротивление последовательной (сериесной) обмотки якоря, Ом; - сопротивление обмотки возбуждения, Ом.

Решение.

Механическая характеристика электродвигателя представляет собой зависимость угловой скорости вращения его вала от развиваемого двигателем электромагнитного момента .

Естественной называют механическую характеристику , соответствующую номинальным параметрам работы двигателя (номинальному напряжению питания, отсутствию дополнительных сопротивлений в цепях его обмоток и т.д.).

Уравнение механической характеристики , электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения можно получить из уравнения равновесия напряжений в якорной цепи двигателя.

В стационарном режиме работы напряжение питания обмотки якоря двигателя уравновешивается противо-э.д.с. якоря , возникающей во вращающейся обмотке якоря, и падением напряжения на суммарном активном сопротивлении обмоток якорной цепи двигателя от тока , протекающего по якорной цепи двигателя.

Уравнение равновесия напряжений на обмотке якоря записывается в виде:

U=183+3*1.06+0.3+0.0476+412=1423В

где - суммарное сопротивление обмоток якорной цепи двигателя, Ом.

Величина противо-э.д.с. двигателя пропорциональна угловой скорости вращения и магнитному потоку двигателя Ф:

где: - конструктивный коэффициент электродвигателя;

- число пар параллельных ветвей в обмотке якоря;

N - число проводников в обмотке якоря;

р - число пар полюсов двигателя;

Ф - поток возбуждения двигателя, Вб;

- угловая скорость вращения двигателя, рад/с.

Часто для измерения угловой скорости часто используется внесистемная единица - об/мин. В этом случае скорость принято обозначать буквой n.

Соотношение между этими единицами измерения угловой скорости следующее:

Следует учесть, что в справочниках приводятся значения сопротивлений обмоток двигателя, соответствующие температуре а рабочей температурой двигателя считается температура Поэтому для определения сопротивления обмоток двигателя при сопротивление , определенное по данным табл. 2, нужно умножить на поправочный температурный коэффициент определяемый по таблице 5 в зависимости от типа двигателя.

Таблица 2

Вращающий момент электродвигателя постоянного тока пропорционален силе тока в обмотке якоря и магнитному потоку возбуждения Ф:

Мдв=50*90*3=1500

Подставив выражения получим уравнение механической характеристики электродвигателя постоянного тока :

w=1423/1256-(0.3/2500)*1500=2567

Если величина магнитного потока Ф неизменна, то численное значение произведения (СФ) можно определить из уравнения (10), подставив в него номинальные значения переменных:

Для определения значения сначала нужно определить номинальный ток возбуждения двигателя . Затем можно рассчитать .

Если в уравнение (10) подставить значение , получим формулу для определения скорости идеального холостого хода двигателя:

.

w=1500/2000=1.5

Если параметры С, Ф и в уравнении (10) постоянны, то график механической характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения представляет собой прямую линию (Л1. на рис. 1) и при заданном значении может быть построен по координатам двух точек:

- точки холостого хода с координатами ; (точка 1 на рис 1);

- точки номинального режима работы двигателя с координатами ;

(точка 2 на рис. 1).

Механическая характеристика большинства типовых машин отрасли может быть приближенно рассчитана по формуле:

где: - момент сопротивления приводной машины при скорости вращения, равной ;

- момент сопротивления приводной машины при скорости вращения (момент трогания);

- жесткость механической приводной машины, .

При решения задачи следует использовать следующие численные значения параметров механической характеристики приводной машины:

; .

электродвигатель обмотка вал

Поскольку механическая характеристика приводной машины описывается уравнением прямой, ее график (Л.2 на рис. 1) можно построить по 2 точкам, например по значениям момента, соответствующим и . График механической характеристики приводной машины нужно нанести на график механической характеристики двигателя. Точка пересечения механических характеристик электродвигателя и машины (точка Р на рис. 1) позволяет определить рабочую скорость вращения двигателя и момент , развиваемый двигателем при вращении машины со скоростью .

Рис. 1. Механические характеристики двигателя постоянного тока (Л.1) и приводной машины (Л.2)

Коэффициент передачи электродвигателя при регулировании скорости вращения двигателя изменением напряжения на обмотке якоря показывает как изменится скорость вращения двигателя при изменении напряжения на 1 Вольт. Численное значение можно определить из уравнения (10) как производную скорости вращения по напряжению:

Kдв=30/1400

Жесткостью механической характеристики электродвигателя называют величину, равную производной момента двигателя по скорости вращения . Чтобы определить значение и проанализировать зависимость от нужно из уравнения (10) вывести зависимость и взять производную .

Чтобы определить диапазон D регулирования скорости вращения двигателя при изменении напряжения на его якоре необходимо построить механическую характеристику двигателя при «минимальном» значении напряжения на якоре таком, чтобы при увеличении момента сопротивления до значения двигатель останавливался.

Точка пересечения этой механической характеристики двигателя с механической характеристикой приводной машины определяет минимально - возможную скорость вращения двигателя при напряжении . Точка пересечения механической характеристики приводной машины с естественной механической характеристикой двигателя определяет максимально - возможную скорость вращения двигателя при напряжении .

Диапазон регулирования скорости вращения двигателя можно определить по выражению:

D=2665/500=5.6

Размещено на Allbest.ru