Электрические машины

85

Kш 2 1531, 0452, . 678,

Теперь, согласно выражению (8), для точки K на МХ (рис. 3), получим

Подставляем в (13) известные величины:

08, 1531, 678, 0452, 12, 204 01, Rп 0452, ,

177,2

1235, 3062, 78, 3524,Rп ,

1057,

Rп 3524, 03, Ом.

Величину Rш находим, используя формулу (9):

Скорость идеального холостого хода о ш , соответствующая Kш 0452, будет равна:

о ш о е Kш 678, 0452, 306, р/с.

9.Расчет изменений скорости двигателя на МХ с парамет-

рами, установленными в п. 8, при увеличении момента нагрузки на 20% от номинального значения.

Эти расчеты позволяют установить пригодность каждого из 3-х рассмотренных способов регулирования скорости в заданном

диапазоне 1 4. Если изменение момента на 20% от номинального значения приведет к изменению скорости более, чем на 20%, то выбранный способ регулирования применяться не может как неудовлетворяющий установленному в электромеханике требованию.

Для решения поставленной задачи необходимо по выражени-

86

Выполняем необходимые расчеты.

9.1. Для МХ при пониженном напряжении

9.2. Для МХ с последовательным сопротивлением Rn 0706, Ом, найденным в п. 8.2.

9.3. Для МХ с добавочными сопротивлениями Rп 03, Ом, Rш 0,247 Ом при Kш 0,452 (определены в п. 8.3).

Результаты расчетов показывают, что из трех способов параметрического регулирования скорости вниз от естественной МХ не может обеспечить заданный диапазон регулирования 1 4 реостатным регулированием без шунтирования якоря.

Этот способ не обеспечивает требуемой жесткости МХ, и при изменениях нагрузки на 20% от номинального значения скорость двигателя будет изменяться на 68,6% вместо допустимых 20%. Наименьшие отклонения скорости наблюдаются на МХ с пониженным напряжением — 8,6%.

87

10. Построение механических характеристик

Все МХ, искусственные и естественные, являются для ДПТ НВ прямыми линиями, поэтому строятся они по двум точкам: одна

скоординатами о i , М 0, другая — с координатами iн,

ММ н . Принято строить МХ в относительных единицах:

ое, М М М н , I IIн , U UUн ,

Ф ФФн , Ri Ri Rн , где Rн Uн Iн .

Выражения МХ в относительных единицах имеют вид: искусственные:

естественная:

1 М Rя 1 I Rя , где М I .

В ИЗ1 требуется построить МХ с параметрами, рассчитанными в разделах отчета 1 8. Характеристики реостатного пуска, динамического торможения и противовключения построены на рис. 4. Здесь выбраны масштабы: для скорости m 50 мм/ед, для момента и тока тМ 20 мм/ед. Остальныехарактеристикипостроенына рис.5.Здесь m 100мм/ед, тМ 80 мм/ед.Построениявыполнялись следующимобразом.

10.1. Естественная МХОбозначена на рис. 4 и рис. 5 буквой е. В начале координат имеем о е 1, при номинальной нагруз-

естественная МХ проходит через точку на оси ординат о е 1 с наклоном к оси абсцисс н е 1 09, 01, при М н 1.

10.2. Характеристики реостатного пуска (построены на рис. 4 справа от оси ординат).

Выполним построение МХ реостатного ступенчатого пуска чисто графическим способом, как это рекомендуется в [ 2 ]. Пред-

88

варительно выбирается масштаб координат , М (указан в конце пункта 10). Чем больше размеры, тем точнее будут результаты графических построений. Построения выполняются в следующем порядке.

Проводятся вертикали при значениях, соответствующих кратностям токов пуска и переключения:

Точка f на оси абсцисс (здесь М I 24, , 0) и 1 на оси ординат соединяем прямой. Пересечение этой прямой с вертикалью 2 1,47 дает точку а, из которой проводится горизонталь

таль из точки b при пересечении с вертикалью I дает точку b . Реостатная характеристика 1 b при пересечении с вертикалью 2 в точке с дает возможность проверить правильность построения реостатных характеристик. Если все правильно, то пересечение горизонтали из точки с с вертикалью I должно произойти на естественной МХ в точке c , отклонения допускаются 5%. В наших построениях на рис. 4 это условие выполняется.

Каждая характеристика реостатного пуска имеет свое сопротивление

Rn1 Rn Rя 0335, 01, 0435, Ом,

Rn2 Rn1 R3 0435, 0168, 0267, Ом,

Rn3 Rn2 R2 0267, 0104, 0163, Ом.

Значения Rn, R1, R2, R3 определены выше в п. 2.6.

90

Сопротивления Rn1, Rn2 , Rn3 будут использованы ниже для определения электромеханических постоянных времени Т мi механических характеристик реостатного пуска.

Для проверки получаемых графически значений скорости в точках а, b, с определим их расчетно. При этом используем свойства реостатных механических характеристик:

а) при значениях М М н 1, всегда

iн Rцяi ,

iн 1 Rцяi ;

б) при любом другом моменте, например М 2, выполняется тождество

Здесь Rн Uн Iн 120115 1043, Ом.

Графически полученные значения а , b , с должны отличаться от расчетных не более, чем на 5%. В выполненных построениях на рис. 4 это обеспечено.

91

По данным значений скорости на рис. 4 для реостатных характеристик при М н 1 можно сделать вывод, что ступени пускового реостата обеспечивают небольшой диапазон регулирования скорости. Минимальное ее значение при полностью введенном реостате (характеристика с Rп1) равно 0,6 о е, что меньше номинальной скорости всего лишь в 1,5 раза.

Для получения бóльшего диапазона потребуется включение дополнительного сопротивления. Например, включение в цепь якоря пускового реостата Rn вместе со ступенью реверса Rр обеспечит

пунктирную характеристику на рис. 4 со скоростью в точке д, равной 0,2 ед. То есть номинальную скорость можно понизить в

0,9 0,2 = 4,5 раза.

Еще один вывод: пуск двигателя при номинальной нагрузке в одну ступень не допускается, так как выключение всего пускового реостата сразу приведет к недопустимому броску тока. Это очевидно, если из точки b провести горизонталь до пересечения с естественной МХ.

10.3. Механические характеристики тормозных режимов: динамического и противовключения.

Показаны в правой части от оси ординат на рис. 4. Характеристика динамического торможения ДТ при макси-

мальном сопротивлении Rдт Rп является прямой линией, проведенной через координаты точек d ( о е 1, М дт I ) и 0.

Характеристика противовключения ПК проводится через точ-

для ПК: RП К 2Rn Rя 2 0335, 01, 077, Ом.

10.4. Механические характеристики, обеспечивающие при номинальном токе нагрузки уменьшение скорости двигателя в 4 раза.

93

Для расчетов используются выражения из раздела 2.10 методического пособия [1].

Для выражений (15)-(19) потребуются номинальные данные исследуемого двигателя:

По условиям ИЗ1 М с М н в 184 Нм.

11.1. Номинальные потери на естественной МХ. Полные:

Переменные:

Рн п е р Iн2 Rя 1152 01, 1323 Вт.

Постоянные:

Рн п о с Рн Рн п е р 2480 1323 1157 Вт.

5 с номером 1.

Согласно исходным данным, выражения (15) и (16) получают

вид

Как видно, переменные составляющие потерь не зависят от напряжения, если нагрузка не меняется.

Коэффициент полезного действия по (17):

По результатам расчетов видно, что общие потери мощности при понижении напряжения уменьшились относительно номинальных за счет Рип о с, уменьшившихся пропорционально квадрату скорости. Однако, относительное значение отдаваемой к потребляемой мощности в виде КПД тоже уменьшилось до 0,67 против