Электрические машины

76

1.6. Момент холостого хода в долях и процентах от номинального электромагнитного момента

Момент холостого хода обусловлен сопротивлением трению в подшипниках и щетках, потерями на гистерезис и вихревые токи и аэродинамическим сопротивлением вентиляции.

1.7.Коэффициент жесткости естественной МХ

е % н % ое н 100%

ое

67,8 61,26 100 9,6%. 67,8

Естественная МХ нашего двигателя относится к категории «жестких», так как жесткие (с высокий стабильностью скорости) должны иметь % 10% (при других показателях МХ считают

мягкими).

Строится естественная характеристика по двум точкам с координатами о е, М 0 и М н, н . Показана на рис. 4 и рис. 5, обозначена буквой е.

2.Расчет сопротивлений пускового реостата

2.1.Выбираем величину пускового тока I1 по критерию

I1 I Iн.

Принимаем I1 I Iн 24, 115 276 А.

2.2. Задаемся предварительно током переключения ступеней

I2пр 1,2 1,4 Iн .

Принимаем I2пр 1,25Iн 1,25 115 144А.

2.3. Определяем полное сопротивление пускового реостата Rn по формуле (2.39) из [ 1 ]:

Примечание: здесь и далее указываются формулы теоретических разделов пособия [ 1 ].

2.4. Устанавливается число ступеней пуска m, формула (2.44):

m3.

2.5.Определяем точное значение коэффициента с уточнением величины I2 против принятого I2np.

По формуле (2.42) получаем

2.6. Рассчитываем сопротивления ступеней пускового реостата, обозначенных в схеме на рис. 1; формулы (2.45):

R1 Rя 1 01163,, 1 0063, Ом,

R2 R1 0063, 163, 0103, Ом,

R3 R2 0103, 163, 0168, Ом.

Проверка правильности расчетов. Должно быть:

R1 R2 R3 Rn 0335, [Ом].

78

0063, 0103, 0168, 0334,, погрешность 0,3%.

Rn

Rя

R1 R2 R3 RР

RПК

OB

Рис. 1

3. Сопротивление для динамического торможения Rдт

Максимальное его значение должно быть не меньше величины пускового реостата Rn. Согласно формуле (2.53), имеем:

4. Расчет сопротивления для режима противовключения

Величина всего сопротивления режима ПК, формула (2.46):

0335, 2 01, 077, Ом.

Его составляющая, как добавка к Rп :

Rр Rп к Rп 077, 0335, 0435, Ом.

Получено Rp Rn, так как по (2.47) Rp Rn Rя.

5. Напряжение якоря, допустимое для прямого пуска дви-

гателя (2.37):

Uмин I IнRя 24, 115 01, 276, В.

Оно должно быть меньше номинального в

Uн Uмин 120276, 435, раз.

79

6. Тормозной момент двигателя при скачкообразном уменьшении номинального напряжения на 30%

Данных в исходной информации недостаточно, чтобы решить задачу однозначно, так как не ясно, на какой МХ работал двигатель до уменьшения напряжения.

Будем считать, что он работал на естественной МХ, для которой выполняются условия U Uн, Ф 1, Rn 0, Rш .

Эта характеристика является самой жесткой относительно других, искусственных МХ Чем жестче характеристика и чем меньше нагрузка, тем больше толчки момента двигателя при резких изменениях напряжения якоря.

Поскольку скорость не может изменяться мгновенно из-за инерционности системы, то после ступенчатого уменьшения на-

Делаем вывод: резкое снижение питающего напряжения исследуемого двигателя на 30% при работе его вхолостую приведет к толчку тормозного момента, большему в 636/490 = 1,3 раза, чем допустимо.

Иллюстрация перехода на новую МХ с естественной характеристики при уменьшении скачком напряжения на 30% показана на рис. 2.

80

Рис. 2

Характеристики построены в относительных единицах

М ММ н , 0 .

Естественная 1 и искусственная 2 МХ проходят параллельно со сдвигом относительно скоростей идеального холостого хода на 0,3 единицы. При переходе из точки холостого хода о е по горизонтали в точку а на искусственной МХ получаем МТ а 31, , что

МТ 22, , что допустимо, так как меньше, чем 2,4.

Очевидно, что показатели для начального значения МТ при ступенчатом уменьшении напряжения из-за параллельности начальной и последующих МХ не будут зависеть от того, начался ли процесс с естественной характеристики, или с другой, параллельной для нее.

На вопрос о том, какое изменение напряжения не вызовет броска момента двигателя выше допустимого значения, можно ответить, решая совместно уравнения МХ для первичного напряжения якоря U1 и для пониженного скачком до U2, считая что скорость в момент изменения напряжения не меняется.

Эти уравнения имеют вид:

Здесь М1 — момент двигателя до изменения напряжения, М2 — момент двигателя при ступенчатом понижении на-

пряжения от U1 до U2, в расчетах нужно учитывать его знак «+» или

81

Наибольшим значение U будет при М1 0, то есть в режиме холостого хода. Величина М2 должна быть не более I М н. Поэтому формула (3) запишется в виде

Для данных ИЗ1 по (4) получим

Uдоп 24, 204 01, 277, В. 177,

В процентах от номинального напряжения якоря это составит

Uдо п 100% 277, 100 23%. Uн 120

Итак, для ДПТ НВ с номинальными данными для ИЗ1 переход

с МХ с большим напряжением на МХ с меньшим напряжением должен сопровождаться понижением напряжения якоря скачком не более чем на 27,7 В. Согласно (4), чем жестче МХ, то есть — меньше Rця, тем меньше допустимый скачок понижения напряжения.

7. Параметры искусственной МХ при Ф Фн

Определяем кратность уменьшения номинального магнитного потока для увеличения номинальной скорости на 40%.

При неноминальном магнитном потоке уравнение скоростной характеристики имеет вид

Для поставленного условия имеем:

I Iн , 14, н, U Uн.

Из выражения (5) получаем:

83

0,25 н Uc Mн Rс2я U сIн Rя .

Получаем

U 0,25 н с Iн Rя .

Определяем величину требуемого пониженного напряжения:

U 0,25 61,26 115 0,1 38,6 В.

Это напряжение обеспечивает скорость идеального холостого хода:

U386,

о и c 177, 218, р/с.

8.2.Величина последовательного сопротивления, обеспечи-

678, 025, 6126, 177, 01, 0806, 01, 0706, Ом. 115

Скорость холостого хода не зависит от Rn, поэтому

Решить эту задачу однозначно, пользуясь формулой МХ (8), невозможно, так как две переменные, связанные через

84

могут принимать различные соотношения, необходимое из которых не определяется по (8). Дополнительным условием для решения поставленной задачи послужит требование электромеханики обеспечивать для МХ нижнего уровня регулируемой скорости жесткость, дающую отклонения скорости не более чем на 20% при изменении момента нагрузки в таком же пределе от номинального значения — раздел 2.8 в учебном пособии [ 1 ]. Желаемая искусственная МХ, обеспечивающая выше указанное требование и проходящая через заданные координаты iн , М н нижнего диапазона регулирования скорости 1 : 4, показана на рис. 3. Для нее можно записать: