|
Номер цикла |
Номер ступени |
Реальное превышение температуры, °С |
|
|
1 |
1 |
13,5 |
|
|
2 |
36,1 |
||
|
3 |
42,1 |
||
|
4 |
57,4 |
||
|
5 |
50,22 |
||
|
2 |
1 |
47,18 |
|
|
2 |
56,94 |
||
|
3 |
53,58 |
||
|
4 |
66,45 |
||
|
5 |
69,76 |
||
|
3 |
1 |
60,28 |
|
|
2 |
65,05 |
||
|
3 |
58,03 |
||
|
4 |
69,95 |
||
|
5 |
59,7 |
||
|
4 |
1 |
53,54 |
|
|
2 |
60,88 |
||
|
3 |
55,75 |
||
|
4 |
68,16 |
||
|
5 |
58,35 |
Как видно, превышение температуры после третьего цикла остается практически неизменным, т.е. тепловой режим двигателя достиг установившегося состояния. Кривая нагрева показана на рисунке 2.2, где так же нанесена обобщенная кривая нагрева, рассчитанная по средним потерям.
|
(3.2) |
По формуле (3.3) рассчитаем обобщенную кривую нагревания:
|
(3.3) |
Расчет будем производить до . Расчет для момента приведен ниже, остальные расчеты проводим аналогично и занесем в таблицу 4.
Таблица 4 - Результаты расчета усредненной кривой нагрева
|
Номер цикла |
Номер интервала |
Реальное превышение температуры, С |
|
|
1 |
1 |
21,56 |
|
|
2 |
38,27 |
||
|
3 |
50,51 |
||
|
4 |
53,69 |
||
|
5 |
56,55 |
||
|
2 |
1 |
59,47 |
|
|
2 |
61,73 |
||
|
3 |
63,39 |
||
|
4 |
63,82 |
||
|
5 |
64,2 |
||
|
3 |
1 |
64,6 |
|
|
2 |
64,9 |
||
|
3 |
65,13 |
||
|
4 |
65,19 |
||
|
5 |
65,24 |
||
|
4 |
1 |
65,29 |
|
|
2 |
65,33 |
||
|
3 |
65,36 |
||
|
4 |
65,37 |
||
|
5 |
65,38 |
Построим кривую нагрева двигателя, рассчитанную по нагрузочной диаграмме и усредненную кривую нагрева по результатам расчета средних потерь.
Рисунок 2.2 - Диаграмма потерь и кривая нагрева
2.6 Расчет механических характеристик
Механическими характеристиками АД называют зависимости M=f(s) и n=f(M).
Для получения характеристики M=f(s) воспользуемся упрощенной формулой Клосса, но сначала произведем расчет составляющих формулы. Критическое скольжение, соответствующее максимальному моменту:
|
(3.4) |
где - номинальное скольжение по каталогу, о.е.;
- кратность максимального момента.
Номинальная частота вращения:
|
(3.5) |
где - синхронная частота вращения, об/мин;
- номинальное скольжение по каталогу, о.е.
Номинальный момент на валу двигателя:
|
(3.6) |
Рассчитаем сопротивление ротора АД при работе на естественной характеристике:
|
(3.7) |
где , - напряжение и ток ротора по каталогу;
Частота вращения ротора при работе АД на реостатной характеристике может быть найдена при номинальной нагрузке и заданном Дn по формуле:
|
(3.8) |
а соответствующее ей скольжение рассчитаем по формуле (3.9):
|
(3.9) |
Добавочное сопротивление, которое необходимо включить в цепь ротора для достижения заданного снижения частоты вращения, находим на основании соотношения (4):
|
(4) |
Критическое скольжение на реостатной характеристике:
|
(4.1) |
Заметим, что введение добавочного сопротивления в цепь ротора приводит к увеличению критического скольжения, максимальный момент при этом не изменяется. Иными словами, механическая характеристика n=f(M) смещается вниз, а M=f(s) - вправо. Тем самым при постоянном моменте сопротивления частота вращения несколько снижается. Следовательно, должно соблюдаться соотношение:
|
(4.2) |
Заданное условие выполняется, значит расчет произведен правильно.
На основе расчетов по формулам (3.4), (3.6) рассчитаем характеристику M=f(s) по упрощенной формуле Клосса:
|
(4.3) |
где s - текущее значение скольжения.
Данная характеристика является естественной, для получения реостатной характеристики в формуле (4.3) заменим на .
Результаты расчета занесем в таблицу 5.
Таблица 5 - Механические характеристики выбранного АД
|
Исследуемые параметры машины |
Скольжение s |
|||||||||||
|
0 |
sн = 0,045 |
0,05 |
0,1 |
sк = 0,308 |
0.5 |
Sр.к=0,66 |
0,7 |
0,9 |
1 |
1,2 |
||
|
Частота вращения ротора n, об/мин |
750 |
716 |
713 |
675 |
519 |
375 |
255 |
225 |
75 |
0 |
-150 |
|
|
Моменты М, Нм: естественная характеристика |
0 |
187 |
207 |
384 |
653 |
583 |
501 |
482 |
400 |
368 |
315 |
|
|
реостатная характеристика |
0 |
88 |
97 |
191 |
497 |
627 |
653 |
653 |
625 |
603 |
555 |
Механическими характеристиками АД называют зависимости и , показанные на рисунках 2.3 и 2.4. В некоторых источниках зависимость называют также характеристикой электромагнитного момента.
Рисунок 2.3 - Механические характеристики M=f(s)
Рисунок 2.4 - Механические характеристики n=f(M)
2.7 Расчет резисторов пускового реостата
По заданию пуск двигателя производится при. Выбираем пиковый момент:
(4.4)
В этом случае при переключающий момент:
(4.5)
По найденным моментам построена пусковая диаграмма, представленная на рисунке 7.1, из которой получаем отношения отрезков:
Если принять, что отрезок пропорционален , то сопротивление секций пускового реостата может быть найдено по соотношениям:
(4.6)
(4.7)
Рисунок 2.5 - Пусковая диаграмма
2.8 Расчет электрических потерь при пуске двигателя
Для расчета электрических потерь необходимо предварительно определить скольжение при переходе с одной характеристики на другую. В соответствии с пусковой диаграммой первое переключение должно быть при частоте вращения 500 об/мин, второе 670об/мин, получим:
(4.8)
(4.9)
Угловая синхронная частота вращения:
(5)
Потери электрической энергии на первой реостатной характеристике:
на второй реостатной характеристике:
(5.2)
на естественной характеристике:
(5.3)
где - скольжение переключения,
- синхронная угловая частота вращения,
-момент инерции двигателя и рабочей машины, приведенный к валу двигателя
Суммарные электрические потери при реостатном пуске:
(5.4)
в практических единицах:
(5.5)
Для сравнения определим электрические потери в случае прямого пуска:
(5.6)
в практических единицах:
(5.7)
При прямом и реостатном пуске потери в роторной цепи, как это следует из их определения, остаются одинаковыми. Потери в статорной цепи при реостатном пуске значительно снижаются за счет уменьшения пускового тока.
3. Расчёт двигателя постоянного тока
Таблица 6 - Исходные данные
|
Вариант |
Mн, Нм |
nн, об/мин |
Uн, В |
Iн, А |
rя,Ом |
rв, Ом |
|
|
71 |
9,55 |
1500 |
220 |
8,7 |
1,85 |
490 |
3.1 Начертить схему двигателя
Рисунок 3.1 - схема включения двигателя
3.2 Расчет коэффициента полезного действия
Коэффициент полезного действия при номинальной нагрузке:
Номинальная мощность двигателя может быть определена по значению номинального момента:
Мощность, потребляемая двигателем из сети:
Вычислить частоту вращения двигателя при увеличении сопротивления цепи возбуждения на 40% и статическом моменте сопротивления . Построить естественную и искусственную механические характеристики. Определить КПД двигателя в этом режиме.
Рассчитаем ток возбуждения при увеличении сопротивления в цепи возбуждения:
А
Номинальный ток возбуждения:
А
Отношение тока возбуждения:
Отношение магнитного потока возбуждения к номинальному найдем по графику из методички.
Номинальный ток якоря:
А
Рассчитаем значение тока якоря при номинальном моменте сопротивления и уменьшенном до 0,714 от номинального токе возбуждения:
(5.9)
А
Рассчитаем значение частоты вращения при уменьшенном до 0,714 от номинального тока возбуждения и 0,7 от номинального момента сопротивления:
об/мин
Ток холостого хода якоря не зависит от тока возбуждения и определяется только магнитными и механическими потерями, которые примем равными потерям в обмотке якоря в номинальном режиме:
А
Рассчитаем значение частоты вращения при уменьшенном до 0,714 от номинального токе возбуждения в режиме холостого хода:
об/мин
Рассчитаем значение частоты вращения при номинальном токе возбуждения в режиме холостого хода:
об/мин
Рассчитаем мощность, отдаваемую двигателем при 0,7 от номинального моменте сопротивления и уменьшенном до 0,9 от номинального токе возбуждения:
Вт
Потребляемый двигателем ток:
А
Вычислим потребляемую мощность:
Вт
КПД двигателя в этом режиме:
Механическая характеристика двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением - прямая, для ее построения достаточно пары точек на каждую характеристику. Значения рассчитаны ранее, графики приведены на рисунке 3.2.
Рисунок 3.2 - Механическая характеристика двигателя постоянного тока
Заключение
В ходе данной курсовой работы был произведен расчет задач на темы трехфазный трансформатор, асинхронный двигатель и двигатель постоянного тока.
В задаче с трехфазным трансформатором были определены номинальные токи в обмотках трансформатора, Был произведен расчет мощности потерь холостого хода и короткого замыкания. По полученным в ходе расчета данным были построены графики семейства внешней характеристики трансформатора при разных значениях коэффициента мощности нагрузки и коэффициента нагрузки.
В расчете асинхронного двигателя проведена его проверка по нагреву, на перегрузку. Исходя из полученных в ходе расчета данных, мы сделали вывод о том, что модель двигателя выбрана правильно. Далее были рассчитаны тепловые состояния АД, механические характеристики, резисторы пускового реостата, электрические потери при пуске двигателя.
В расчете двигателя постоянного тока параллельного возбуждения была начерчена схема двигателя, рассчитан коэффициент полезного действия двигателя при номинальной нагрузке, определена частота вращения двигателя при увеличении сопротивления цепи возбуждения на 40%. Было рассчитано КПД двигателя в этом режиме. Построены графики естественной и искусственной механических характеристик.
Расчёт данной курсовой работы способствовал закреплению материала по дисциплине «Электрические машины», появлению практических навыков его использования.
Библиографический список
1. Вольдек А. И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1974.
2. В. В. Харламов, В. П. Беляев, Л. Е. Серкова, Е. И. Шельмук.Электрические машины: Методические указания к самостоятельным занятиям по дисциплине «Электрические машины» для студентов 3-го и 4-го курсов - Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 1999. 30 с.