metodichka_chast_1 (811779), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

.

Мощность на валу электродвигателя, учитывая потери в редукторе, составит:

.

Заменив мощность через момент и угловую скорость двигателя ω, получим:

Решив уравнение относительно , получим:

где - передаточное число редуктора.

При работе электродвигателя в тормозном режиме КПД передачи следует записывать в числителе, так как поток энергии имеет обратное направление, т.е.: .

Приведение моментов инерции, как правило, к валу электродвигателя основано на том, что величина суммарного запаса кинетической энергии, отнесенная к валу двигателя, постоянна. Кинетическая энергия:

После преобразования этого уравнения получим момент, приведенный к валу двигателя :

В механизмах имеющих вращательно и линейно – движущиеся части (носовые лебедки драг) для получения суммарного момента на валу электродвигателя нужно инерционные силы поступательного движения и силы сопротивления поступательному движению привести к вращательному движению, рис.3.

где - сила сопротивления механизма поступательному движению, отсюда

Приведение поступательно движущихся масс осуществляется на основе равенства закона кинетической энергии

Отсюда при обратном приведении .

1.4 Понятие о кинематике электропривода.

Основные кинематические величины, характеризующие поступательное движение: скорость - , путь – x, ускорение – α, связанные между собой уравнениями: , .

Для вращательного движения основные величины: ω – скорость,  – путь,  – ускорение, .

Для машин с частыми пусками большую роль играет ускорение. Чем ε больше, тем выше Q, но с ростом ε возрастают нагрузки на элементы машины, канаты, редукторы, что повышает требования к их прочности. Ускорение подъемных машин ограничивается физиологическими способностями людей.

Представление о законе движения электропривода дает диаграмма скорости.

2. Механические характеристики электродвигателей

2.1 Параметры электродвигателей

Паспортные данные электродвигателей: мощность, скорость, напряжение, ток и другие величины называются номинальными.

Номинальный момент в паспорте не указывается и определяется по формуле:

где - в кВт.

В паспорте скорость указана в n об/мин, поэтому заменив ω через n, получим: .

Каждый электродвигатель способен развивать момент больше . Отношение M_max к называется перегрузочной способностью электродвигателя λ, .

Важным показателем двигателя является жесткость его характеристики, характеризующая изменение скорости при изменении нагрузки. Чем меньше меняется n тем характеристика более жесткая. Все характеристики делятся на три группы, рис.4.

1. Абсолютно жесткая характеристика (1) характерна для синхронных двигателей, у которых ω с изменением М не изменяется.

2. Жесткая характеристика (3), характерна для асинхронного двигателя, а характеристика (2) для двигателя постоянного тока параллельного (независимого) возбуждения, у которых с изменением момента нагрузки скорость изменяется незначительно. для двигателя постоянного тока последовательного возбуждения, у которого с увеличением М, ω резко уменьшается. Считать, что мощность развиваемая двигателем P = ωМ

3. Мягкая характеристика (4) характерна положительная, когда двигатель развивает движущий момент +М и отрицательна, когда двигатель развивает тормозной момент –М.

Принято механические характеристики различных режимов работы электродвигателя располагать в 4-х квадратах, рис.5.

Все электрические машины обратимы, т.е. могут работать в режиме двигателя и в режиме генератора, что используется в электроприводе для получения движущего и тормозного момента.

Переход в тормозной режим достигается за счет механической энергии подводимой от рабочей машины, т.е. при этом мощность изменяет направление, момент также изменяет направление и его вектор не совпадает с вектором направления вращения.

3. Электромеханические свойства двигателей постоянного тока

3.1 Механические характеристики двигателей постоянного тока

Схема включения электродвигателей постоянного тока параллельного возбуждения приведена на рис. 6. Ток обмотки возбуждения не зависит от нагрузки двигателя.

При включении питающего напряжения по обмотке возбуждения ОВ статора потечет ток Iв и в статоре появится магнитное поле. Одновременно по обмоткам ротора начнет течь ток Iя, при их взаимодействии на витки ротора будет действовать вращающий момент М, (Н*м). Момент развиваемый двигателем связан с током якоря и магнитным полем ОВ зависимостью

М=kФI (1)

При вращении ротора в его витках наводится ЭДС Е, которая описывается зависимостью

, (2)

где - магнитный поток в ОВ, Вб, - безразмерный коэффициент определяемый конструктивными параметрами двигателя,

P - число пар полюсов,

- число пар параллельных ветвей обмотки якоря,

N - число активных проводников обмотки якоря.

При установившемся режиме работы двигателя приложенное напряжение U, уравновешивается падением напряжения в якорной цепи IR и наведённой в якоре ЭДС вращения Е, т. е.

U=IR+E (3)

Совместное решение уравнений 2 и 3 относительно дает уравнение скоростной характеристики двигателя:

Подставив в полученное уравнение ω значение тока из уравнения М=kФI выведим выражение для механической характеристики двигателя

где - характеризует скорость идеального холостого хода двигателя,

- характеризует изменение скорости вращения двигателя при изменении момента на валу.

Анализируя уравнение видно, что скорость прямо зависит от М,U и и обратно от произведения , которые при эксплуатации не изменяются, следовательно за счет нельзя изменить . У двигателя постоянного тока параллельного возбуждения обмотки возбуждения (ОB) получает питание от той же или другой сети (независимое возбуждение). При этом ток ОВ не зависит от процесса в якорной цепи. При постоянном U сети , т.е. , тогда и , соответственно .

Характеристика является прямой линией, угол наклона которой определяется выражением . При M = 0: .

Эта скорость называется скоростью холостого хода. При наличии момента скорость падает в соответствии с уравнением .

Из уравнения видно, что зависит не только от М но и от и точнее от . Сопротивление якорной цепи складывается из внутреннего сопротивления двигателя и добавочного сопротивления:

При отсутствии данных о величине его можно рассчитать через номинальные данные , Ом.

Когда уравнение называется уравнением естественной механической характеристики двигателя, а когда искусственной.

П

Рис 7 Механические характеристики двигателя постоянного тока параллельного возбуждения

остроенная по уравнению механическая характеристика представляет прямую линию (рис. 7). На этом же рисунке приведены и искусственные характеристики при различных значениях добавочного сопротивления.

При введении в цепь якоря сопротивления угол наклона механической характеристики растет, т.е. жесткость уменьшается. Жесткость оценивается по величине при в долях или процентах. При некотором и моменте М . Все характеристики семейства выходят из одной точки со скоростью .

Искусственные механические характеристики можно получить не только за счет изменения но и за счет изменения U и .

Решить пример:

=42 кВт, =220 В, =1600 об/мин, , = 0,8.

Определить и при для построения естественной характеристики.

;

, определяется из уравнения =1,32;

, Ом,

( );

166,5 157=9,5 рад/с (Δn = 91 об/мин).

3.2 Пуск и торможение

Пуск двигателей постоянного тока параллельного возбуждения осуществляется 2 способами:

1) изменением величины в цепи якоря ( реостатный пуск )

2) изменением U источника питания.

Первый способ применяют, когда двигатель присоединен к общей сети с постоянным напряжением, второй, когда двигатель питается от отдельного источника U с регулируемым напряжением. При первом способе пуска значение определяется уравнением При = 0:

Конструктивно двигатели допускают . Поэтому в цепь якоря включают пусковой реостат , обеспечивающий ступенчатую регулировку. Пуск начинают при максимальном при этом достигает . По мере разгона двигателя ток уменьшается и в момент, когда он больше на чем можно уменьшить , разгон пойдет по другой более жесткой характеристике.

Пример:

Двигатель постоянного тока имеет значения:

= 42 кВт, = 220 В, = 1500 об/мин, = 217 А, .

Определить:

м; .

Значение определить из уравнения: ,

где

следовательно

получим ( );

(Δn = 91 об/мин).

3.3 Расчет пускового реостата

Величина пускового реостата определяется из уравнения

При пуске , следовательно, .

Для ограничения значением в последовательно с якорем включают (рис.6 ). По мере разгона двигателя ток якоря уменьшается и при и производят уменьшение . I₂ берут равным 1,1÷1,2 I_н.

Для рассмотренного ранее двигателя(стр15) :

Характеристики

Список файлов книги