Контрольная работа: Теория электропривода

Контрольная работа 1

реостат пусковой двигатель сопротивление

1. Рассчитать пусковой реостат для заданного типа двигателя при нагрузке на его валу и полном потоке возбуждения.

2. Изобразить схему включения двигателя совместно с пусковым реостатом и указанием ступеней сопротивления.

3. Определить модуль статической жесткости естественной механической характеристики двигателя.

Расчет двигатель постоянного тока

Строим естественную характеристику двигателя, рис. 1.

Определим угловую частоту вращения:

Определим коэффициент СФ:

Определим скорость холостого хода:

Момент номинальный:

М_НОМ = Р_НОМ•9550/n_НОМ = 9550•32/1500 = 204 Н•м

Для минимальных пиков момента необходимо задаваться переключающими моментами, которые примем на 10 % выше статического, т.е. будем считать М_ДОП = 0,8•М_Н.

После нескольких пробных построений находим, что заданных трех ступеней сопротивлений пускового резистора пики момента М_1* = 1,4 М_Н

Отсчитывая относительные падения частоты вращения между характеристиками при М_Н =1 о.е., находим сопротивления ступеней резистора r_1* = 0,29, r_2* = 0,17, r_3* = 0,11.

Найдем номинальное сопротивление двигателя

R_Н = U_H/I_ЯН = 220/166 = 1.325 Ом

Сопротивления ступеней пускового резистора

r₁ = r_1*•R_H = 0,29•1.325 = 0.384 Ом

r₂ = r_2*•R_H = 0,17•1.325 = 0.225 Ом

r₃ = r_3*•R_H = 0,11•1.325 = 0.146 Ом

Определим модуль статической жесткости естественной механической характеристики двигателя

в = ?М/?щ

Величины ?М_* и ?n_* находим из построения в соответствии.

?М = М_НОМ • ?М_* = 204•0,25 = 51 Н•м

?n = ?n_* •n_НОМ = 0,18•1500 = 270

?щ = ?n/9,95 = 270/9,95 = 27.1

в = ?М/?щ = 51/27,1 =1.882

Предположим, требуется рассчитать сопротивление пускового резистора для двигателя, управляемого по схеме рис. 1.

Обозначим соответственно контакторам ускорения сопротивления ступеней резистора через r₁, r₂, r₃ и полные сопротивления цепи, включая якорь двигателя, через R₁,R₂, R₃.

Построим вначале естественную характеристику по двум точкам: - точка а и .

Рис 1

Затем приступаем к построению искусственных харак-теристик, для которых точка а, соответствующая идеаль-ному холостому ходу, является общей.

Поскольку число ступеней пускового резистора задано, то рассматриваемый случай соответствует первому условию. В зависимости от режима пуска (нормальный или форсированный) следует задаваться или моментами переключений, на 10--20 % большими статического, или максимально допустимыми пиками момента.

Предположим, задан форсированный режим, тогда задаемся пиками момента М.

Далее предположительно задаемся моментами переключения М₁ в расчете, что для принятого значения М_а получится требуемое по заданию число ступеней с одинаковыми пиковыми и переключающими моментами. Если при построении это окажется так, то значения переключающих моментов приняты правильно.

В противном случае приходится задаваться другим значением переключающих моментов и так до тех пор, пока не получится, как показано на рис. 2.

Рис. 2

Асинхронный двигатель

Рис.3

Двигатель всегда пускается вхолостую при расцепленной муфте, преодолевая только трение в редукторе. Ориентировочно можно полагать, что статический момент холостого хода составляет 0,10,2 номинального момента. Учитывая, что при пуске двигатель должен развернуть маховик, и не желая получить слишком большое время ускорения, которое может оказаться больше максимальной выдержки времени применяемых маятниковых реле, зададимся не переключающими, а пиковыми 1,5-кратными моментами. Считая число ступеней т = 3 (см. рисунок), пики момента и скольжение при номинальном моменте ввиду наличия постоянно включенной секции 5 = 0,1 по (4.8) определяем отношение пиковых моментов к переключающим:

Моменты переключения получим:

т. е. значительно больше статического при пуске двигателя. Сопротивление постоянно включенной секции резистора определится:

Номинальное сопротивление в цепи ротора:

R_2Н = Е_РH/I_РН = 166/43 = 3.86 Ом

Критическое скольжение:

Сопротивления ступеней найдутся по (4.6), где вместо внутрен-него активного сопротивления цепи ротора нужно подставлять пол-ное активное сопротивление цепи ротора

;

;

Ом

Ом

Ом

Определим жесткость системы:

в = ?М/?щ.

М_НОМ = Р_НОМ•9550/n_НОМ = 11•9550/950 = 110 Н•м

?М = М_НОМ • ?М_* = 110•0,3 = 33;

?n = ?n_* •n_НОМ = 0,2•950 = 190

?щ = ?n/9,95 = 190/9,95 = 19

в = ?М/?щ = 33/19 = 1.737

Рис.4

Контрольная работа 2

Задача 1

Рассчитайте и постройте механическую характеристику Мс (щ) вентилятора с учетом моментов потерь в двигателе ДМдв и механизме ДМм. Варианты заданий представлены в таблице 1

Таблица 1

Решение

Основой решения является уравнение вида:

М_с(w) = М_р.о. (w) + DМ_дв +DМ_м,

где М_р.о. = кЧ wⁿ - момент, создаваемый рабочим органом.

Подставим значение:

М_р.о. (w)= кЧ wⁿ = w²

По условию:

DМ_дв = 20 Нм

DМ_М = 10 Нм

Введя базовые значения номинальной частоты вращения w_в.н. и номинального момента М_в.н., нетрудно преобразовать уравнение (1) к виду

Номинальный момент механизма может быть получен с помощью данных, приведенных в таблице 1:

М_В.Н.=Р_В.Н./w_В.Н.=30000/105=285,7 Нм

График построим в абсолютных единицах (рис.1).

Рис.1 Характеристика момента

Задача 2

Приведите к валу двигателя подъемного механизма момент статической нагрузки Мўс и момент инерции J1ў. При этом известны: частоты вращения двигателя w₁ и барабана w_н; линейная скорость подъема груза V_м; моменты инерции двигателя J₁ и барабана J_м; масса линейного перемещающегося груза m; момент, созданный грузом на барабане М_с и к.п.д. механизма h. Изобразите расчетную механическую схему.

Таблица 1

Решение

Приведенный к валу двигателя момент статической нагрузки при работе на подъем может быть получен с помощью выражения:

M_C`=M_C/i*з=25/15*0.9=1.852 Нм

Где i=w₁/w_м = 157/10.5 = 15 - передаточное число механизма.

При работе на спуск следует пользоваться выражением:

M_C`=M_C*з /i =25*0.9/15=1.5 Нм

Для приведения к валу двигателя момента инерции служит выражение:

Рис.1. Кинематическая схема механической части электропривода подъемной лебедки. На кинематической схеме: 1. двигатель 2. тормоз 3 и 7 - соединительные муфты 4 редуктор 5 и 6 - шестерни редуктора 6 барабан 7 канат 8 крюк 9 груз

Задача 3

Используя номинальные и каталожные данные определите ток I_к.з. и момент М_к.з. короткого замыкания. Постройте графики электромеханической и механической характеристик.

Таблица 1

Решение

Ток короткого замыкания прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению якорной цепи:

а момент кроме того пропорционален потоку:

М_кз=I_кз*с=440*1,219=536.4 Нм

где конструктивный коэффициент, пропорциональный потоку с=к·Ф:

Графики могут быть построены по двум точкам: номинальному режиму и режиму короткого замыкания.

Рис.2 Электромеханическая характеристика

Рис.3 Механическая характеристика

Задача 4

По заданным точкам механической характеристики определите сопротивление якорной цепи двигателя постоянного тока независимого возбуждения. Постройте графики этих характеристик.

Таблица 1

Решение

Определяется модуль жесткости механической характеристики по выражению:

затем на основании этого же выражения определяется частота вращения идеального холостого хода:

Находится удельная э.д.с. машины

и, наконец, вычисляется сопротивление якорной цепи:

Графики могут быть построены по любым двум точкам.

Рис.4

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ключев В. П. Теория электропривода. Учебник для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1985.

2. Вешеневский С. Н. Характеристики двигателей в электроприводе. Изд. 6-е, исправленное. - М.: Энергия, 1977.