Расчет механических характеристик двигателя независимого возбуждения
Для расчета и построения естественной или искусственной механической характеристики ДНВ достаточно знать координаты 2-х точек, поскольку теоретически его механические характеристики являются прямыми линиями. Эти 2 точки могут быть любыми. Однако построение естественной характеристики удобно производить по точкам, одна из которых соответствует координатам ω=ω0, М=0, а другая координатам, ω=ωН, М=МН.
Для нахождения этих точек необходимо знать паспортные данные двигателя и сопротивление обмотки якоря в нагретом состоянии (чаще при t=75°С).
Скорость ω0 определяется исходя из следующего:
Если RЯ неизвестно, его можно ориентировочно определять по потерям в меди, исходя из известного положения, что при нагрузке, соответствующей максимальному КПД переменные потери равны постоянным. Поскольку вблизи максимума КПД меняется мало, можно считать, что он максимален при номинальной нагрузке, т.е. при РН.
Полные потери при номинальной нагрузке
.
Номинальные потери в меди в этом случае равны половине полных потерь
. Отсюда
Для генератора
.
Для двигателей последовательного возбуждения:
Для краново-металлургических двигателей смешанного возбуждения
.
Номинальный момент двигателя
.
Искусственная характеристика, соответствующая введению в цепь якоря добавочного сопротивления, рассчитывается и строится также по двум точкам с координатами: ω=ω0; М=0; ω=ωИ, М=МН. Скорость ωИ определяется как
|
|
|
или 
Механическая характеристика может быть рассчитана и построена по точкам с координатами:
ω=ω0; М=0; ω=0; 
.
Расчет сопротивлений для якорной цепи ДНВ
Сопротивления, вводимые в якорную цепь ДНВ, могут быть пусковыми, тормозными и регулировочными. Рассмотрим методику расчета пусковых сопротивлений, которые вводятся для ограничения пускового тока.
При пуске двигателя его ЭДС=0 и пусковой ток определяется только приложенным напряжением и сопротивлением якорной цепи.
Без добавочного сопротивления он может превышать номинальный ток в 10÷20 раз, что недопустимо по условиям коммутации. При пуске с добавочным сопротивлением двигатель работает последовательно на ряде характеристик (рис. 3.4.1) с постепенно уменьшающейся крутизной. Чем больше ступеней пускового реостата, тем плавнее разгон. Обычно их число их не более 3÷5.
Необходимую величину Rдоб, можно найти из уравнения механической характеристики или непосредственно из графика, т.е. пусковой диаграммы (рис. 3.4.1). Из нее видно, что отрезок «аb» при моменте М1 есть падение скорости двигателя при отсутствии добавочного сопротивления в цепи якоря, а отрезок «ае» соответствует падению скорости при введении добавочного сопротивления в момент пуска двигателя, т.е. ω=0.
|
|
|
Отсюда следует, что эти отрезки в некотором масштабе характеризуют сопротивление якорной цепи, т.е. «ab» определяет сопротивление обмотки якоря, а отрезок «ае» – сопротивление (полное) якорной цепи при пуске двигателя в ход.
При расчете сначала определяется полное сопротивление 
, а затем производится разбивка на секции, чтобы двигатель работал на правильной пусковой диаграмме.
Расчет может быть графическим и аналитическим.
При графическом расчете строится пусковая диаграмма, т.е. характеристики 
или 
, на которых двигатель должен работать в процессе пуска. Воспользуемся зависимостями .
Сначала по паспортным данным двигателя строится естественная характеристика. По оси абсцисс откладываются значения пускового тока IЯ1, тока переключения IЯ2 и тока статической нагрузки IС. Значения этих токов (соответственно моментов) берутся в пределах 
; 
или 
.
Соединив т. «е» с т. ω0, получим пусковую характеристику при работе с полным добавочным сопротивлением. Т.к. ток 
, двигатель начнет разгоняться, а ток якоря будет уменьшаться. По достижении им значения IЯ2, часть сопротивления отключается, ток скачком возрастает до значения IЯ1 и двигатель переходит для работы на новую характеристику (от т. d), на которой он будет работать до т. «f», где выключается следующая ступень пускового реостата и т.д. до выхода на естественную характеристику в т. «b». Если это не получится, необходимо изменить значение тока IЯ2 и выполнить построение пусковой диаграммы заново таким образом, чтобы переход с последней пусковой характеристики на естественную произошел именно при токе IЯ1, т.е. в т. «b». Диаграмма должна быть равномерной, иначе настроить отключающую аппаратуру будет затруднительно.
|
|
|
Если сопротивление якорной цепи при пуске Rm (см. схему включения сопротивлений на рис. 3.4.3), на 2-й характеристике Rm-1 и т.д., то сопротивлению Rm на пусковой диаграмме соответствует отрезок «ае», сопротивлению Rm-1 – отрезок «ad» и т.д. Отключаемым на каждой ступени сопротивлениям соответствуют отрезки de, cd, bc. Масштаб сопротивлений во избежание больших погрешностей удобнее находить по отрезку «ае». Этому отрезку соответствует
.
Наиболее прост и нагляден графический расчет пусковых сопротивлений в относительных единицах.
|
|
|
При этом аналогично рассмотренному выше задаются значениями пускового и переключающего моментов µ1, µ2 или токов i1 и i2 и строится пусковая диаграмма.
Затем из точки, соответствующей моменту µ1=1 проводится вертикаль. Отрезки ее между прямой, соответствующей ν=1 и каждой данной механической характеристикой (рис. 3.4.4) дадут значения полного сопротивления якорной цепи на каждой ступени (в относительных единицах). Например, полное сопротивление цепи якоря при пуске ρm, соответствует отрезку «ae». Отрезки между соседними характеристиками при µ=1, дадут величины отключаемого сопротивления на каждой ступени. Величины сопротивления в Омах будут 
, где RH – номинальное сопротивление двигателя.
С целью получения расчетных соотношений для аналитического, т.е. более точного, расчета пусковых сопротивлений, напишем выражение для скорости ω1 исходя из 1-й и 2-й реостатных характеристик.
, откуда
.
Написав аналогично выражения для скоростей ω2, ω3 и т.д. получим ряд равенств:
………………………..
Перемножив правые и левые части этих соотношений и сокращая общие множители, получим:
Это означает, что при правильно рассчитанной пусковой диаграмме имеют место соотношения
.
Обозначив отношение 
через λ, получим 
или 
.
При заданной кратности пусковых моментов (или токов) число пусковых ступеней будет равно:
.
Для расчета пусковых сопротивлений определяют сначала 
. Затем задаются величиной λ и находят число ступеней m. Если оно получается дробным, его округляют до целого числа и находят новое значение 
, пользуясь которым рассчитывают полные сопротивления на каждой ступени:
……………………….
Величины сопротивлений, отключаемых на каждой ступени находятся как разность полных сопротивлений:
……………………………………
Величины λ и m могут быть представлены и иначе. Т.к. при Ф=const, 
, то выражая сопротивления в относительных единицах, получим:
,т.к.
и 
Порядок расчета сопротивлений аналогичен вышеизложенному.
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 371; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!