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 (H
м)
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=Р2/Р1
|
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