Материал: Розрахунок двигуна постійного струму

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

1.4 Види збудження в двигунах постійного струму та його характеристики

Збудження машини постійного струму - це спосіб створення основного магнітного потоку.

Для пояснення способів збудження електричних машин постійного струму будемо застосовувати стандартні умовні позначення електричних машин постійного струму на електричних схемах, подані на рис.1.

Рис.1 - Умовні позначення на електричних схемах електричних машин постійного струму, подані на прикладі генератора

а - обмотка якоря, б - обмотка додаткових полюсів, в - компенсуюча обмотка, г - обмотка послідовного збудження, д - обмотка паралельного або незалежного збудження

За способом збудження машини постійного струму бувають двох типів: з незалежним збудженням та із самозбудженням.

Рис. 2 - Способи збудження електричних машин постійного струму на прикладі генератора: а - незалежне, б - паралельне, в - послідовне, г - змішане.

Електрична машина постійного струму з незалежним збудженням - машина, обмотка збудження якої живиться від сторонніх джерел постійного струму (рис 2,а)

Електрична машина постійного струму із самозбудженням - машина, обмотка збудження якої живиться від власних якорів. Існує три способи самозбудження: паралельне (шунтове), послідовне (серієсне) та змішане (компаундне).

Електрична машина постійного струму з послідовним збудженням - машина, обмотка збудження якої вмикається послідовно до обмотки якоря (рис. 2,в).

Електрична машина постійного струму зі змішаним збудженням - машина, обмотка збудження якої має дві котушки (обмотки), одна з яких вмикається послідовно (серієсна обмотка), а друга - паралельно (шунтова обмотка) до обмотки якоря (рис. 2,г).

Також є електричні машини постійного струму, збудження яких здійснюється постійними магнітами.

Двигуни постійного струму мають ряд характеристик, основними з яких є наступні:

. Механічна характеристика двигуна постійного струму - залежність швидкості обертання n вала якоря від корисного моменту навантаження M на валу за постійних напруги U та опору кола збудження Rз: n = f (M) при U = const та Rз = const.

. Робочі характеристики двигуна постійного струму - залежності швидкості  обертання вала, електромагнітного моменту Ме, сили струму якоря Ія та коефіцієнта корисної дії η від корисної потужності на валу Р2 за незмінних напруги U та опору кола збудження Rз: n = f (Р2), Ме = f (Р2), Ія = f (Р2), η = f (Р2) при U = const та Rз = const.

. Характеристика холостого ходу - залежність швидкості n обертання вала від сили струму збудження Із : n = f (Із).

. Регулювальна характеристика - залежність сили струму збудження Із від сили струму якоря Ія: Із = f (Ія). Механічні характеристики двигунів з незалежним та паралельним збудженням є однаковими.

Двигуни постійного струму мають ряд характеристик, основними з яких є наступні:

Двигуни постійного струму мають ряд характеристик, основними з яких є наступні:

. Механічна характеристика двигуна постійного струму - залежність швидкості обертання n вала якоря від корисного моменту навантаження M на валу за постійних напруги U та опору кола збудження Rз: n = f (M) при U = const та Rз = const.

. Робочі характеристики двигуна постійного струму - залежності швидкості  обертання вала, електромагнітного моменту Ме, сили струму якоря Ія та коефіцієнта корисної дії η від корисної потужності на валу Р2 за незмінних напруги U та опору кола збудження Rз: n = f (Р2), Ме = f (Р2), Ія = f (Р2), η = f (Р2) при U = const та Rз = const.

. Характеристика холостого ходу - залежність швидкості n обертання вала від сили струму збудження Із : n = f (Із).

. Регулювальна характеристика - залежність сили струму збудження Із від сили струму якоря Ія: Із = f (Ія).

Механічні характеристики двигунів з незалежним та паралельним збудженням є однаковими.

Двигуни постійного струму мають ряд характеристик, основними з яких є наступні:

. Механічна характеристика двигуна постійного струму - залежність швидкості обертання n вала якоря від корисного моменту навантаження M на валу за постійних напруги U та опору кола збудження Rз: n = f (M) при U = const та Rз = const.

. Механічна характеристика двигуна постійного струму - залежність швидкості обертання n вала якоря від корисного моменту навантаження M на валу за постійних напруги U та опору кола збудження Rз: n = f (M) при U = const та Rз = const. 2. Робочі характеристики двигуна постійного струму - залежності швидкості  обертання вала, електромагнітного моменту Ме, сили струму якоря Ія та коефіцієнта корисної дії η від корисної потужності на валу Р2 за незмінних напруги U та опору кола збудження Rз: n = f (Р2), Ме = f (Р2), Ія = f (Р2), η = f (Р2) при U = const та Rз = const.

Двигуни постійного струму мають ряд характеристик, основними з яких є наступні:

. Механічна характеристика двигуна постійного струму - залежність швидкості обертання n вала якоря від корисного моменту навантаження M на валу за постійних напруги U та опору кола збудження Rз: n = f (M) при U = const та Rз = const.

. Характеристика холостого ходу - залежність швидкості n обертання вала від сили струму збудження Із : n = f (Із).

. Характеристика холостого ходу - залежність швидкості n обертання вала від сили струму збудження Із : n = f (Із).

. Регулювальна характеристика - залежність сили струму збудження Із від сили струму якоря Ія: Із = f (Ія).

Механічні характеристики двигунів з незалежним та паралельним збудженням є однаковими. В основне рівняння двигуна (5.34) підставляємо формули (5.45) та (5.49) та отримуємо рівняння механічної характеристики для двигунів з незалежним та паралельним збудженням:

. Регулювальна характеристика - залежність сили струму збудження Із від сили струму якоря Ія: Із = f (Ія).

Механічні характеристики двигунів з незалежним та паралельним збудженням є однаковими. В основне рівняння двигуна (5.34) підставляємо формули (5.45) та (5.49) та отримуємо рівняння механічної характеристики для двигунів з незалежним та паралельним збудженням:

. Регулювальна характеристика - залежність сили струму збудження Із від сили струму якоря Ія: Із = f (Ія).

Механічні характеристики двигунів з незалежним та паралельним збудженням є однаковими.


На рисунку подано зразковий вид механічних характеристик для двигунів постійного струму з незалежним або паралельним збудженням (крива 1), послідовним збудженням (крива 2) та змішаним збудженням (крива 3).

Зразковий вид робочих характеристик для двигунів постійного струму: а - з паралельним збудженням, б - з послідовним збудженням.

Двигуни постійного струму мають ряд характеристик, основними з яких є наступні:

. Механічна характеристика двигуна постійного струму - залежність швидкості обертання n вала якоря від корисного моменту навантаження M на валу за постійних напруги U та опору кола збудження Rз: n = f (M) при U = const та Rз = const.

. Робочі характеристики двигуна постійного струму - залежності швидкості  обертання вала, електромагнітного моменту Ме, сили струму якоря Ія та коефіцієнта корисної дії η від корисної потужності на валу Р2 за незмінних напруги U та опору кола збудження Rз: n = f (Р2), Ме = f (Р2), Ія = f (Р2), η = f (Р2) при U = const та Rз = const.

. Характеристика холостого ходу - залежність швидкості n обертання вала від сили струму збудження Із : n = f (Із).

. Регулювальна характеристика - залежність сили струму збудження Із від сили струму якоря Ія: Із = f (Ія).

Механічні характеристики двигунів з незалежним та паралельним збудженням є однаковими.

Двигуни постійного струму мають ряд характеристик, основними з яких є наступні:

. Механічна характеристика двигуна постійного струму - залежність швидкості обертання n вала якоря від корисного моменту навантаження M на валу за постійних напруги U та опору кола збудження Rз: n = f (M) при U = const та Rз = const.

. Робочі характеристики двигуна постійного струму - залежності швидкості  обертання вала, електромагнітного моменту Ме, сили струму якоря Ія та коефіцієнта корисної дії η від корисної потужності на валу Р2 за незмінних напруги U та опору кола збудження Rз: n = f (Р2), Ме = f (Р2), Ія = f (Р2), η = f (Р2) при U = const та Rз = const.

2. Розрахункова частина

.1 Розрахунок габаритних розмірів ДПС паралельного збудження МП-12

. Визначити відношення

 = = 1,92

. Вибираємо діаметр якоря по кривій.= 14,4 см ± 10%

Вибираємо найблищій нормалізований діаметр.= 14,5см

. Знаходимо число полюсів.

р = 4.

. Приймаємо значення електромагнітних загрузок

.1. Магнітна індукція в повітряному зазорі:

Вб = 5000 гс

.2. Лінійна нагрузка якоря

А = 190

. Розрахункова потужність якоря

 = k = 0,88  = 2,8 (кВт)

Де k = 0,88= 0,78

. Розраховуємо довжину якоря.

= = == 10,12 (см)

де а = 0,65

. Полюсне ділення якоря.

τ =  =  = 11,4 (cм)

. Відношення.

λ =  =  = 0,88

. Окружна швидкість якоря.

υ2 =  =  = 9,87 ()

. Приймаємо потужність суміжної машини.

н = jPн = 1,45  = 3,625 (кВт)

= 1,45 - коефіцієнт наростання потужності.

. Розраховуєм повітряний зазор


. Висота головного полюсаm = 6 (см)

. Зовнішній діаметр статора.

= Dя + 2δ + hm + 2S = 14,5 + 0,44 + 6 + 8 = 28,94 (см)

2.2 Розрахунок природньої механічної характеристики ДПС паралельного збудження МП-12

Так як механічна характеристика є пряма лінія то вона будується по двох точках.

н = Е+IяRя, Uн = CeΦ + IяRяΦ =

) Визначаємо швидкість холостого ходу:

0 =  =  =  =  = = 1417 (

де Iя = Iн - Iзб = 14,2 - 0,525 = 13,675 (А) M0 =0

) Визначаємо номінальну швидкість і номінальний момент:

н = 9,55  = 9,55 = 18,4 (Hм)

н = 1300 (

2.3 Розрахунок пускових характеристик ДПС паралельного збудження МП-12

) Задаємось моментами переключення М1 і М2.1 = 1,14Mн = 20,9 (H ∙ м)2 = 2,08Mн = 38 (Н ∙ м)

Мн = 18,4 (Н ∙ м)

) По графіку розраховуєм опори.

R1 =  ∙ Rя =  ∙ 1,33 = 1,088 (Ом)2 =  ∙ Rя =  ∙ 1,33 = 1,93 (Ом)3 =  ∙ Rя =  ∙ 1,33 = 3,5 (Ом)

2.4 Розрахунок робочих характеристик ДПС паралельного збудження МП - 12

) Задаємось певними моментами і по графіку визначаємо струм і швидкість.

) Розраховуємо затрачену потужність:

Р1 = Uн I (Вт)

) Розраховуємо корисну потужність:

Р2 = 0.105 M n (Вт)

) Розраховуємо ККД:

ŋ=Р21

M

0

8

16

18,4

24

36

n

1417

1370

1315

1300

1265

1190

I

0

5,8

12,4

14

18,6

28,6

P1

0

1276

2728

3080

4092

6292

P2

0

1150

2209

2511

3187

4498

ŋ

0

0,9

0,81

0,81

0,77

0,71


По даним з таблиці будуємо графіки залежності n=ƒ(P2); I=ƒ(P2); ŋ=ƒ(P2); M=ƒ(P2).

Паспортні дані двигуна

Тип - МП-12

Число активних провідників якоря N - 990.

Число витків полюса паралельної обмотки ω - 2270.

Магнітний потік полюса - 0,457 Ф.

Струм збудження - 0,525 А.

Максимально допустима швидкість - 3250 .

Момент інерції якоря J - 0,05

Маса двигуна Q - 130 кг.

Список використаної літератури