Как найти ток якоря двигателя постоянного тока

Как найти ток якоря двигателя постоянного тока

ads

В этой статье описаны основные формулы, величины и их обозначения которые относятся ко всем двигателям постоянного тока.

В результате взаимодействия Iя тока якоря в проводнике L обмотки якоря с внешним магнитным полем возникает электромагнитная сила создающая электромагнитный момент М который приводит якорь во вращение с частотой n.

Противо ЭДС двигателя Eя

При вращении якоря пазовый проводник пресекает линии поля возбуждения с магнитной индукцией B и в соответствии с явлением электромагнитной индукции в проводнике наводится ЭДС Eя направленная навстречу Iя. Поэтому эта ЭДС называется противо ЭДС  и она прямо пропорциональна Ф магнитному потоку и частоте вращения n.

Eя = Се * Ф * n (1)

Ce — постоянный коэффициент определяемой конструкцией двигателя.

Применив второй закон Кирхгофа получаем уравнение напряжения двигателя.

U = Eя + Iя * ∑R (2)

где ∑R — суммарное сопротивления обмотки якоря включающая сопротивление :

  • обмотки якоря
  • добавочных полюсов
  • обмотки возбуждения (для двигателей с последовательным возбуждением)

Ток якоря Iя

Выразим из формулы 2 ток якоря.

 

Частота вращения якоря

Из формул 1 и 2 выведем формулу для частоты вращения якоря.

Формула частоты ращения двигателя постоянного тока

Электромагнитная мощность двигателя

Pэм = Ея Iя (5)

Электромагнитный момент

Формула электромагнитного момента ДПТ

 где: ω = 2*π*f — угловая скорость вращения якоря, Cм — постоянный коэффициент двигателя (включает в себя конструктивные особенности данного двигателя)

Снимок 11

Момент на валу двигателя, т.е. полезный момент, где М0 момент холостого хода;

Снимок 12

Р2 — полезная мощность двигателя

Снимок 13

Источник

Министерство
образования и науки Российской федерации

Федеральное
агентство по образованию

Саратовский
государственный технический университет

Балаковский
институт, техники, технологии и управления

РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Методические
указания к выполнению практической
работы

по
дисциплине «Электромеханические
системы» для студентов

специальности
210100 всех форм обучения

Одобрено

редакционно-издательским
советом

Балаковского
института техники,

технологии
и управления

Балаково 2009

Цель работы: Изучить способы расчета
механических характеристик двигателя
постоянного тока независимого и
последовательного возбуждения.

РАСЧЕТ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДПТ

НЕЗАВИСИМОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

Расчет механических характеристик
электроприводов с ДПТНВ в основном
режиме. Механические характеристики –
зависимость частоты вращения n
или угловой скорости ω от электромагнитного
момента двигателя n=f(M)
или ω=f(M)
при неизменных значениях других
параметров, способных влиять на частоту
вращения и величину момента двигателя
(напряжение питания, величины тока и
так далее).

Рис.1. Схема двигателя
постоянного тока

Без учета индуктивности якорной цепи

Следует что

Электромагнитный момент

,

Тогда

где ω0 – скорость идеального
холостого хода;

Δω – изменение угловой скорости
относительно скорости холостого хода,
вызванное изменением нагрузки двигателя
(момента на его валу).

Все механические характеристики ДПТНВ
пересекаются в точках ω0.

Регулирование частоты вращения ДПТНВ
осуществляется:

– изменением сопротивления реостата
rдоб в цепи якоря
(только в сторону ее уменьшения от
номинальной)

– изменением магнитного потока возбуждения
с помощью реостата Ф в цепи обмотки
возбуждения (при двухзонном регулировании)

– изменением подводимого к цепи якоря
напряжения (только в низ от номинальной
частоты вращения, так как подавать на
двигатель напряжение выше номинального
недопустимо по условиям коммутации и
электрической прочности изоляции).

– импульсное регулирование (цепь якоря
периодически подключается к сети). Если
же хотя бы один из перечисленных
параметров двигателя изменен, то
механические характеристики называются
искусственными.

Для ДПТ – механические характеристики
прямолинейны и определяются двумя
точками:

Точка А – точка холостого хода ω = ω0,
M=0.

Точка Б – соответствующая номинальной
нагрузке двигателя с координатами MНОМ
и ωНОМ.

Для естественной характеристики точка
Б определяется из каталога

;

.

Для точки А скорость холостого хода

;

.

Для построения искусственной характеристики
точки Б рассчитывается число оборотов

.

1 – естественная
характеристика при rдоб1=0

2; 3 – искусственные
характеристики при rдоб1>0
rдоб2>0,
и при rдоб3>rдоб4

Рис.2. Естественная
и искусственные механические характеристики

При расчете механических характеристик
обычно решают одну из двух задач:

  1. По заданным координатам точки на
    искусственной механической характеристики
    при номинальной нагрузке с координатами
    MНОМ и nНОМ
    определяют сопротивление резистора
    M, в соответствующее этой
    искусственной характеристики.

  2. По заданным значениям сопротивления
    резистора M и тока якоря
    IЯНОМ, соответствующего
    номинальной нагрузке двигателя,
    определяют частоту вращения якоря
    двигателя и строят искусственную
    механическую характеристику.

Задача 1: ДПТНВ имеет номинальные
данные:

– мощность РНОМ=42кВт;

– напряжение UНОМ=440В;

– частота вращения nНОМ=3000об/мин;

– сопротивление обмоток цепи якоря
RЯ=0,17Ом;

– КПД ηНОМ=90,5%.

Требуется определить сопротивление
резистора rдоб,
который следует включить последовательно
в цепь якоря, чтобы при номинальном
моменте нагрузки MНОМ
частота вращения была n’НОМ=0,5
nНОМ об/мин.

Решение:

  1. Ток якоря в номинальном режиме:

  2. Пограничная частота вращения:

  3. Номинальный момент на валу двигателя:

  4. Координаты точки номинального режима
    на естественной механической
    характеристики:

    ;

    .

  5. Номинальное сопротивление двигателя:

  6. Сопротивление резистора M,
    соответствует искусственной механической
    характеристике с координатой частоты
    вращения:

  7. Механические характеристики ЭП с
    рассматриваемым двигателем на рис.3:

Рис.3. Естественная
и искусственная механические характеристики

На
рис.3 цифрой 1 обозначена естественная
характеристика, а цифрой 2 искусственная
характеристика. В режиме искусственной
механической характеристики вводится
понятие номинального сопротивления,
представляющего собой сопротивление
RНОМ, каким должна
обладать цепь якоря двигателя, чтобы
при подведенном к неподвижному якорю
напряжении UНОМ ток
в цепи якоря был бы номинальным IЯНОМ:

Задача 2: Рассчитать координаты
необходимые для построения естественной
и искусственной механической характеристики
ДПТНВ типа ПБС-62, если внешнее сопротивление
в цепи якоря rдоб=2,4Ом.

Номинальные данные двигателя:

– мощность РНОМ=4,7кВт;

– напряжение UНОМ=220В;

– частота вращения nНОМ=1000
об/мин;

– КПД ηНОМ=87%.

Решение:

  1. Номинальный ток якоря:

  2. Номинальное сопротивление двигателя:

  3. Сопротивление обмоток в цепи якоря:

  4. Пограничная частота вращения:

  5. Номинальный момент:

  6. Частота вращения в режиме искусственной
    механической характеристики при
    номинальном моменте нагрузки:

7) По координатам n0=1069об/мин,
nНОМ=1000 об/мин и
MНОМ=44,9Н·м строят
естественную механическую характеристику;
а по координатам n0=1069об/мин,
n’НОМ=714 об/мин и
MНОМ=44,9Н·м, строят
искусственную механическую характеристику.

РАСЧЕТ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДПТ

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

На рис.4 представлена схема включения
ДПТ последовательного возбуждения.

Рис.4. Схема ДПТ
последовательного возбуждения

Отличительный признак – ток нагрузки
двигателя (ток якоря) является током
возбуждения IЯ=IB=I,
поэтому магнитный поток Ф зависит от
нагрузки:

,

где С – коэффициент пропорциональности.

При том вращающий момент

,

то есть пропорционален квадрату тока,
тогда ток

.

Число оборотов:

,

следовательно механическая характеристика
ДПТ криволинейна.

Особенности характеристики:

  1. Механическая характеристика не
    пересекает ось координат, так как при
    отсутствии нагрузки двигателя частота
    вращения возрастает неограниченно. По
    той причине не допускается работа ДПТПВ
    при нагрузке M≤0?25MНОМ.

  2. При малых нагрузках частота вращения
    значительна (характеристика мягкая).
    При нагрузках близких к номинальной,
    характеристика становится более жесткой
    (пологой). Объясняется это тем, что при
    токе нагрузки IЯ≥0,8IЯНОМ
    магнитная система насыщается и магнитный
    поток возбуждения остается практически
    неизменным.

Для построения естественной механической
характеристики n=f(M)
ДПТПВ по универсальным характеристикам
поступают следующим образом:

1) Определяют фактические номинальные
значения тока IЯ(A),
момента M(Н·м) и частоты
вращения n об/мин.

2) Задаются рядом относительных значений
тока нагрузки и по универсальной
характеристики определяют относительные
значения момента М* и частоты n*

3) Сроят естественную механическую
характеристику, пересчитав через
номинальное и относительное значения
требуемых параметров с целью определения
текущих.

Задача 3: Построить естественную
механическую характеристику для ДПТПВ
с техническими данными:

– IЯНОМ=19A;

– PНОМ=3кВт;

– UНОМ=220B;

– nНОМ=1130 об/мин.

Решение:

  1. Номинальное значение момента

2) По полученным данным строим естественную
механическую характеристику (график
проходящий через точку А1)

При расчете искусственных характеристик
решают так же одну из двух задач:

  1. Либо по заданным координатам точки на
    искусственной механической характеристики
    определяют сопротивление резистора
    rдоб, необходимое
    для получения требуемой искомой
    характеристики.

  2. Либо по заданным сопротивлениям rдоб
    определяют координаты точек искусственной
    характеристики.

3) Задаемся относительными значениями
тока нагрузки и по универсальным
естественным характеристикам определяем
величины, необходимые для построения
естественной характеристики двигателя
сначала в относительных единицах, затем
в именованных.

Рис.5. универсальная
естественная характеристика

Рис.6. График
естественной и искусственных механических
характеристик

Задача 4: Для двигателя последовательного
возбуждения (см задача выше) определить
сопротивление резистора rдоб,
при включении которого в цепь якоря
искусственная механическая характеристика
пройдет через т А2 с координатами:
MНОМ=25,35Н·м, nНОМ=750
об/мин.

Решение:

  1. Номинальное сопротивление двигателя:

  2. КПД в номинальном режиме:

  3. Сопротивление обмоток в цепи якоря:

  4. Сопротивление резистора rдоб

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ

Для всех задач использовать формулировку
как в приведенных примерах. Технические
характеристики двигателей выбрать из
таблицы согласно вариантам.

Таблица 1 –
Технические характеристики двигателей

№

РН,
кВт

Uн,
В

КПД,
%

nH,
об/мин

RЯЦ,
Ом

1

2

3

4

5

6

1

4

220

72.3

900

4.06

2

3.45

220

69.3

750

5.96

3

2

220

57.6

450

9.33

4

4.25

220

68

730

4.57

5

3

220

60.3

475

7.24

1

2

3

4

5

6

6

3.55

220

60.1

425

6.62

7

15

220

77.9

1400

0.278

8

7.5

220

76

1000

1.93

9

6

220

74

875

3.09

10

4.25

220

65

580

4.79

11

11

220

78.5

1060

1.23

12

8.5

220

76

875

2.08

13

8

220

68

600

2.93

14

11

220

76

800

1.77

15

8.5

220

68

515

2.76

16

15

220

80.7

850

1.31

17

11

220

70.5

530

2.23

18

15

220

75.3

580

1.65

19

17

220

73

500

1.53

20

20

220

75

475

1.36

ВРЕМЯ, ОТВЕДЕННОЕ НА ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

1. Подготовка к работе – 1,0 акад.час

2. Выполнение работы – 2,0 акад.часа

3. Оформление работы – 1,0 акад.час

ЛИТЕРАТУРА

  1. Кацман М.М. Электрический привод: Учебник
    для студ. образоват. учреждений сред.
    проф. образования. – М.: Издательский
    центр «Академия», 2005. – 384с. ISBN
    5-7695-2060-4

  2. Практикум по электротехнике и электронике.
    Учебное пособие для вузов / Кононенко
    В.В., Мишкович В.И., Муханов В.В., Планидин
    В.Ф., Чеголин П.М. / Под ред. В.В.Кононеко.
    – Ростов н/Д. Феникс, 2007. – 384с.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 2

Расчет механических характеристик ДПТ
независимого возбуждения 2

Расчет механических характеристик ДПТ
последовательного

возбуждения 8

Варианты заданий 12

Время, отведенное на выполнение
работы 13

Литература 13

РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЕЙ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Методические
указания к выполнению практической
работы по

дисциплине
«Электромеханические системы» для
студентов

специальности
210100 всех форм обучения

Составили:
Мефедова Юлия Александровна

Рецензент
Т.Н. Скоробогатова

Редактор Л.В.Максимова

Корректор А.М.Рогачева

Подписано
в печать

Формат 60х84
1/16

Бумага
тип.

Усл. печ. л.
1

Уч.-изд.л.
0,875

Тираж 100
экз.

Заказ

Бесплатно

Саратовский государственный технический
университет

410054, г.Саратов, ул.Политехническая, 77

Копипринтер БИТТиУ, 413840, г.Балаково, ул.
Чапаева, 140

16

Источник

Расчетные формулы параметров машин постоянного тока

В таблице 1 представлены расчетные формулы для определения основных параметров машин постоянного тока.

В данной таблице собраны все формулы, которые касаются расчета параметров машин постоянного тока.

Таблица 1 — Расчетные формулы для определения основных параметров машин постоянного тока

Наименование величин Формулы Принятые обозначения
Мощность, кВт

Мощность, кВт

 I – ток машины, А;
U – внешнее напряжение, В;
Ток генератора и двигателя, А

Ток генератора и двигателя, А

 Iа – ток якоря;
Iв – ток параллельной обмотки возбуждения, А;
Внешнее напряжение, В

Внешнее напряжение, В

 ∑Ra – сумма сопротивлений якорной цепи, Ом;
Е – ЭДС машины, В;
ЭДС, В

ЭДС, В

 N – число проводников обмотки якоря;
а – число пар параллельных ветвей в обмотке якоря;
р – число пар полюсов;
n – скорость вращения, об/мин.
Сопротивление якорной цепи, Ом

Сопротивление якорной цепи, Ом

 Ф – магнитный поток пары полюсов, вебер;
Rя, Rс, Rдоб. – сопротивления обмотки якоря, последовательной обмотки возбуждения и добавочных полюсов, Ом
Ориентировочной значение сопротивления цепи якоря, Ом

Ориентировочной значение сопротивления цепи якоря, Ом

 Значение коэффициента β двигателей различного типа возбуждения:
для независимого и параллельного возбуждения β=0,5;
для смешанного β=0,6;
для последовательного β=0,75;
КПД двигателя и генератора

КПД двигателя и генератора

 ∑∆Р – суммарные потери в машине, кВт;
Суммарные потери, кВт

Суммарные потери, кВт

 ∆Рх – потери холостого хода машины или постоянные потер, кВт;
∆Рв – потери на возбуждение, кВт;
∆Рмех. – механические потери на трение в подшипниках и о коллектор, кВт;
∆Рст. – магнитные потери в стали якоря, кВт;
∆Рвент. – вентиляционные потери, кВт;
∆Рдоб. – добавочные потери.
В некомпенсированных машинах
∆Рдоб. = 1%Рном, в компенсированных 0,5%, кВт;
kз – коэффициент загрузки;
∆Uщ = 2 В для графитных щеток;
∆Uщ = 0,6 В для металлографитных;
Переменные потери

Переменные потери
Номинальный вращающий момент, кГм

Номинальный вращающий момент, кГм

 См – конструктивная постоянная момента;
Ф – магнитный поток, вебер;
Расчетные коэффициенты для двигателя параллельного возбуждения

Расчетные коэффициенты для двигателя параллельного возбуждения

Скоростная характеристика двигателя

Скоростная характеристика двигателя
Искусственные скоростные характеристики

Искусственные скоростные характеристики

 а) искусственная скоростная характеристика при введении добавочного сопротивления Rдоб. последовательно в цепь якоря;
б) искусственная скоростная характеристика двигателя при шунтировании якоря двигателя сопротивлением Rш;
α – коэффициент шунтирования.

Литература:

1. Справочная книга электрика. В.И. Григорьева, 2004 г.

Всего наилучшего! До новых встреч на сайте Raschet.info.

КПД генератора, параметры машин постоянного тока, ток генератора, ЭДС

Благодарность:

Если вы нашли ответ на свой вопрос и у вас есть желание отблагодарить автора статьи за его труд, можете воспользоваться платформой для перевода средств «WebMoney Funding» и «PayPal».

Данный проект поддерживается и развивается исключительно на средства от добровольных пожертвований.

Проявив лояльность к сайту, Вы можете перечислить любую сумму денег, тем самым вы поможете улучшить данный сайт, повысить регулярность появления новых интересных статей и оплатить регулярные расходы, такие как: оплата хостинга, доменного имени, SSL-сертификата, зарплата нашим авторам.

Источник

Недавние калькуляторы

Что уникального в наших калькуляторах?

  1. Расчет с разными единицами измерения для каждой переменной: теперь вы можете рассчитать объем сферы с радиусом в дюймах и высотой в сантиметрах и рассчитывать рассчитанный объем в кубических метрах.
  2. Поддерживает огромный набор измерений и единиц измерения: мы поддерживаем 100 измерений, таких как длина, вес, площадь, ускорение, давление, скорость, время и т. Д., И тысячи единиц измерения.
  3. Широчайший охват калькуляторов и рост: в настоящее время мы поддерживаем огромное количество калькуляторов и добавляем еще больше. Нужен новый калькулятор? Просто дайте нам знать, и мы доставим его вам как можно скорее.
  4. Изучите другие способы вычисления одного и того же результата: может быть несколько способов получить результат. В нашей общей структуре калькулятора они перечислены для вас. Например, площадь круга может быть измерена его радиусом, диаметром, периметром, площадью сектора и т. Д.
  5. ERROR:WebsiteFeatures5Plese use a COLON(‘:’) in between the feature name.

Источник

Добавить комментарий