Материал: 2100

Скачать

Заказать новую работу

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Все рабочие характеристики, полученные при отсутствии добавочных сопротивлений в цепи якоря, называют естественными.

Снятие рабочих характеристик ДПТ параллельного возбуждения производится при номинальном напряжении якоря двигателя

UН = const и номинальном токе возбуждения IВН = const.

 

 

В процессе работы якорь двигателя потребляет ток IЯ, создаётся

вращающий электромагнитный момент M, якорь вращается в магнит-

ном поле индуктора с частотой n, и в его обмотке индуцируется про-

тиво

Е, направленная против тока IЯ, величина которой [4, 5, 7]:

 

 

Е = СеФn,

(7.1)

где

– постоянный коэффициент по ЭДС, зависящий

от

ЭДС

 

 

конструкц маш ны; Ф – магнитный поток машины, зависящий от

величины тока воз уждения IВ; n – частота вращения якоря в об/мин.

Под действ ем вращающего момента якорь преодолевает мо-

мент нагрузки на валу, при этом ЭДС якоря EЯ противодействует току

вцепиякоря направлена ему навстречу (рис. 7.2, б). В режиме дви-

гателя эта ЭДС направлена противоположно по отношению к прило-

женному напряжен ю (противоЭДС), причем UЯ

> ЕЯ. Уравнение

электрического состояния цепи якоря ДПТ имеет вид [4, 5, 7]:

б

 

(7.2)

U = E + RЯIЯ.

 

Увеличение механической нагрузки на валу

ПТ сопровождает-

ся снижением частоты вращения якоря n. Это, в свою очередь, прямо

пропорционально влияет, согласно формуле (7.1),

на

якоря ЕЯ.

А

 

 

При уменьшении ЭДС якоря ток якоря IЯ возрастает, стремясь ком-

пенсировать величиной падения напряжения RЯIЯ снижение ЕЯ и тем

самым уравновесить приложенное к якорю постоянное напряжение

UЯ, согласно формуле (7.2). Это явление называют саморегулировани-

ем потребляемой мощности ДПТ.

 

 

ЭДС

С учётом формул (7.1), (7.2) общее уравнение

скоростной

характеристики ДПТ n = f(IЯ) (рис. 7.3, а) [4, 5, 7]:

 

n = U − RЯ I Я .

 

(7.3)

СеΦ

И

 

Взаимодействие тока якоря IЯ с главным магнитным полем соз-

дает вращающий электромагнитный момент двигателя [4, 5, 7]:

 

М = СмФIЯ,

(7.4)

где См – постоянный коэффициент по моменту, зависящий от конструкции машины.

131

Выражение (7.4) является моментной характеристикой ДПТ,

М = f(IЯ) связывающей электромагнитный момент М двигателя и ве-

личину тока якоря IЯ (рис. 7.3, б).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выразив из формулы (7.4) ток якоря и подставив его выражение

(7.3), получим

уравнение

механической

характеристики

ДПТ

n = f(М) (рис. 7.3, в) [4, 5, 7]:

U

 

 

RЯ М

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n =

−

 

 

.

 

 

 

 

(7.5)

 

 

 

СеΦ

СеСмΦ2

 

 

 

 

Отношен е двух постоянных по ЭДС и моменту Се и См равно

2π/60 ≈ 0,105. Тогда

 

 

 

 

 

 

механической характеристики (7.5)

можно зап сать как [4, 5, 7]:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

U

 

 

 

0,105RЯ

М Д

 

 

 

 

 

M

 

 

 

n =

Се Φ

−

 

 

(Се Φ)2

= n0

−

h

.

(7.6)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Первое слагаемое n0

является частотой вращения идеального

холостого хода, т.е. когда ток в цепи якоря I

Я

и электромагнитный

уравнение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

момент дв гателя M

равны нулю, а

h – жёсткость механической ха-

рактер ст ки,

определяющая величину изменения нагрузочного

момента при изменении частоты вращения dM/dn.

 

 

Изменениебчастоты вращения двигателя при переходе от номи-

нальной нагрузки к холостому ходу, выраженное в процентах, назы-

вают номинальным изменением частоты вращения [4, 5, 7]:

 

 

 

 

∆n

 

 

= n0 − nн 100% .

 

 

 

 

(7.7)

 

 

 

 

%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обычно для ДПТ параллельного возбуждения

n% = 2–8%, по-

этому характеристику частоты вращения двигателя параллельного

возбуждения называют «жёсткой».

 

 

 

 

 

Для расчёта частоты вращенияДхолостого хода n0 пользуются

уравнением (7.3), определив значение

CeФ при номинальных пара-

метрах напряжения U и тока якоря IЯН [4, 5, 7]:

 

n0 =

U

=

 

 

Unн

 

.

(7.8)

СеΦ

 

 

 

 

 

 

 

U − RЯ I ЯН

 

 

 

 

 

 

 

 

И

Для расчёта номинального момента пользуются уравнением [5, 7]:

М Н = 9550 Р2Н

[Н·м],

(7.9)

 

 

nн

 

 

 

 

 

где Р2Н – номинальная мощность на валу двигателя в кВт; nн – номинальная частота вращения якоря в об/мин.

132

n

а

M

б

n

в

n0

 

 

n0

 

 

 

 

 

nн

 

MН

 

nн

 

С

 

 

 

0

IЯН IЯ

0

IЯН IЯ 0

MН M

Р с.7.3. Характер стики двигателя с параллельным возбуждением: сиеа – скоростная; б – моментная; в – механическая

Из уравнен й (7.3) и ( 7.5)

следует, что электрическое равнове-

в цепи якоря при лю ом изменении подводимого напряжения U,

работы

 

падения напряжен я

RЯIЯ или магнитного потока Φ сохраняется за

счёт изменен я частоты вращения n. Причём связь между механиче-

скими воздейств ями

электромагнитными процессами в цепи якоря,

обеспеч вающ ми устойчивость

 

машины, осуществляется по-

А

средством противоЭДС якоря Е. Если, например, механическая на-

грузка на валу увеличилась, то частота вращения будет уменьшаться. Это вызовет, согласно формуле (7.1), уменьшение Э С Е, что приведёт при неизменном значении подводимого напряжения U, согласно

формуле (7.2), к увеличению величины тока якоря I и, следователь-

но, по формуле (7.4), электромагнитного момента двигателя . Изме-

нение частоты вращения будет продолжаться до тех пор, пока электромагнитный момент двигателя не уравновесит механический момент нагрузки на валу. Это явление называют саморегулирование вращающего момента ДПТ [4, 5, 7].

ДЯ M

КПД ДПТ представляет собой отношение отдаваемой (полезной) мощности Р2 к подводимой (потребляемой) Р1. Причем электрическая мощность для ДПТ является активной и в общем случае определяется произведением величин подводимого напряжения U и по-

требляемого тока I [4, 5, 7]:

И(7.10)

P =UI ,

а механическая мощность на валу машины в общем случае определяется произведением величин вращающего момента на валу M и угловой скорости вращения вала машины ω [4, 5, 7]:

P = Mω =

M 2πn .

(7.11)

 

60

 

133

 

 

Полезная механическая мощность на валу ДПТ Р2 всегда меньше потребляемой электрической мощности Р1. Разница мощностей на выходе и входе ДПТ оценивается суммарными потерями мощности ΣР.

КПД двигателя постоянного тока [4, 5, 7]:

P2

Mω

∑P

. (7.12)

η =

= =1

−

СибАДИ

P

UI

UI

 

1

 

 

 

В ДПТ, как в других электрических машинах, имеют место магнитные, электр ческие и механические потери (составляющие группу основных потерь) и добавочные потери.

Так м образом, суммарные потери мощности ΣР в ДПТ [4, 5, 7]:

∑P = PМ + PМЕХ + PВ + PЯ + PДОБ ,

(7.13)

где РМ – магн тные потери в сердечнике якоря машины; РМЕХ – механическ е потери; РВ – электрические потери в цепи возбуждения машины; РЯ – электр ческие потери в цепи якоря машины; РДОБ – добавочные потери мощности.

Магнитные потери РМ происходят только в сердечнике якоря, так как только этот элемент магнитопровода машины постоянного тока подвергается перемагничиванию. Величина магнитных потерь, состоящих из потерь от гистерезиса и потерь от вихревых токов, зависит от частоты перемагничивания, значений магнитной индукции в зубцах и спинке якоря, толщины листов электротехнической стали, её магнитных

свойств и качества изоляции этих листов в пакете якоря [4, 5, 7].

 

РМ ≤ 0,015Р1.

(7.14)

Механические потери ДПТ кроме потерь в подшипниках якоря и вентиляционных потерь, свойственных всем вращающимся электрическим машинам, включают также потери на трение щёток о

коллектор [4, 5, 7]:

PМЕХ ≤ 0,04P1 .

(7.15)

 

Механические

магнитные потери при стабильной

частоте

вращения (п = const) можно считать постоянными.

 

Электрические потери (РВ + РЯ) обусловлены нагревом обмоток и щёточного контакта. Потери в цепи возбуждения определяются тепловыми потерями на сопротивлении обмотки возбуждения и реоста-

та, включенного в цепь возбуждения [4, 5, 7]:

 

P = UI

В

= R

В

I 2

≤ 0,015P ,

(7.16)

В

 

В

1

 

134

где U – напряжение на зажимах цепи возбуждения; IВ – ток возбуждения; RВ – сопротивление цепи возбуждения.

Электрические потери в цепи якоря машины определяются потерями на сопротивлении якорной обмотки RОЯ и потерями на щёточных контактах UЩIЯ [4, 5, 7]:

P = R I 2 = R I 2 +U I ≤ 0,07P

, (7.17)

СибАДИ

Я Я Я ОЯ Я Щ Я 1

 

где UЩ – паден е напряжения на щёточных контактах коллектора. Электр ческ е потери в цепи якоря и в щёточном контакте РЯ

зависят от вел ч ны тока якоря IЯ и, соответственно, от нагрузки машины, поэтому эти потери называют переменными.

Добавочные потери РДОБ составляют хотя и небольшую, но не поддающуюся точному учёту величину. Поэтому в машинах без компенсац онной о мотки значение добавочных потерь РДОБ принимают равным 1% от полезной мощности.

7.2. Пр мер расчёта параметров и характеристик двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением

Рассмотрим в качестве примера расчёт электрических и механических параметров различных режимов работы электродвигателя постоянного тока Д-12 с параллельным возбуждением, имеющего следующие рабочие параметры:

•

напряжение питания U = 220 В;

•

мощность P2Н = 2,5 кВт;

•

номинальная частота вращения якоря nн = 1140 об/мин;

•

номинальный ток якоря IЯН = 14,6 ;

•

ток возбуждения IВ = 1,1 А;

•

максимальный пусковой момент МП = 54 Н·м;

•

сопротивление обмотки якоря RЯ = 1,13 Ом.

 

ля вышеперечисленных параметров необходимо:

1. Определить для номинального режима работы:

-

момент МН на валу двигателя;

-

ток IН, потребляемый электродвигателем из сети;

-

сопротивление цепи возбуждения;

-ЭДС якоря ЕН;

-мощность потерь: суммарную ΣРН, в цепи якоря РЯН (потерями на щёточных контактах пренебречь), в цепи возбуждения РВ; магнитных, механических и добавочных РМ + РМЕХ + РДОБ;

135

Смотрите также:

«ДОХОДЫ, РАСХОДЫ И ПРИБЫЛЬ КОММЕРЧЕСКОГО БАНКА.»
«ДОХОДЫ, РАСХОДЫ И ПРИБЫЛЬ КОММЕРЧЕСКОГО БАНКА.»
Значение, сущность и содержание социально — педагогической деятельности в организации для детей-сирот и детей, оставшихся без попечения родителей
Проактивные методы PR-деятельности российских авиационных компаний «Россия», «Азимут»
__RGR2
__RGR2
_10_Эмиль Золя для эл версии
_11_А. Франс для эл версии
_2 тема-Дефекты (тезисы)