Исследование машины постоянного тока с последова-тельным возбуждением

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 30 Сентября 2013 в 12:43, курсовая работа

Краткое описание

Для угловой характеристики необходимо вычислить значения момента (Н*м) и угла (град.). Рабочие характеристики машины постоянного тока представляют собой зависимости момента M, скорости вращения n, тока якоря I и коэффициента полезного действия от выходной мощности машины P . При снятии характеристик последовательно задаемся значениями момента в заданном интервале с шагом 10 Н*м. Для каждого значения момента осуществляется моделирование и заполняется определенная таблица измеренных и рассчитанных значений.
Цель курсовой работы – исследование машины постоянного тока при работе в двигательном режиме.
Основная задача курсовой работы – снятие механических и расчет рабочих характеристик машины в двигательном режиме работы.

Содержание

Введение……………………………………………………………………… 4
1 Краткие теоретические сведения о машинах постоянного тока 4
2 Модель для исследования машин постоянного тока с последовательным
возбуждением и описание ее блоков……………………………………… 7
3 Параметры машины……………………………………………………… 7
4 Параметры источника питания…………………………………………… 8
5 Параметры моделирования………………………………………………… 8
6 Расчеты……………………………………………………………………….9
7 Механические характеристики w=f(M)………………………………… .10
8 Рабочие характеристики w, I, M, …………………… ……… 11
Заключение…………………………………………………………………… 14
Список литературы………………………………

Скачать полностью (381.19 Кб) Сколько стоит заказать работу?
Прикрепленные файлы: 1 файл

0030015_3C94E_issledovanie_mashiny_postoyannogo_toka_s_posledovatelnym_voz.doc

— 681.50 Кб (Скачать документ)

 

Федеральное агентство  по образованию

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального 

образования

Уфимский государственный авиационный  технический университет

 

Кафедра  АТП

 

% / нед

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

100

                    

90

                    

80

                    

70

                    

60

                    

50

                    

40

                    

30

                    

20

                    

10

                    

 

 

Исследование  машины постоянного тока с последовательным возбуждением


 

Пояснительная записка

 

к курсовой работе по дисциплине Электромеханические системы

 

 

 

 

 

 

 

 

Группа   АТП

Фамилия И.О.

Подпись

Дата 

Оценка

Студент

        

Консультант 

Коуров Г. Н.

      

Принял

Коуров Г. Н.

      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уфа 200?

 

Федеральное агентство по образованию


Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального

образования

«Уфимский государственный авиационный технический университет»


Кафедра  ____________

 

ЗАДАНИЕ


       на  курсовую работу по дисциплине ________________________________


Студент _______________  Группа _____________ 


Консультант ______________

 

1. Тема курсовой работы


____________________________________________________________________

2. Основное содержание:______________________________________________ ____________________________________________________


____________________________________________________________________


____________________________________________________________________


________________________________________________________________

3. Требования к оформлению

3.1. Пояснительная записка должна  быть оформлена в редакторе Microsoft Word в соответствии с требованиями _____________________________________________________________


3.2. В пояснительной записке должны  содержаться следующие разделы:


________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


3.3. Графическая часть должна содержать:__________________________________ характеристик машины постоянного тока с последовательным в возбуждением


___________________________________________________________________________________________________________________________________________


 

4. Литература: 1. Брускин Д. Э., Зорохович А. Е., Хвостов В. С. Электрические _____________________________________________________________


_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


____________________________________________________________________________________________________________________________________________________


 

 

 

 

 


Дата выдачи _____________   Дата окончания _____________

 

 

Руководитель ___________________


 

 

 

 

Содержание:

           Введение……………………………………………………………………… 4

             1 Краткие теоретические сведения о машинах постоянного тока               4

             2 Модель для исследования машин постоянного тока с последовательным

             возбуждением и описание ее блоков………………………………………   7

             3 Параметры машины………………………………………………………    7

             4 Параметры источника питания……………………………………………  8

             5 Параметры моделирования………………………………………………… 8

             6 Расчеты……………………………………………………………………….9

             7 Механические характеристики w=f(M)…………………………………   .10

             8 Рабочие характеристики w, I, M, ……………………   ……… 11

             Заключение……………………………………………………………………  14

             Список литературы…………………………………………………………….15

 

         

 

         

Изм

Лист

№ докум.

Подп
Дата

Разраб.

      

Исследование машины постоянного тока с последовательным возбуждением

Лит.

Лист

Листов

Пров.

                

Т. контр.

      

УГАТУ гр. АТП

Н. контр.

      

Утв.

      

 

 

Введение

 

            Курсовая работа состоит в  исследовании машины постоянного тока с последовательным возбуждением с использованием модели виртуальной машины, составленное с помощью программы Matlab. Для угловой характеристики необходимо вычислить значения момента (Н*м) и угла (град.). Рабочие характеристики машины постоянного тока представляют собой зависимости момента M, скорости вращения n, тока якоря I и коэффициента полезного действия от выходной мощности машины P . При снятии характеристик последовательно задаемся значениями момента в заданном интервале с шагом 10 Н*м. Для каждого значения момента осуществляется моделирование и заполняется определенная таблица измеренных и рассчитанных значений.

              Цель курсовой работы – исследование  машины постоянного тока при  работе в двигательном режиме.

              Основная задача курсовой работы  – снятие механических и расчет  рабочих характеристик машины  в двигательном режиме работы.

 

  1. Краткие теоретические сведения о машинах постоянного тока

 

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

               Электромагнитная схема машины постоянного тока приведена на рис. 1.

               Индуктор состоит из главных  полюсов (ГП), станины (ярмо) и дополнительных полюсов (ДП) (в микромашинах они, как правило, отсутствуют). Главные полюса создают основной магнитный поток в машине, для чего на них устанавливаются либо постоянные магниты (электрические машины с магнитоэлектрическим возбуждением) либо катушки возбуждения, токи которых обеспечивают требуемое значение основного магнитного потока машины. Число главных полюсов всегда четное, причем северные и южные полюса чередуются, что достигается соответствующим соединением катушек возбуждения отдельных полюсов. Мощность, потребляемая цепями возбуждения, составляет примерно 0,5 – 3,0% от номинальной мощности машины постоянного тока. Причем с увеличением мощности машины относительная величина потерь мощности на возбуждение падает. Сердечники полюсов изготовлены в виде пакета из листов электротехнической стали толщиной 0,5 – 1,0 мм. Если машина не является универсальной, т. е. магнитный поток не изменяется ни во времени, ни в пространстве, то в шихтовке ферромагнитного сердечника нет необходимости, т. к. активных потерь в сердечнике в этом случае, очевидно, нет. Крепление главных полюсов к ярму осуществляется с помощью болтов.

           

Лист

         

4

Изм

Лист

№ докум.

Подп

Дата


 

 

Рис. 1 – Электромагнитная схема машины постоянного тока

 

             Так как машина постоянного  тока является, по существу, электромеханическим преобразователем одного вида энергии в другой и работает на основании электромагнитной индукции, очевидно, необходимо чтобы хотя бы по части ее обмоток протекал переменный ток. В машине постоянного тока эту функцию выполняет якорная обмотка, которая уложена в пазы сердечника якоря, изготовленного в виде пакета из листов электротехнической стали.

              Для получения переменного тока  в обмотке якоря на валу  машины устанавливается механический коммутатор – коллекторно-щеточный узел. Якорная обмотка соединяется с коллектором, который представляет собой набор медных пластин толщиной 3 -15 мм, изолированных друг от друга непроводящими ток прокладками толщиной 1 мм. В маломощных машинах постоянного тока коллекторные пластины запрессовываются  в пластмассу. Для подвода (и отвода) тока к коллектору используются щетки.

              Одноякорные машины постоянного  тока изготавливаются мощностью  до 10000 кВт и напряжением до 1000 В. При необходимости обеспечить  на выходном валу большую величину мощности строятся двух-, трех- и четырехъякорные.

              При вращении якоря в неподвижном  магнитном поле со скоростью  n в секциях его обмотки наводится ЭДС, частота изменения которой определяется выражением

 

           

Лист

         

5

Изм

Лист

№ докум.

Подп

Дата


 

 

Коллектор преобразует переменную ЭДС, индуктированную в последовательно  соединенных секциях якорной обмотки, в постоянную ЭДС Е между коллекторными щетками. Посредством этих щеток вращающаяся обмотка якоря соединяется с внешней цепью постоянного тока. Между диаметрально расположенными щетками действует переменное напряжение, вектор которого не изменяется во времени и равен для верхней и нижней ветвей якорной обмотке величине Е. Для уменьшения пульсации ЭДС при переходе щеток с одной коллекторной пластины на другую в каждую параллельную ветвь обмотки якоря обычно включается не менее 16 активных проводников.

             Классификация двигателей та же, что и генераторы. Различаются двигатели постоянного тока: независимого, параллельного, последовательного и смешанного возбуждения.

             С независимым возбуждением выполняются  мощные двигатели с целью более удобного и экономичного регулирования тока возбуждения. По своим характеристикам они ничем не отличаются от двигателей с параллельным возбуждением.

             Энергетическая диаграмма двигателя  постоянного тока изображена  на рис. 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2 – Энергетическая диаграмма двигателя постоянного тока

 

             Входная мощность  , передаваемая двигателю из электрической цепи, определяется выражением:

 

,

 

           Часть этой мощности расходуется  на покрытие потерь в обмотке  возбуждения   и в цепи якоря . Оставшаяся часть, равная электромагнитной мощности за вычетом магнитных потерь , потерь на трение подшипниках и вентиляцию и дополнительных потерь, обеспечивает на валу машины постоянного тока на выходную мощность .

 

 

           

Лист

         

6

Изм

Лист

№ докум.

Подп

Дата


 

 

2 Модель для исследования  машины постоянного тока с  последовательным возбуждением и описание ее блоков

 

            Схема модели виртуальной машины, составленная с помощью программы Matlab, изображена на рис. 3.

 

 

Рис. 3 – Модель для исследования машины постоянного тока с последовательным возбуждением

 

            Схема включает источник постоянного напряжения V для питания машины (из библиотеки Power System Blockset / Electrical Sources), блок Step (из библиотеки  Simulink / Sources) для задания вращающего момента на валу машины и снятия ее динамических характеристик, исследуемую машину постоянного тока с последовательным возбуждением (из библиотеки Power System Blockset / Machines / DC Machines), прибор для измерения переменных состояния машины Display (из библиотеки Simulink / Sinks), блок Demux разделяющий входной вектор на его составляющие (из библиотеки Simulink / Signals&Systems) и прибор для визуального наблюдения токов и напряжений, а также кривых переходных процессов изменений скорости и момента исследуемой машины Scope (из библиотеки Simulink / Sinks).

 

3 Параметры машины

 

             Исходные данные для исследуемой модели машины постоянного тока:

  • сопротивление обмотки якоря – 0,37 Ом;
  • индуктивность обмотки якоря - 0,009 Гн;
  • сопротивление обмотки возбуждения - 5,31 Ом;
  • индуктивность обмотки якоря -0,01 Гн;
  • взаимная индуктивность - 0,115 Гн;
  • момент инерции J – 0,001 ;
  • угловая скорость  – 400 рад/с.

        

           

Лист

           

Изм

Лист

№ докум.

Подп

Дата


 

 

Рис. 4 – Окно настройки параметров машины

 

4 Параметры источника  питания

 

           Источник питания имеет только  один параметр: амплитуда источника  – 660 В. Напряжение источника должна соответствовать параметрам машины.

Рис. 5 – Окно настройки параметров источника питания

 

5 Параметры моделирования

 

            Время расчета - 0÷1с.

            Способ моделирования – переменный.

            Метод расчета (для непрерывных  систем) – ode23tb (stiff/TR-BDF2).

            При выборе способа моделирования «Переменные» в области появляются поля установки трех параметров:

  • Max step size – максимальный шаг расчета;
  • Min step size – минимальный шаг расчета;
  • Initial step size – начальное значение шага моделирования.

При моделировании непрерывных  систем с использованием переменного шага необходимо указать точность вычислений: относительную (Relative tolerance) и абсолютную (Absolute tolerance).

 

 

           

Лист

           

Изм

Лист

№ докум.

Подп

Дата

Информация о работе Исследование машины постоянного тока с последова-тельным возбуждением