Лекції по електромеханічним пристроям комп'ютеризованих систем - файл n7.doc

Лекції по електромеханічним пристроям комп'ютеризованих систем
скачать (471.1 kb.)
Доступные файлы (8):
n1.doc557kb.20.12.2008 03:08скачать
n2.doc206kb.11.04.2004 00:13скачать
n3.doc297kb.02.06.2004 11:01скачать
n4.doc267kb.11.04.2004 00:23скачать
n5.doc244kb.11.04.2004 01:21скачать
n6.doc283kb.11.04.2004 00:18скачать
n7.doc299kb.11.04.2004 01:19скачать
n8.doc254kb.11.04.2004 01:23скачать

n7.doc

Завдання 3.2.1.По характеристиці холостого ходу розрахувати та пояснити характеристики генератора незалежного збудження: зовнішню характеристику, регулюючу характеристику, навантажувальну характеристику. Основні дані генератора наведені нижче.

(В); (А); (Ом); (Об/хв).

Характеристика холостого ходу генератора розраховується по формулі

,

де = 0,05ІН - струм збудження, який забезпечує на характеристиці холостого ходу Е=UH.

Внутрішня ЕРС генератора, яка потрібна для забезпечення номінальної напруги при номінальному завантаженні,

.

Реакцію якоря у масштабі струму збудження прийняти рівною .

Скласти програму у графічному режимі ЕОМ. Вивести на екран характеристику холостого ходу генератора. Зовнішню, регулюючу та навантажувальну характеристики виводити на екран поступово з затримкою по часу, з показом тільки останнього характеристичного трикутника.



Завдання 3.3.1. Скласти програму вмикнення на паралельну роботу генератора постійного струму паралельного (змішаного ) збудження до іншого працюючого аналогичного генератора або до мережі з стабільною номінальною напругою. Програму скласти у графічному режимі ЕОМ. Вивести на екран електричну схему генератора, рубільники вмикнення на паралельну роботу; лічильники напруги, струму збудження, частоти обертів. Дозвіл на вмикнення на паралельну роботу надавати при різниці напруг генераторів не більше 10 В. Вмикнення на паралельну роботу виконує або оператор відповідною кнопкою, або автоматичний пристрій. Врахувати наявність постійної часу у нарощуванні струму збудження та частоти обертів.

Завдання 4.8.1.Розрахунок характеристик двигуна постійного струму.

Данну роботу доцільно розбити на чотири заняття:

1.Розрахунок механічних характеристик двигуна постійного струму паралельного та незалежного збудження.

2.Моделювання перехідних процесів двигуна постійного струму паралельного та незалежного збудження.

3.Розрахунок механічних характеристик двигуна постійного струму послідовного збудження.


4.Розрахунок пускових резисторів (в. і. Дяків, с.50-55).

5.Розрахунок гальмових резисторів.

В усіх перших чотирох завданнях використовуються однакові розраховані індивідуальні для кожного студента параметри. Тому відбувається захист робіт студентами після завершення четвертого завдання.

Завдання 4.8.2.Розрахунок механічних характеристик двигуна постійного струму паралельного та незалежного збудження.

Розрахуємо параметри двигуна постійного струму паралельного та незалежного збудження.

Примітка: звичайно частота обертів та потужність ЕМ вказується у державних стандартах і не можуть порушуватись без обгрунтованих причин. У даному випадку ці вимоги стандарту порушуються внаслідок учбового характеру завдання та необхідності надавати індивідуальне завдання кожному студенту ( у наведених нижче даних N- порядковий номер студента у групі).

1.- номінальна напруга, В.

2.- частота обертів холостого ходу, об/хв. Тут N- порядковий номер студента у групі.

3.- номінальний струм якоря, А.

4.- ККД ЕМ.

5. - активний опір якоря, Ом. Можна також використовувати формулу .

6. - номінальний електромагнітний момент ЕМ, Нм.

7.; - постійні величини для двигуна паралельного та незалежного збудження, В/(об/хв), Нм/А.

8. - кількість полюсів.

9.- номінальний струм збудження, А.

10.Параметри, які використовуються для моделювання перехідних процесів:

- момент інерції двигуна сумісно з приводним механізмом, кгм2. Тут g = 9,81 – прискорення вільного падіння, м/с2 .

активний опір обмотки збудження, Ом.

- індуктивність обмотки збудження, Гн. Тут - постійна часу обмотки збудження за формулою Жюільяра, сек.

- індуктивність обмотки якоря, Гн.

11. Розрахунок статичних механічних характеристик електричного двигуна постійного струму виконується по формулі

; ; ; . (1)

По формулі (1) для диапазона розрахувати механичні характеристики двигуна постійного струму паралельного (незалежного) струму при зміні:

=; =; =;

=; =; =.

Завдання 4.8.3.Моделювання перехідних процесів двигуна постійного струму паралельного та незалежного збудження.

Диференційні рівняння для моделювання перехідних процесів двигуна постійного струму мають вигляд

; ,

де -індуктивність ланцюга якоря (по формулі Уманського), Гн;

2р=4 – кількість головних полюсів;

- момент інерції, кгм2.

Скласти програму для розрахунку на ЕОМ перехідних процесів в ЕМ при ії пуску для природної механічної харакиеристики і у випадку . Отримати значення індуктивності , яка забезпечить при пуску . Визначити приблизну точку сталого режиму.

Завдання 4.8.4.Розрахунок механічних характеристик двигуна постійного струму послідовного збудження.

Розрахуємо параметри двигуна постійного струму послідовного збудження.

Примітка: звичайно частота обертів та потужність ЕМ вказується у державних стандартах і не можуть порушуватись без обгрунтованих причин. У даному випадку ці вимоги стандарту порушуються внаслідок учбового характеру завдання та необхідності надавати індивідуальне завдання кожному студенту.

1.- номінальна напруга, В.

2.- частота обертів холостого ходу, об/хв. Тут N- порядковий номер студента у групі.

3.- номінальний струм якоря, А.

4.- ККД ЕМ.

5. - активний опір якоря, Ом.

6. - номінальний електромагнітний момент ЕМ, Нм.

7.Для двигуна послідовного збудження струм збудження дорівнює струму якоря і тому можна використати рівняння (для номінального режиму):

(2)

(3)

Для опису роботи ЕМ можна використати рівняння

Вважаємо, що магнітний потік пропорційний струму ланцюга якоря звідки , або

.

Тату враховано, що ==; .

Для розрахунку механічних характеристик використовуємо рівняння

при зміні параметрів:

1. При трьох значеннях напруги живлення U1=0,3UH; U2=0,5UH; U3=UH.

2. При трьох значеннях додаткового активного опору якоря RД1=0; RД2=6RЯ; RД3=15RЯ.

3. При двох значеннях магнітного потоку.

сЕФ1 = сЕФН; сМФ1 = сМФН;

сЕФ2 = 0,5сЕФН; сМФ2 = 0,5сМФН.


Завдання 4.8.5.Розрахунок пускових резисторів

Завдання для розрахунку характеристик двигуна постійного струму паралельного збудження:

1.Розрахувати пускові характеристики двигуна постійного струму паралельного збудження номінальною потужністю РН = N квт (отут N – порядковий номер студента в групі), UH=220 B, n=1500 про/хв, номінальний коефіцієнт корисної дії (ККД ) ?Н=0,65+0,0065N.

2.Номінальний струм двигуна (в Амперах)

.

3.Повний опір ланцюга якоря (в Омах)з врахуванням додаткових полюсів та інш. приймається або по каталозі або визначається по формулі

.

При пуску двигуна з паралельним збудженням необхідно виконати дві основних умови: не допустити надмірно великого пускового струму, небезпечного для обмотки якоря, щіткових контактів і колектора; забезпечити пусковий момент, необхідний для розгону двигуна з механізмом. Ці умови забезпечуються належним вибором пускового резистора.

Виходячи з рівняння напруг ланцюга ротора

,

(тут (В/(об/хв)); =2 = const – падіння напруги на щітках,В; - електрорушийна сила (ЕРС ) обмотки якора, В; - номінальний струм якора, А; - номінальна частота обертів, об/хв; - частота обертів, об/хв) при нерухомому якорі (n=0) індукована в обмотці якоря ЕРС дорівнює нулю, тому при пуску двигуна без пускового опору (RП=0) струм в обмотці якоря

.

Тому що опір якоря в машинах постійного струму складає десяті і навіть соті частки ома, то у випадку безпосереднього пуску двигуна в хід при повній напрузі мережі струм якоря буде неприпустимо великим. Тому пуск двигуна шляхом включення якоря на повну напругу мережі застосовується тільки для двигунів малої потужності, що мають порівняно великий внутрішній опір.

При пуску двигуна в хід, струм у ланцюзі якоря обмежують включенням у ланцюг якоря пускового опору RП. При цих умовах струм ланцюга якора



В міру збільшення частоти обертання якора опір пускового резистора (рис.1) варто зменшити, тому що буде зростати ЕРС , яка індуктується в якорі. Зниженням опору резистора RП при пуску, а також належним вибором його значення домагаються того, що пусковий струм і пусковий момент двигуна за час пуску коливаються в заданих межах, забезпечуючи необхідні умови розгону виконавчого механізму.

Розраховують пускові резистори R1, R2, R3 (рис.1) двома методами: графічним і аналітичним.


n0

n

При графічному розрахунку пускового резистора будують пускову діаграму (рис. 2). По горзонтальній осі відкладають пускові моменти (або струми): максимальний М1(11} і мінімальний або перемикаючий М22) моменти двигуна наприкінці розгону на кожній зі ступіней опору. Моменти М1(11) і М22) для двигунів постійного струму звичайно приймають:

М1 = (2,0…2,5)Мн; І1 = (2,0…2,5)Ін;

М2= (1,1…1,2)Мн; І2= (1,1…1,2)Ін,

де МН, Ін — номінальний момент і струм двигуна, що у даному випадку приймаються рівними навантажувальному Мс, тобто МН = МС; Ін = Іс.

На вертикальній осі у визначеному масштабі відкладають частоту ідеального холостого ходу n0, яку можна визначити по формулі

, або .

З крапки, що відповідає номінальному моменту МН, проводять перпендикуляр МН,, відкладають на ньому в масштабі частоту обертання якоря nH і одержують крапку б (рис.2).

З'єднуючи прямої крапку б із крапкою ідеального холостого ходу , одержують природну механічну характеристику двигуна “п0 –б-7”.

Відрізок “а-б” між горизонтальної прямою “n0 –a” і природною механічною характеристикою “п0 –б-7” відповідає опору якоря RЯ.

Масштаб для опорів (Ом/мм)

,

де аб — відрізок прямої, що відповідає опору якор RЯ.
Пряма “n0- д – 2 – 1” буде першою штучною характеристикою, що відповідає повному опору резисторів (RЯ + R1 + R2 + R3). З крапки 1 починається розгін двигуна. При досягненні двигуном перемикаючого моменту М2 в точці 2 першу секцію резистора R1 вимикають, що зобразиться горизонталлю 2-3, проведеною через крапку 2. На перетинанні цієї горизонталі з перпендикуляром “М1 –7знаходиться точка 3 другої штучної механічної характеристики, яка зображується прямою “n0 –г – 4 - 3”.

Відрізок гд у масштабі опорів і дає опір першої секції резистора R1. Подальша побудова характеристик ясна з рис.2. Відрізки дг, гв, вб, ба відповідають опору окремих секцій пускового резистора та якора (R1 + R2 + R3+RЯ) в порядку їхнього вимкнення (опір RЯ неможливо вимкнути).

Якщо при побудові виявиться, що остання горизонталь 6, 7 не перетинає природну характеристику в точці 7, то необхідно трохи змінити значення моменту М22) і повторити побудову.

Якщо момент опору MO=MH, то відповідна стала швидкість обертання двигуна постійного струму при введенні опорів R1, R2, R3 відповідає відрізкам “МН-д”, “МН-г”, “МН-в”. Це може бути використано для регулювання швидкості двигуна, якщо резистори пускового реостата (R1, R2, R3) розраховані у тепловому відношенні на постійне (не лише на час пуску) пропускання струму ІН. При цьому сам двигун повинен мати незалежну вентиляцію, внаслідок чого умови його охолодження не змінюються зі зменшенням частоти обертів; у іншому разі треба враховувати зменшення припустимого струму якора зі зменшенням частоти обертів двигуна до 40..50% від номінального значення. Якщо навести будь-яку іншу характеристику опору на валу двигуна (вентиляторну, або іншу) то точки перетину цієї характеристики з механічними характеристиками двигуна дасть сталу частоту обертів при регулюванні частоти обертів двигуна. Вентиляторну характеристику опору можна розрахувати по формулі

.

При аналітичному розрахунку необхідно пам'ятати, що кількість пускових ступіней прискорення для двигунів малої потужності (до 10 квт) дорівнює m=1 — 2, для двигунів середньої потужності (до 50 квт) — m=2 — 3, а для двигунів більшої потужності — m=3 — 4.

Якщо число ступіней невідомо, то їх кількість можна визначити по формулі

,

де т — число ступіней пускового резистора; І1 — максимальний пусковий струм електродвигуна; - відношення максимального пускового струму до перемикаючого.

Якщо т виходить дробовим, змінюють І1 або І2 так, щоб вийшло ціле число т.

Якщо кількість ступіней резистора т відома, то відношення можна визначити по формулах:

для нормального режиму пуску (при рідких пусках) задаємося струмом переключення І22) і розраховуємо

;

для форсованого режиму пуску (для напружено працюючих приводів з великою кількістю включень у годину) задаємося максимальним струмом І1 (M1) і розраховуємо



Опір окремих ступіней визначають у такий спосіб:

; ;

і т.д.
Опір секцій пускового реостата

;

і т.д.

Завдання 4.8.6.Гальмові резистори

Генераторний гальмовий режим з віддачею енергії в мережу має місце, якщо на вал двигуна одночасно діють моменти двигуна і механізму. Якщо момент механізму компенсує момент холостого ходу (терття), то електродвигун спочатку досягає частоти обертання ідеального холостого ходу п0, а при подальшому прискоренні частота обертання стає більше за п0.
Відповідно ЕРС перевищить напруг мережі і струм можна визначити по формулі


де RA=RЯ+RД — повний опір якірного ланцюга; RД – опір додаткового тормозного резистора; n – задана частота обертів при гальмуванні (n>n0).

Струм буде мати напрямок, зворотний напрямку струму при режимі двигуна, що відповідає віддачі струму й енергії в мережу. Момент М буде також мати зворотній напрямок і бути гальмовим моментом. Такий режим роботи спостерігається, наприклад, при включении кранового електродвигуна на спуск вантажу, коли під впливом моменту навантаження, що діє у сторону спуска, частота обертання електродвигуна може перевищити частоту обертання холостого ходу. Величина опору додаткового резистора RД у цьому режимі вводиться в ланцюг якоря для одержання бажаної частоти обертів при заданому моменті на валу машини.

Для одержання частоти гальмування nт при заданому гальмовому струмі Iт,чи гальмовому моменті МТ опір додаткового резистора в ланцюзі якоря RД визначиться вираженням

.
Гальмовий режим противключенния застосовується в підйомно-транспортних пристроях, коли электродвигун, включений на підйом, унаслідок того що його момент менше моменту вантажу, обертається на спуск.

Режим противовключения застосовується також для швидкого гальмування і реверсування електродвигунів, що досягається зміною полярності або на якоря або на обмотці збудження.

Гальмовий момент МТ чи струм ІТ регулюють введеням додаткового резистора RД у ланцюг якоря, опір якого визначають з вираження
.

Гальмовий момент МТ або струм Іт звичайно приймають не більш (2…3)МН .

У режимі динамічного гальмування якірна обмотка електродвигуна відключається від мережі і замикається
на гальмовий резистор RД, а обмотка збудження залишається вмикненою в мережу. У цьому випадку в якорі, що обертається по інерції, як і раніше индуцируется ЕРС ( — Е), і струм — створює гальмовий момент МT, де RAповний опір якірного ланцюга.

Для визначення опору додаткового резистора RД необхідно задатися максимальним гальмовим моментом МТ або струмом ІТ, які звичайно приймають не більш за (2…3)МН або (2…3)ІН:

,

де nT – частота обертів двигуна у початку гальмування.



Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации