Двигатель постоянного тока независимого возбуждения

Реферат

 

Курсовая  работа содержит пояснительную записку  на 22 листах формата A4, 8 рисунков, 2 таблицы.

Ключевые  слова: двигатель постоянного тока независимого возбуждения, регулировочная характеристика, пусковая характеристика, разгонная пусковая характеристика, логико-командный регулятор.

Объектом  разработки является логико-командный  регулятор электродвигателя постоянного  тока независимого возбуждения.

Цель работы - разработать логико-командный регулятор  электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения.

 В результате  работы получили схему логико-командного  регулятора электродвигателя постоянного  тока независимого возбуждения.

В проекте  поставлена задача разработки схемы  логико-командных регуляторов управления электроприводами постоянного и  переменного тока.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

1. Задание и исходные данные
2. Теоретическая часть
3. Схема и описание типовой структуры
4. Уравнение вход-выход двигателя постоянного тока независимого возбуждения
5. Технические характеристики исполнительного механизма
6. Регулировочная характеристика
7. Пусковая характеристика
8. Разгонная пусковая характеристика двигателя w=f(t)
9. Схема логико-командного регулятора
10. Заключение
11. Список используемой литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание

 

 

1. В соответствии со своим вариантом из табл. 1 выбрать тип двигателя и выписать его технические параметры. Используя паспортные данные двигателя, рассчитать коэффициенты уравнения «вход-выход».

 

2.  Построить графики технических характеристик исполнительного механизма.

 

а) при r_доб=0, U_в=U_{в ном} и трех значений напряжения на якоре: U_я=U_{я ном} U_я=0,6U_{я ном} U_я=0,3U_{я ном}

 

б) при r_доб=0, U_я=U_{я ном} и трех значений напряжения на обмотке возбуждения U_в=0,6U_{в ном ,} U_в=0,8U_{в ном ,} U_в=1,2U_{в ном}

Все графики  по п.п. а и б построить в  одних осях координат; на каждом графике, указать точку, соответствующую  значению момента нагрузки М_с=М_ном ; определить скорость вращения якоря.

 

в) при U_я=U_{я ном} и U_в=U_{в ном} рассчитать значения добавочных сопротивлений r_доб в цепи якоря, чтобы скорость вращения якоря при номинальном моменте нагрузки М_с=М_{я ном} составила 75%, 50%, 25%, 0 от номинальной скорости. Построить графики w=f(M), на которых отложить точки соответствующие указанным значениям скорости.

 

 

г) В режиме динамического торможения при номинальном  напряжении на обмотке возбуждения  и двух значениях добавочного  сопротивления r_доб = 0 и r_доб = 5 r_оя ; Рассчитать время торможения двигателя от номинальной скорости до остановки при моменте сопротивления М_с=М_{я ном} и моменте инерции нагрузки I_нагр=0,75I_я.

 

3. Построить графики регулировочных характеристик при r_доб = 0, М_с=М_яном и трех значений напряжения на обмотке возбуждения : U_в=0,8U_{в ном} ; U_в=U_{в ном} ; U_в=1,2U_{в ном} ;

 

4. Рассчитать и построить пусковую характеристику(3-4 ступени), принимая момент сопротивления М_с =М_яном и коэффициент нагрузки l=4. Определить значение сопротивления пускового реостата.

 

5. Рассчитать и построить разгонную пусковую характеристику двигателя w=f(t), приняв L_S = 2L_я; R_S = (R_я+R_дн)*K_to + R_п.р.; I_S = 1,75I_я; M_с = M_яном.

 

6. Выбрать элементы пускорегулирующей аппаратуры. Разработать принципиальную схему ЛКР и привести её описание.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходные  данные

 

Параметр	Единицы измерения	Значение
Типоразмер двигателя М	-	33
Номинальная  скорость     -    w н	Об/мин	2200
Напряжение    -   U н	В	110
Мощность Рн	кВт	2,1
Ток   -   I н	А	11,0
Момент   -   M н	H*м	9,1
Магнитный поток   -   Фн	10-3вб	3,83
КПД   -   hн	%	86,7
Максимальная скорость при ослаблении потока	Об/мин	4000
Момент инерции -  J д	кГ* м2	0,028
Сопротивление якоря при 15С - R оя	Ом	0,5
Число витков якоря   -   Wя	витк	368
Число витков обмотки возбуждения  на полюс	витк	3000
Сопротивление обмотки возбуждения  при 150С	Ом	760
Сопротивление добавочных полюсов  при 15С -Rдп	Ом	0,264
Перегрузочная способность по току -	-	4
Температурный коэффициент – К t при tрасч=1300С	-	1,32
Число пар полюсов – P n	-	2

 

- расчетная величина индуктивности обмотки якоря.

 

 

 

 

 

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ  СВЕДЕНИЯ

        При построении механических и регулированных характеристик двигателя независимого возбуждения следует использовать уравнение «вход-выход» двигателя

                                  ,                          (1. 1)

где (в системе СИ);

р, N, 2а – соответственно число пар полюсов, общее число проводников обмотки якоря, число параллельных ветвей обмотки;

U_я - напряжение якоря;

М_д – вращающий электромагнитный момент;

R_яц  - активное сопротивление якорной цепи, которое следует рассчитывать с учетом нагрева обмотки по формуле:

                                                         (1. 2)

где R_д.п. – сопротивление дополнительных полюсов;

=1,32 температурный коэффициент приведения сопротивления к расчетной температуре:

.

        Для построения пусковой механической характеристики двигателя независимого возбуждения определяют максимальное значение пускового момента, исходя из перегрузочной способности по току ( )

                                    ^.                                  (1. 3) 

      Минимальное значение пускового момента М_{п min}, подбирают так, чтобы пуск двигателя происходил в (3÷4) ступени (рис. 1. 1).

      Рассчитывают сопротивление  ступеней пускового реостата графо-    

аналитическим методом (рис. 1. 1).

      Определяют номинальное  сопротивление двигателя

                                         .                                     (1. 4)

      Этому сопротивлению  соответствует отрезок ад на рисунке 1. 1.

      Сопротивление ступеней  реостата определяют из соотношений:

; ; ; .

      Полное сопротивление  пускового реостата: 

.

Рис. 1. 1. Пусковые характеристики двигателя независимого возбуждения.

 

 

Рис. 1. 2. Зависимость момента

и скорости от тока i якоря.

     Зависимость момента  и скорости от тока i якоря двигателя

последовательного возбуждения в относительных единицах:

;  ; ; .

    Для линеаризованной зависимости между потоком и током якоря и неучете насыщения магнитной системы уравнения «вход-выход» двигателя последовательного возбуждения имеет  вид:

                                                    (1. 5)

       По уравнению (1. 5) следует построить естественную механическую (ЕМ) и регулировочную характеристику двигателя последовательного возбуждения, которые дают лишь общее представление взаимосвязи между скоростью, моментом и напряжением.

   Реальные естественную (ЕМ) и реостатную механические характеристики можно построить с помощью универсальных характеристик в относительных единицах, приведенных на рис. 1. 1 для заданных в табл. 2 типов двигателей, используя уравнение «вход-выход» в относительных единицах:

                    

,                            (1. 6)

где

(см. (2. 2) и (2. 4));

; ; ; ;

- значение скорости на естественной  характеристике ЕМ;

- сопротивление  обмотки возбуждения;

- сопротивление реостата.

  Механические характеристики в режиме динамического торможения построить для схемы с независимым возбуждением, включив обмотку возбуждения через добавочное сопротивление, величину которого следует рассчитать, при номинальном напряжении питания.

   Пусковую механическую характеристику двигателя последовательного возбуждения следует строить – графо-аналитическим способом (рис. 1. 3). Число ступеней пускового реостата должно быть равно (3÷4). Максимальное значение пускового момента выбирают, исходя из допустимой перегрузочной способности двигателя:

                                                               (1. 7)               где - коэффициент перегрузки по току.   Минимальное значение пускового момента подбирают графически. Строят естественную механическую характеристику (рис. 1. 3).

 

Рис. 1. 3. Пусковые характеристики двигателя последовательного возбуждения.

    

      Для момента по ЕМ характеристике находят скорость и откладывают т. g влево от оси ординат на расстоянии, равном в соответствии с выбранным масштабом внутреннему сопротивлению двигателя:

       По оси абсцисс влево откладывают отрезок , соответствующий в том же масштабе сопротивлению

и проводят линию аg.

      Задаваясь несколькими значениями минимального пускового момента

,

строят линию mh. Отрезок 0m в масштабе равен сопротивлению   

                                                        .

       Построив ломаную линию a b c d e f g (пунктир), получают пусковую характеристику двигателя. Отрезки  bc, de, fg в масштабе соответствуют сопротивлениям  реостата , , .

  Для выполнения задания следует использовать известные соотношения [1, 2] для 3-х фазных асинхронных двигателей:

- формула Клосса;                     (1. 8)

- скорость вращения ротора;                  (1. 9)

- номинальное скольжение;                     (1. 10)

- скорость вращения магнитного  поля;       (1. 11)

p – число пар полюсов обмотки статора;                    (1. 12)

-  максимальный (критический)  момент;                                                                                      (1. 13)

- критическое скольжение;                                                                              

                                                                                                     (1. 14)

- реактивное сопротивление короткого  замыкания;

                                                                                                     (1. 15)

- номинальное сопротивление  ротора;  (1. 16)

- активное сопротивление обмотки  статора; (1. 17)

- приведенные активное и реактивное  сопротивление обмотки ротора;                                                 (1. 18)

- коэффициент трансформации;                  (1. 19)

- номинальный момент двигателя.            (1. 20)

  Построение механических характеристик двигателя необходимо проводить по точкам скольжение S в пределах от 0 до 1 с дискретностью 0,1.

  Результаты вычислений по соотношению (1. 8) свести в таблицу.   

  При пониженном напряжении питания следует пересчитать значение момента в нескольких точках:

,

 где  - значение момента на ЕМ характеристике при номинальном напряжении. По полученным данным в тех же осях построить механическую характеристику двигателя.