Лабораторная работа № 13Расчет рабочих характеристикмашины постоянного тока

⇐ ПредыдущаяСтр 16 из 28Следующая ⇒

Цель работы: приобрести практические навыки расчета рабочих характеристикмашины постоянного тока при работе в двигательном и генераторном режимах.

Формируемые компетенции:способность рассчитывать режимы работы объектов профессиональной деятельности (ПК-6).

Теоретическая часть

Электрической машиной постоянного тока принято считать машину¸ которая генерирует в сеть или потребляет из нее постоянный ток. Работа машины постоянного тока¸ как и машин переменного тока¸ основана на законе электромагнитной индукции. Устройство машины постоянного тока подобно устройству обращенной синхронной машины¸ у которой неподвижная часть – индуктор – создает основной магнитный поток Фв¸ а в находящимся внутри якоре происходит процесс электромеханического преобразования энергии: электрической в механическую (двигатель) или обратно – механическую в электрическую (генератор).

Под механической характеристикой двигателя принято понимать зависимость его скорости вращения от момента нагрузки

Механические характеристики машины с независимым возбуждением при различных сопротивлениях в якорной цепи показаны на рис. 13.1.¸механические характеристики при различных потоках представлены на рис. 13.2. а.¸ а при различных напряжениях на якоре – на рис.13.2.б.

Рисунок 13.1 – Механические характеристики машины с независимым возбуждением при различных сопротивлениях в якорной цепи.

Рисунок 13.1 – Механические характеристики при различных потоках (а).¸ а при различных напряжениях на якоре (б).

Вид этих характеристик определяет и область их использования при регулировании скорости вращения двигателя постоянного тока: в области скоростей¸ меньших номинальной используется регулирование напряжения на якоре¸ а в области больших – уменьшение магнитного потока машины.

Рабочие характеристики двигателя постоянного тока представляют собой зависимости момента¸ скорости вращения¸ тока якоря и коэффициента полезного действия от выходной мощности двигателя. Качественный вид этих характеристик для двигателей с параллельным возбуждением представлен на рис. 13.3.

Рисунок 13.3 – Качественный вид этих характеристик для двигателей с параллельным возбуждением

Перечень используемого оборудования

Для проведения лабораторной работы используется персональный компьютер (ПЭВМ) с установленным программным пакетом MatlabSimulink.

Указания по порядку выполнения работы

Виртуальная лабораторная установка представлена на рис. 13.4.

Рисунок 13.4 – Модель для исследования машины постоянного тока с независимым возбуждением

Онавключаетисточникипостоянногонапряжения(V1 - дляпитанияякорямашины, V2 - дляпитанияобмоткивозбужденияизбиблиотекиPowerSystemBlockset/ElectncalSources), блокMomentдлязаданиямоментанагрузки (блокConstantизбиблиотекиSimulink/Sources), самумашинупостоянноготока (блокDCMachineизбиблиотекиPowerSystemBlockset/Machines), блокдляизмеренияпеременныхсостояниямашиныDisplayиосциллографScopeдлявизуальногонаблюденияпроцессовизбиблиотекиSimulink/Sinks.

Цепь якоря и цепь возбуждения видны из графического начертания блока. На вход TL подается момент нагрузки, выход m предназначен для измерения и наблюдения переменных состояния машины в следующей последовательности: угловая скорость (рад/с), ток якоря в (А), ток возбуждения (А), электромагнитный момент (Нм).

В полях настройки машины задаются:

· параметры обмотки якоря — Ra (Ом), La (Гн);

· параметры обмотки возбуждения — Rf(Ом), Lf (Гн);

· коэффициент Laf,

· суммарный момент инерции машины и нагрузки — J (кГм²). Следует подчеркнуть, что параметры {Lf, J) важны при исследовании переходных процессов. На установившиеся режимы они не влияют;

· коэффициент вязкого трения — (Нм-с);

· коэффициент сухого трения — (Нм),

· начальная скорость.

Взаимная индуктивность между обмотками возбуждения и якоря определяется из выражений:

(13.1)

Индуктивность обмотки при исследовании установившихся процессов может быть принятой близкой к нулю. При исследовании переходных процессов значение для машин обычного исполнения выбирается из неравенства:

(13.2)

Момент инерции для двигателей обычного исполнения определяется из неравенства

(13.3)

Момент сухого трения и коэффициент вязкого трения определяются из следующих соображений. Общие механические потери для машин обычного исполнения составляют . Кроме того эти потери равны . Если считать, что потери на трение и вентиляционные потери приблизительно равны, то

(13.4)

Паспортные параметры машин постоянного тока приведены в таблице 13.1.

Таблица 13.1. Паспортные параметры машин постоянного тока

Тип двигателя	[кВт]	[В]	[об/мин]	[%]	[Ом]	[Ом]	[мГн]
1	2	3	4	5	6	7	8
2ПН-0.17 2ПН-0.25 2ПН-0.37 2ПН-0.71 2ПН-1.0	0,17 0,25 0,37 0,71 1	220 220 220 220 220	750 1120 1500 2360 3000	48,5 57 61,5 70 72,5	27,2 15,47 10,61 3,99 2,52	162 612 612 123 92	514 297 190 70 48

1. Для заданной преподавателем машины рассчитать значение параметров и заполнить поля окна настройки параметров машины.

2. Задать параметры моделирования.

3. При снятии характеристик в окне настройки блока Moment последовательно задаются значения момента от 0 до 1,2 с шагом . Для каждогозначения момента осуществляется моделирование и заполняется таблица 13.2 измеренных и рассчитанных значений.