Міністерство освіти і науки Російської федерації Саратовський державний технічний університет Балаковської інститут, техніки, технології та управління
РОЗРАХУНОК ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГУНА
ПОСТІЙНОГО СТРУМУ І АСИНХРОННОГО ДВИГУНА
Схвалено редакційно-видавничим радою Балаковского інституту техніки,
технології та управління
У сталому режимі роботи, коли розвивається двигуном момент на його валу дорівнює наведеним моменту навантаження, двигун характеризується статичними характеристиками. При цьому розглядаються механічні та електромеханічні характеристики. Механічною характеристикою називається залежність кутової швидкості (частоти обертання) від моменту, а електромеханічної - та ж залежність, але від струму. При цьому вони можуть бути як штучні, так і природні. Механічна характеристика дає уявлення про характер і ступінь зміни частоти обертання двигуна від його механічного навантаження.
Метою роботи є освоєння методів побудови природних і штучних характеристик для двигуна постійного струму незалежного (ДПТ НВ) і послідовного збудження (ДПТ ПВ), а також асинхронного двигуна (АД).
ОСНОВНІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ
Розрахунок характеристик двигуна постійного струму незалежного збудження
Механічні характеристики - залежність частоти обертання n або кутової швидкості ω від електромагнітного моменту двигуна n = f (M) або ω = f (M) при незмінних значеннях інших параметрів, здатних впливати на частоту обертання і величину моменту двигуна (напруга живлення, величини струму і так далі). У тому випадку, якщо будується залежність частоти обертання (кутової швидкості) від струму n = f (I Я) (ω = f (I Я)), характеристика називається електромеханічної. Кутова швидкість ω (с -1) і частота обертання n (об / хв) пов'язані виразом:
Розрахунок характеристик двигуна постійного струму послідовного збудження
На відміну від ДПТ НВ, у якого обмотка збудження включається незалежно від обмотки якоря, в двигуні постійного струму послідовного збудження (ДПТ ПВ) обмотка збудження включається в ланцюг якоря і потік всієї машини визначається струмом якоря. Характеристики такого двигуна визначаються кривої намагнічування машини і мають вигляд кривої. Особливості характеристики:
1. Механічна характеристика не перетинає вісь координат, так як при відсутності навантаження двигуна частота обертання зростає необмежено. З тієї причини не допускається робота при навантаженні M≤0,25M Н.
2. При малих навантаженнях частота обертання значна (характеристика м'яка). При навантаженнях близьких до номінальної, характеристика стає більш жорсткою (пологої). Пояснюється це тим, що при струмі навантаження I Я ≥0,8I ЯН магнітна система насичується і магнітний потік збудження залишається практично незмінним.
Для побудови природної характеристики n = f (M) ДПТ ПВ по універсальним характеристикам надходять у такий спосіб:
1. Визначають фактичні номінальні значення струму I Я (A), моменту M (Н · м) і частоти обертання n об / хв.
2. Задаються поруч відносних значень струму навантаження і по універсальної характеристиці визначають відносні значення моменту М * і частоти n *.
3. Будують природну механічну характеристику, перерахувавши через номінальне і відносне значення необхідних параметрів з метою визначення поточних.
Розрахунок характеристик асинхронного двигуна
Для асинхронного двигуна (АД) важливою характеристикою є залежність моменту двигуна М від ковзання s (M = f (s)). Дану характеристику будують з використанням уточненої формули Клосса:
ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ
1. Показати теоретичні відомості про ДПТ НВ (незалежного збудження): основні поняття, схему включення, основні співвідношення і способи регулювання частоти обертання на підставі даних методичних вказівок і додаткових джерел. Згідно приклад і варіантів, виконати завдання 1 з побудови природних і штучних характеристик ДПТ НВ.
2. Показати теоретичні відомості про ДПТ ПВ (послідовного збудження): основні поняття, схему включення, основні співвідношення і способи регулювання частоти обертання на підставі даних методичних вказівок і додаткових джерел. Згідно приклад і варіантів, виконати завдання 2 з побудови природних і штучних характеристик ДПТ ПВ.
3. Показати теоретичні відомості про АТ: основні поняття, схему включення, основні співвідношення і способи регулювання частоти обертання на підставі даних методичних вказівок і додаткових джерел. Згідно приклад і варіантів, виконати завдання 3 з побудови механічної характеристики АД з короткозамкненим ротором.
ПРИКЛАД ВИКОНАННЯ ЗАВДАННЯ
Завдання 1. Двигун МІ-41 з електромагнітним незалежним збудженням має наступні номінальні паспортні дані:
- напруга U Н = 110 В;
- потужність Р Н = 0,76 кВт;
- частота обертання n Н = 1000об / хв;
- струм ланцюга якоря I ЯH = 9,0 А
Потрібно 1. Побудувати природну механічну характеристику.
2. Визначити опір резистора r ДОБ. яке слід вклю-
чить в ланцюг якоря, щоб при номінальному моменті навантаження M Н частота обертання була в два рази меншою за номінальну (n / Н = 0,5 · n Н).
3. Розрахувати координати, необхідні для побудови штучної механічної характеристики ДПТ НВ, якщо зовнішнє опір в ланцюзі якоря в два рази менше, розрахованого раніше (r //).
Рішення 1. Для побудови природної характеристики виконаємо следую-
щие розрахунки. Опір якірного ланцюга згідно (6):
R Я ≈ 0,5 110 (1 - 0,8) = 1,22 Ом. 9,0
Номінальна кутова швидкість згідно (1):
ω = π × 1000 = 104,72 с -1.
Коефіцієнт моменту згідно (7):
Номінальний електромагнітний момент згідно (9):
М Н = 0,946 × 9,0 = 8,514.
Побудуємо природну механічну характеристику по двох точках (графік 1 на рис.1):
- точці холостого ходу ω = ω 0 = 116,28 с -1 (або n 0 = 1110 об / хв), M = 0;
- точці номінального режиму ω Н = 104,74 с -1 (або n Н = 1000 об / хв),
2. Розрахуємо необхідну частоту обертання, з якої повинен обертатися двигун при номінальному моменті при додаванні в ланцюг якоря додаткового опору
n Н / = 0,5 × n Н = 0,5 × 1000 = 500 об / хв.
При переході до кутової швидкості маємо:
ω Н / = π × n Н / = π × 500 = 52,36 с -1. 30 30
Опір резистора r ДОБ. яке відповідає необхідній штучної механічної характеристиці, розраховується за формулою: