2.1. Испытуемая машина (ИМ): Двигатель постоянного тока независимого возбуждения,тип: 4ПО100S1.
РН = 0,55кВт; UН = 220В; IН = 3,5А; nН = 1000об/мин; IВДН = 0,58А; RД = 11,0 Ом;
Зависимость коэффициента сФ двигателя от тока возбуждения IВД: Таблица 1
сФ | Вб | 1,02 | 1,3 | 1,45 | 1,55 | 1,65 | 1,7 | 1,73 | 1,75 | 1,79 |
IВД | А | 0,2 | 0,3 | 0,35 | 0,4 | 0,45 | 0,5 | 0,55 | 0,58 | 0,65 |
2.2. Нагрузочная машина (НМ). Тип: CFM 71S. МН = 5,0Нм; UН = 380В; fН = 100Гц; IН = 2,2А; nН = 2000об/мин.
2.3. Приводной преобразователь: MOVIDRIVE MDX61В 0022 - 5A3.UН = 3 x 380В, f Н = 50Гц; PН вых = 2,2кВт; IН вых = 5,5А; км = 2,27Нм/А.
2.4. Механические потери (момент холостого хода МХХ): Таблица 2
Скорость, рад/с | |||||||||
Момент МХХ, Нм | ЛУ1 | 0,55 | 0,63 | 0,7 | 0,75 | 0,78 | 0,85 | 0,9 | 0,93 |
ЛУ3 | 0,49 | 0,52 | 0,54 | 0,56 | 0,58 | 0,6 | 0,62 | 0,64 |
2.5. Добавочные сопротивления RП и RТ (RШ) в Ом: Таблица 3
Положение переключателя S1 | ||||||||
Сопротивление RП, Ом | 63,0 | 33,5 | 43,1 | 49,7 | 13,7 | 20,3 | 29,8 |
Таблица 4
Положение переключателя S2 | ||||
Сопротивления RТ = RШ, Ом | ∞ | 68,5 | 31,0 | 38,9 |
Таблица 5
Положение переключателя S3 | |||
Обозначение | СЕТЬ, Г-Д, УВ-Д | RШ – уст. S2 | RШ =0 |
Питание от источника | Динамическое торможение |
3. Расчет характеристик.
Основной статической характеристикой двигателя является его
механическая характеристика w = f (М), выражение которой для двигателя постоянного тока имеет вид:
, (1)
где U– напряжение сети, Ф – магнитный поток, R – полное сопротивление якорной цепи, c – конструктивная постоянная двигателя; w и М – текущие значения скорости (рад/с) и момента (Нм).
В двигателях постоянного тока независимого возбуждения магнитный поток не зависит от нагрузки, т.е. сФ = const, а его величина устанавливается заданием тока возбуждения согласно условиям эксперимента и кривой намагничивания, приведенной в паспортных данных двигателя (Таблица 1). U и R для различных схем включения двигателя могут отличаться, но при изменении нагрузки остаются постоянными, т.е. для конкретной характеристики U = const и R = const. Поэтому в координатах w и М механические характеристики представляют собой прямые линии (рис.1).
Выражение (1) можно представить иначе:
, (2)
где: – скорость идеального холостого хода (М = 0), которая соответствует точке пересечения характеристик с осью w;
– статическое падение скорости, обусловленное изменением нагрузки М, которое определяет наклон характеристики.
Так как М является аргументом функции w, то угол наклона зависит только от величины сомножителя . При его постоянстве падение скорости ΔwС пропорционально нагрузке М, а все механические характеристики представляют собой прямые линии и строятся по двум точкам: 1) М = 0, w = w0; 2) М = МН, w =w0 -ΔwСН, где: MН = cФН IЯН, . Расчет производится по паспортным данным двигателя.
Величина cФН определяется из Таблицы 1, приведенной в п.2.1. При номинальном токе возбуждения IВН = 0,58 А она равна:cФН = 1,75 Вб. Далее рассчитываются значения: и MН = сФН IЯН. Величина R зависит от схемы включения и заданных значений RП и RШ.
3.1. Расчет естественной механической характеристики. При работе на естественной характеристике дополнительных сопротивлений в цепи якоря нет, поэтому. Построение естественной механической характеристики (линия 1 на рис.1) производится по двум точкам: 1) w0, М = 0; 2) wН = πnН/30, МН.
Рис.1. Механические характеристики.
3.2. Расчет искусственных механических характеристик при ослабленном магнитном потоке двигателя Ф¢. Так как магнитный поток двигателя Ф¢< ФН, то по сравнению с естественной характеристикой в правой части выражений (1) и (2) обе составляющие увеличиваются. Для определения новых значений w0¢ и ΔwС¢ необходимо для заданных значений тока возбуждения IВД¢ из той же Таблицы 1 найти новые значения сФ¢ и провести расчеты.
Построение искусственной характеристики 2 производится по двум точкам: 1) , М = 0; 2) М¢ = сФ¢ IЯН, w¢=w0¢ - ΔwС¢, где: .
3.3. Расчет искусственных механических характеристик при включении последовательного сопротивления в цепи якоря RП ограничивается вычислением DwС Так как скорость идеального холостого хода не зависит от сопротивления якорной цепи и характеристика снимается при номинальном магнитном потоке, то w0 будет такой же как на естественной. Статическое падение скорости DwС рассчитывается по (2) при М = МН для заданных значений RП с учетом того, что R = RД + RП. Искусственная механическая характеристика 3 строится по двум точкам: 1) М = 0, w = w0; 2) М = МН, . При больших RП значение скорости может стать отрицательным, что свидетельствует о переходе двигателя в режим противовключения.
3.4. Расчёт искусственных механических характеристик для сложной схемы включения с последовательным сопротивлением R П и шунтированием якоря сопротивлением R Ш выполняется по формуле:
. (4)
Из (4) следует, что при такой схеме включения двигателя изменятся обе составляющие выражения (2). Это объясняется тем, что напряжение сети приложено к включенным между собой последовательно сопротивлениям RП и RШ и оно распределяется между ними. Таким образом, эта схема играет роль делителя напряжения. Так как якорь включен параллельно RШ, то напряжение на нем Uя определяется соотношением сопротивлений, оно меньше напряжения сети U и равно: . Скорость идеального холостого хода рассчитывается по формуле: . Из-за сложной схемы включения сопротивлений изменяется эквивалентное сопротивление схемы и, как следствие, вторая составляющая выражения (4):
. (5)
Характеристика 5 строится так же по двум точкам при: M = 0 и М = МН.
Отличительной особенностью данной схемы является то, что характеристика проходит через три квадранта, т.е. двигатель может работать в трех режимах: двигательном, противовключения и даже рекуперативного торможения, т.к. ток IП, потребляемый от источника, не меняет своего направления и при IЯ<0.
3.1. Расчёт механических характеристик в режиме динамического
торможения 4 выполняется с учетом того, что они проходят через начало координат. Так как якорь отключен от сети, то U = 0 и w0 = 0. Скорость во второй точке механической характеристики 4 определяется по формуле
= – при М = МН и сопротивлении R = RД + RТ. Так как на стенде в качестве RТ используется сопротивление RШ, то RТ = RШ.
Расчеты выполняются только для положительных значений скорости.