Задача №6. Розрахунок характеристик двигуна постійного струму
Електродвигун постійного струму загального застосування з паралельним збудженням серії 2 має наступні характеристики: номінальна потужність Pн, номінальна частота обертання nн, номінальна напруга Uн, номінальний ККД ηн , опір кола якоря, включаючи опір додаткових полюсів щіток і колектора, Rа , опір обмотки збудження R_зб, число полюсів 2p, число паралельних гілок 2а і число провідників N обмотки якоря.
Опори обмоток приведені при температурі 20°C.
По прийнятим даним машини потрібно:
1.                Накреслити схему вмикання в мережу двигуна постійного струму. Пояснити конструкцію і принцип дії ДПС. Які особливості пуску ДПС?
2.                Визначити струм Iн , споживаний двигуном з мережі, і струм Iан у колі якоря при номінальному навантаженні.
3.                Визначити номінальні моменти: електромагнітний М і обертальний на валу двигуна М2н.
4.                Визначити значення пускового моменту двигуна Mn , якщо струм
Iаn=2 Iан, за умови сталості магнітного потоку і відповідне значення опору пускового реостата.
5.                Розрахувати і побудувати природну механічну характеристику двигуна постійного струму в межах перевантажувальної здатності двигуна по струму.
6.                Розрахувати і побудувати штучну механічну характеристику двигуна цілком введеному у коло якоря пускового реостата.
7.                Визначити частоту обертання якоря при моменті опору, рівному номінальному, і при введенні у коло збудження додаткового опору, рівного 0.2 Rзб.
До пункту 1. Для визначення струму Iн , споживаного двигуном з мережі, спочатку знаходимо потужність, споживану двигуном з мережі при номінальному навантаженні:
P_1H=Pнη = 3,20,765= 4.183
Тоді:
Iн=P_1HUн =4.183110=0.038
Струм у колі якоря при номінальному навантаженні:
Iан= Iн – I_зб=0.038-1.6=-1,52
Де: I_зб - струм збудження обмотки паралельного збудження,
I_зб=UнRзб75° =11069.5 =1,6 А
Тут: Rзб75° - опір обмотки збудження в нагрітому стані при 75°С.
До пункту 2. Потужність P_н (кВт) і момент М_2н (Н ^.м) на валу і частота обертання вала n_н (об/хв.) зв’язані між собою співвідношенням:
М_2н =9550×P_н n_н =9550×3.2750= 40.747
Електромагнітних момент:
М = С_м × Ф_б × I_ан=158×1.08×-1,52=-259,37
Де: С_м – постійна машина, С_м=p×N2×π×α =496×22×3.14×1 =9926.28=158
Ф_б- магнітний поток.
Для визначення магнітного потоку Ф_б необхідно скористатися основним рівнянням рівноваги ЕРС двигуна постійного струму:
U=E_a-I_a ×R_a=6723-0.306× (-2) =6722.388
Відкіля, знаючи ЕРС E_a, можна визначити магнітний потік Ф_б:
E_a=C_e × Ф_б ×n=8.3×1,08×750=6723
Де: C_e - постійна машини, C_e=p×N60×a =2×49660×2 =8.3
До пункту 3. Максимальний припустимий по струму якоря пусковий обертальний момент:
M_n=C_м× Ф_б×I_an=158×1,08×-3.16=539,2
У момент пуску якір двигуна нерухомий, тому струм якоря:
I_an=2I_ан=-3.16
R_n=31.7
До пункту 4. Для двигуна з паралельним збудженням, у якого магнітний потік Фб =const, рівняння природної механічної характеристики:
n₁=UнC_e×Ф_б =12.3 об/хв..
n₂=UнC_e×Ф_б- MR_aC_{e ×}C_м×Ф²_б =1108.3×1,08 -(-259,37)0.3068.3×1,1664×158 =12.32 об/хв..
а графік цієї характеристики – пряма лінія, яку будуємо по двох точкам: ідеальний холостий хід і номінальний режим роботи.
До пункту 5. Рівняння штучної механічної характеристики:
n=UнC_e×Ф_б- MR_a+R_nC_{e ×}C_м×Ф²_б =1108.3×1,08 -(-259,37)0.306+31.78.3×1,1664×158 =17.7
Її будуємо по двом точкам: ідеального холостого ходу і пуск двигуна.
До пункту 6. Струм збудження зменшиться до значення
I^/_зб=UнR_зб+2×R_зб =Uн1.2×R_зб =1101.2×57.2 =1.602 А
За значенням току збудження й з використанням приведеної залежністю магнітного потоку Ф_б від струму збудження I_зб. Знаходимо Ф_б.
I^/збIзб  = 1.49
Тоді Ф^/_б=ф_б-1.07=1.08 – 1.07=0.01.