В.И. Волченсков - Исследование двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением

Московский государственный технический университет

имени Н. Э. Баумана

В. И. Волченсков

ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ

Методические указания и контрольные задания

по курсу «Электротехника и электроника»

Москва, 2007

00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

Настоящие методические указания к домашнему заданию по курсу

«Электротехника и электроника» соответствуют программе курса.

В указаниях изложен минимум теоретических сведений, необходимых для успешного освоения материала и проведения цикла расчетов по исследованию различных режимов работы двигателей постоянного тока.

Указания составлены таким образом, что часть ответов на контрольные вопросы должна быть подготовлена студентами самостоятельно в результате изучения конспектов лекций, учебников, учебных пособий, материалов, рассмотренных на семинарских занятиях, а часть - при выполнении данного домашнего задания.

Для студентов машиностроительных специальностей факультетов МТ, СМ, РК, Э, РКТ, АК.

Редактор : д.т.н., проф. Красовский А.Б.

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

Введение ………………………………………………………… 4

1. Содержание домашнего контрольного задания ……………… 6

Таблица вариантов исходных данных ………………………… 7

2. Расчет номинальных данных и построение

естественной механической характеристики n(M)………….. 9

3. Расчет искусственных механических характеристик n(M)

при различных способах регулирования частоты вращения

двигателя постоянного тока ………….……………………… 12

3.1. Расчет характеристики n(M) при уменьшении напряжения

источника питания в цепи якоря …..……….............................. 12

3.2. Расчет характеристики n(M) при введении добавочного

сопротивления R _Я.ДОБ в цепь якоря ………… …………….. 14

3.3. Расчет характеристики n(M) при изменении потока

возбуждения …….……………...………………………….…… 17

4. Расчет искусственных механических характеристик n(M)

при различных способах электрического торможения ДПТ ... 20

4.1. Генераторное торможение ………………..…………………. 20

1. Динамическое торможение ………………..………………... 23

2. Торможение противовключением …………..……………… 27

   1. Торможение противовключением с использованием

R_{Я ДОБ} ……..……………………………………..…………….. 27

1. Торможение противовключением при изменении

полярности напряжения в цепи якоря ……………………… 29

1. Расчет семейства пусковых реостатных характеристик

ДПТ …………………..………………………………………….. 32

1. Расчет рабочих характеристик ДПТ ...………………………. 36

2. Контрольные вопросы …………………………………............. 41

3. Литература ……………………………………………………… 42

Введение.

Двигатели постоянного тока (ДПТ) широко используются в электроприводе . Они обладают рядом особенностей по сравнению с другими электрическими машинами . При выполнении данной домашней контрольной работы студенты знакомятся, практически, со всеми основными вопросами, связанными с анализом работы двигателей постоянного тока. Студенты рассчитывают естественную механическую характеристику, рассматривают пуск, торможение и регулирование частоты вращения двигателя постоянного тока (ДПТ).

Полный объем домашнего задания (ДЗ) по расчету основных характеристик ДПТ включает следующие вопросы:

1. Расчет естественной механической характеристики n(M) и электромеханической характеристики n(I_Я) .

2. Расчет искусственных механических характеристик n(M) ДПТ при различных способах регулирования n :

   1. - при изменении напряжения источника питания U ;

   2. - при введении в цепь ротора ДПТ добавочного сопротивления

   3. R_{Я ДОБ} ;

   4. - при изменении потока возбуждения Ф .

3. Расчет искусственных механических характеристик n(M) ДПТ при различных способах электрического торможения :

   1. - при генераторном торможении ;

   2. - при динамическом торможении ;

   3. - при торможении противовключением .

4. Расчет семейства пусковых механических характеристик n(M), обеспечивающих пуск ДПТ при трехступенчатом разгоне .

5. Расчет рабочих характеристик ДПТ .

Исходные данные вариантов домашнего задания приведены в таблицах 1.1 и 1.2. Методика расчета всех пунктов домашнего задания рассмотрена ниже.

По усмотрению преподавателя для отдельных специальностей могут выполняться не все пункты задания.

Выбор студентом номера варианта исходных данных осуществляется по порядковому номеру, под которым студент числится в журнале у старосты группы.

Требования к оформлению отчета.

Отчет по выполненной расчетно-графической работе должен содержать :

1. Титульный лист (см. стр.31.).

2. Текст домашнего задания с приведением всех исходных данных рассматриваемого варианта.

3. Последовательное выполнение всех пунктов задания с приведением расчетных формул и подставляемых в них числовых значений. (Формула – подставляемые числа – ответ с единицами измерения).

4. При выполнении каждого пункта задания необходимо приводить краткие пояснения о сути выполняемых действий.

5. После выполнения расчетов по каждому пункту задания приводятся расчетные данные и строятся требуемые по заданию графики.

6. Графики должны быть построены аккуратно, в крупном масштабе, с помощью чертежных инструментов или с использова-нием ПЭВМ.

7. В конце каждого пункта задания необходимо сделать выводы по результатам проведенных расчетов.

8. Домашнее задание должно быть выполнено и представлено на проверку преподавателю в указанные сроки.

1. Содержание домашнего контрольного задания.

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ ПО ТЕМЕ

«Двигатели постоянного тока с параллельным возбуждением »

Для двигателей постоянного тока с независимым возбуждением (см. табл. 1.1, 1.2.) выполнить следующие расчеты и построения :

1. Нарисовать электрическую схему включения двигателя постоянного тока (ДПТ) с параллельным возбуждением.

2. Рассчитать и построить на одном графике естественные механическую n(M) и электромеханическую n(I_Я) характеристики. Определить частоту вращения n_D при заданном моменте сопротивления M_D = M_Н٠t на валу двигателя.

3. Рассчитать и построить на одном графике естественную и искусственные характеристики n(M) при различных способах регулирования частоты вращения n двигателя постоянного тока. Определить для каждого случая частоту вращения n_D при заданном моменте сопротивления M_D = M_Н٠t на валу двигателя :

а) при регулировании изменением напряжения сети (U^/ = U٠q1);

б) при реостатном регулировании (R_{Я ДОБ} = R_Я٠q2);

в) при изменении потока возбуждения (Ф^/ = Ф∙q1).

4. Рассчитать и построить на одном графике естественную и искусственные характеристики n(M) при различных способах торможения ДПТ :

а) при генераторном торможении, начиная с режима

n_Т = n_Н٠h1 и M_Т = M_Н٠t.

б) при динамическом торможении, начиная с режима

n_Т = n_D и M_Т = M_Н٠t ;

в) при торможении противовключением, начиная с режима :

n_Т = n_Н٠h2 и M_Т = M_Н٠t при реостатном торможении ;

n_Т = n_D и M_Т = M_Н٠t при торможении с изменением

полярности напряжения на обмотке якоря.

5. Рассчитать и построить на одном графике естественную и семейство

реостатных пусковых характеристик n(M) , обеспечивающих трехступенчатый пуск двигателя постоянного тока до выхода его в рабочий режим (при M_D = M_Н٠t).

1. Рассчитать и построить на одном графике рабочие характеристики двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением

n, I_Я, M, P₁, кпд = f(P₂) при работе двигателя на естественной

характеристике n(M).

Таблица вариантов исходных данных.

Таблица 1.1.

Вар.	РН Вт	UН В	nН об/мин	КПД %	RЯ Ом	RДОП. П. Ом	RВОЗБ Ом	Данные из таб.1.2
1	370	110	1500	0,66	2,10	1,297	192	а
2	370	220	1500	0,675	7,74	5,17	720	б
3	600	110	1500	0,72	1,083	0,659	153	в
4	600	220	1600	0,725	4,38	2,62	595	г
5	750	110	1500	0,70	0,563	0,565	84,3	д
6	750	220	1500	0,71	2,48	2,13	303	е
7	630	110	1000	0,685	0,74	0,74	80	ж
8	630	220	1600	0,685	3,13	3,336	303	з
9	1000	110	1600	0,74	0,378	0,378	80	и
10	1000	220	1500	0,75	1,66	1,45	303	а
11	1600	110	1600	0,71	0,346	0,224	54,5	б
12	1600	220	1000	0,705	1,38	1,00	202	в
13	2400	110	1600	0,765	0,185	0,148	54,5	г
14	2400	220	1600	0,77	0,74	0,486	202	д
15	1900	110	1600	0,76	0,269	0,22	50	е
16	1900	220	1600	0,765	1,08	0,915	216	ж
17	3200	110	1600	0,82	0,12	0,089	50	з
18	3200	220	1600	0,825	0,518	0,323	216	и
19	3500	110	1000	0,805	0,145	0.101	46,4	а
20	2500	220	1000	0,80	0,59	0,43	177	б
21	4200	110	1500	0,835	0,081	0,056	46,4	в
22	4200	220	1500	0,845	0,326	0,208	177	г
23	3200	110	1600	0,82	0,096	0,073	49,4	д
24	3200	220	1600	0,825	0,385	0,364	181	е
25	5300	110	1500	0,855	0,216	0,175	49,4	ж
26	5300	220	1500	0,865	0.833	0,60	181	з
27	4500	110	1000	0,825	0,084	0,056	49,2	и
28	4500	220	1000	0,835	0,338	0,221	177	а
29	7100	110	1500	0,86	0,038	0,025	49,2	б
30	7100	220	1500	0,865	0,15	0,092	177	в
31	5600	110	1000	0,835	0,065	0,04	34,0	г
32	5600	220	1000	0,84	0,26	0,183	131	д
33	8500	110	1600	0,865	0,025	0,018	34,7	е
34	8500	220	1000	0,875	0,125	0,08	137	ж
35	11000	220	1500	0,885	0,083	0,053	42,0	з

Таблица 1.2.

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и
t	0,6	0,8	0,5	0,7	0,9	0,8	0,4	0,3	0,7
q1	0,8	0,85	0,7	0,75	0,9	0,85	0,6	0,55	0,8
q2	3,5	2	4	2,5	2	3	5	6	3
h1	1,3	1,25	1,2	1,15	1,1	1,05	1,5	1,4	1,35
h2	0,8	0,5	0,6	0,4	0,3	0,25	0,7	0,35	0,45

2. Расчет номинальных данных и построение