Задание 1. Естественные и искусственные характеристики ДПТ с ОВШ

Министерство транспорта РФ

Федеральное агентство морского и речного транспорта

Котласское речное училище - филиал ФГОУ ВПО

«Санкт-Петербургский государственный университет водных коммуникаций»

Задание для внеаудиторной самостоятельной работы

по дисциплине

«Судовые электроприводы»

гр. 31 ЭР

Котлас

Задание 1. Естественные и искусственные характеристики ДПТ с ОВШ

Для двигателя постоянного тока серии П рассчитать и построить естественные и искусственные характеристики:

1. В квадранте I:

- естественную механическую характеристику

- искусственные механические характеристики для R₁ = 0,4 R_а; R₂ = 0,8 R_а

- искусственные механические характеристики для Ф₁ = 0,9 Ф_н; Ф₂ = 0,8 Ф_н

- искусственные механические характеристики для U₁ = 0,8 U_н; U₂ = 0,6 U_н, считая, что ток возбуждения и вращающий момент двигателя остаются постоянными.

2. В квадранте III:

- естественную электромеханическую характеристику

- пусковую диаграмму для пуска ДПТ изменением сопротивления якоря

3. Для всех построенных характеристик рассчитать жесткость при М = М_н (I = I_н)

4. Рассчитать величину тормозного сопротивления и построить тормозные механические характеристики:

- для рекуперативного торможения, считая, что ДПТ в начале рекуперативного торможения при скорости n = 1,2 n₀ имел бы тормозной момент М_т = 0,7 М_н

- для динамического торможения, считая, что тормозное сопротивление ДПТ в начале динамического торможения при скорости n = 0,9 n_н ограничивает силу тока якоря до 1,8 I_а

- для торможения противовключением, что тормозное сопротивление ДПТ должно обеспечить спуск груза в режиме противовключения со скоростью w = 21 рад/с при тормозном моменте 1,5 М_н

Примечания:

1. Последовательно с обмоткой якоря включены дополнительные полюса

2. Технические данные двигателя указаны в таблице

Варианты и технические данные двигателей серии П

Номер варианта	Тип ДПТ	UН, В	n Н, об/мин	РН, кВт	IН, А	hН, %	RЯ, Ом	RДОП, Ом	RШ, Ом
	П51 П52 П61 П62 П71 П72				59,5 73,5	82,5 84,5 84,0 86,5 84,5 86,0	0,34 0,198 0,15 0,0875 0,101 0,0676	0,102 0,068 0,066 0,048 0,035 0,0255	97,3
	П61 П62 П71 П72 П81 П82				32,6	83,5 80,5 83,5	0,34 0,21 0,237 1,171 0,1045 0,0625	0,097 0,085 0,0768 0,0532 0,0344 0,024	87,3 61,8 46,8
	П52 П61 П62 П71 П72 П81 П82 П91			3,2 4,5	39,5 48,5	76,5 75,5 80,5 83,5	0,902 0,577 0,351 0,443 0,264 0,196 0,115 0,0748	0,366 0,232 0,157 0,14 0,082 0,063 0,0383 0,0275	158,5 87,3 69,3 61,8
	П61 П62 П71 П72 П81 П82				126,5	82,5 84,5 82,5	0,084 0,059 0,0608 0,427 0,0261 0,0156	0,025 0,021 0,213 0,0133 0,00885 0,006	71,5 21,8 15,45 11,7
	П62 П71 П72 П81			5,7	64,3	80,5 75,5 79,5	0,0875 0,101 0,0628 0,049	0,045 0,035 0,0255 0,0157	54,1 21,8 17,3

Примеры решения

Пример 1. Для двигателя постоянного тока П-52 с параллельной обмоткой возбуждения и номинальными данными: U_н = 110 В, Р_н = 4,5 кВт, n_н = 1000 об/мин, h_н = 81 %, R_ан = 0,161 Ом, R_доп = 0,05 Ом, R_ш = 62 Ом, рассчитать и построить естественную электромеханическую характеристику.

Решение.

1. Естественную электромеханическую характеристику строим по двум точкам: (n₀, I_а = 0), (n_н, I_н).

2. Определяем частоту вращения холостого хода: , С_еФ находим из уравнения электромеханической характеристики для номинального режима работы: , где (А), (Ом).

3. Частота вращения холостого хода об/мин

Пример 2. Для двигателя постоянного тока П-52 с параллельной обмоткой возбуждения рассчитать и построить естественную механическую характеристику (см. пример 1).

Решение.

1. Естественную механическую характеристику строим по двум точкам: (n₀, М = 0), (n_н, М_н).

2. Номинальный момент находим из формулы , т.е. (Нм)

Пример 3. Для ДПТ из примера 1 построить искусственную механическую характеристику при включении последовательно с якорем добавочного сопротивления R₁ = 0,8 R_а. Рассчитать жесткость этой характеристики для М = М_н.

Решение.

1. Определим добавочное сопротивление (Ом)

2. Искусственную характеристику строим по двум точкам: (n₀, М = 0), (n₁, М_н).

Частоту вращения n₁ находим из отношения: , т.е. об/мин. Ток якоря определяем по следующей формуле: (А).

Пример 4. Для ДПТ из примера 1 построить искусственную механическую характеристику при работе на пониженном магнитном потоке Ф₁ = 0,8 Ф_н.

Решение.

1. Характеристику строим по двум точкам: (n₀₁, М = 0), (n₁, М_н).

2. Определяем частоту вращения двигателя при холостом ходе и номинальном магнитном потоке: (об/мин)

3. Частоты вращения якоря и магнитные потоки связаны соотношением , тогда частота вращения при холостом ходе и пониженном магнитном потоке Ф₁ = 0,8 Ф_н: (об/мин)

4. Для определения частоты вращения при номинальном моменте и пониженном магнитном потоке вначале определяют перепад частоты вращения между холостым ходом и номинальной нагрузкой: (об/мин).

5. Частота вращения при номинальном моменте и магнитном потоке Ф₁ = 0,8 Ф_н: (об/мин)

Пример 5. Для ДПТ из примера 1 построить искусственную механическую характеристику при работе на пониженном напряжении U₁ = 0,8 U_н, если ток возбуждения и вращающий момент на валу двигателя остаются постоянными.

Решение.

1. Характеристику строим по двум точкам: (n₀₁, М = 0), (n₁, М_н).

2. Частота вращения холостого хода при пониженном напряжении определяем из формулы (см. пример 1): (об/мин)

3. Ток в цепи якоря при номинальной мощности (А)

4. Вращающий момент при номинальной мощности и номинальном напряжении .

5. Вращающий момент при пониженном напряжении .

6. По условию вращающие моменты и токи возбуждения одинаковы, а значит магнитные потоки также будут равными. Тогда ток якоря в обоих случаях (А).

7. Частота вращения якоря при номинальном напряжении

8. Частота вращения якоря при пониженном напряжении

9. Разделив одно уравнение на другое, получим: , откуда (об/мин)

Пример 6. Для естественной (см. пример 2) и искусственной (см. пример 3) механической характеристики определить коэффициент жесткости при М = М_н

Решение.

1. коэффициент жесткости естественной механической характеристики

2. коэффициент жесткости искусственной механической характеристики

Пример 7. Рассчитать тормозное сопротивление в цепи якоря, при котором двигатель (см. условие и результаты расчетов примеров 1 – 5) в начале рекуперативного торможения при скорости n_т = 1,2 n_н имел бы тормозной момент М_т = 0,7М_н. Построить механическую характеристику.

Решение.

1. скорость в начале торможения n_т = 1,2 n_н = 1,2 · 1000 = 1200 (об/мин)

2. сила тока якоря в начале торможения (А)

3. ЭДС в начале торможения (В), где (В) – номинальная ЭДС якоря

4. тормозное сопротивление (Ом)

5. для построения механической характеристики определяем тормозной момент М_т = 0,7М_н = 0,7 · 42,98 = 30,1 (Нм)

6. строим механическую характеристику по двум точкам: (n₀, М = 0), (n_т, М = - М_т)

Пример 8. Рассчитать тормозное сопротивление R_т в цепи якоря, которое в начале динамического торможения двигателя (см. условие и результаты расчетов примеров 1 – 5) при скорости n = 0,9n_н ограничивало бы силу тока якоря до I_а = 1,8I_ном. Построить механическую характеристику.

Решение

1. скорость в начале торможения n_т = 0,9 n_н = 0,9 · 1000 = 900 (об/мин)

2. сила тока якоря в начале торможения (А)

3. ЭДС в начале торможения (В)

4. тормозное сопротивление (Ом)

5. для построения механической характеристики определяем тормозной момент (Нм)

6. строим механическую характеристику по двум точкам: (n = 0, М = 0), (n = n_т, М = М_т)

Пример 9. Рассчитать тормозное сопротивление R_т в цепи якоря, которое обеспечило бы спуск груза в режиме противовключения со скоростью w = 21 рад/с при тормозном моменте 1,5 М_н. Построить механическую характеристику.

Решение.

1. сила тока якоря при спуске груза (А)

2. ЭДС якоря при спуске груза (В), где (об/мин)

3. тормозное сопротивление (Ом)

4. для построения механической характеристики определяем тормозной момент М_т = 1,5М_н = 1,5 · 42,98 = 64,5 (Нм)

5. строим механическую характеристику по двум точкам: (n₀, М = 0), (n_т, М_т)

Дата добавления: 2015-09-06