Типовой расчет двигателя постоянного тока

 

Электродвигатель постоянного тока типа П81 с параллельным возбуждением имеет следующие номинальные данные: мощность - P _н=32 кВт; напряжение на зажимах - U _н=220 В; ток потребляемый из сети I _н=170 A; номинальный КПД - η_н=86%; частота вращения якоря - n _н=1500 об/мин; сопротивление цепи якоря - r _я=0,049 Ом; сопротивление цепи возбуждения - r _в=61,8 Ом.

1. Для номинального режима определить ток в цепи якоря, ток в цепи возбуждения, мощность электрических потерь (включая цепь якоря и цепь возбуждения), мощность механических и магнитных потерь.

2. Построить естественную механическую характеристику.

3. Определить ток якоря, момент на валу двигателя и частоту вращения якоря при токах двигателя, равных 0,25; 0,5; 0,75; 1,25 I _н. Рассчитать для этих режимов мощность электрических потерь и КПД двигателя, считая мощность механических и магнитных потерь не зависящей от нагрузки.

4. По результатам расчетов п. 3 построить в одной системе координат характеристики двигателя: M = f ₁ ( I _я ), n = f ₂ ( I _я ), η= f ₃ ( I _я ).

5.  Определить величину сопротивления пускового реостата, необходимого для ограничения пускового тока двигателя до I _п =2,5 I _н. Определить при этом пусковой момент двигателя.

6. Определить частоту вращения якоря двигателя при номинальном моменте и при следующих параметрах, отличных от номинальных:

а) напряжении в цепи якоря, равном 0,7 U _н.

б) в цепь якоря введен добавочный резистор с сопротивлением r _доб =5 r _я;

в) поток двигателя уменьшен до величины 0,8 от номинального.

По результатам расчетов п. 2 и 6 построить в одной системе координат естественную и искусственные механические характеристики двигателя.

 

1.

Дано:

Р_н=32000 Вт

U_н=220 В

I_н=170 А

n_н =1500 об/мин

r _я=0,049 Ом

r _в=61,8 Ом.

η_н=86%

I_Ян-? I_Вн-?

М_н-? ΔР_Эн-?

ΔР_С+ΔР_МЕХ -?

 

Решение:

2.

Дано:

М_н=203,7 H∙м

U_н=220 В

I_Ян=166,44 А

n_н =1500 об/мин

r_Я=0,049 Ом

n₀-?

 

Решение:

Естественная механическая характеристика приведена на рис. 10.

Рис. 10.

3.

Дано:

1. I=0,25 I_н;

2. I=0,5 I_н;

3. I=0,75 I_н;

4. I=1,25 I_н;

ΔР_С+ΔР_МЕХ=3,06 кВт;

k_eФ_н=0,14123;

U_н=220 В

I_Вн=3,56 А

I_н=170 А

n₀ =1558 об/мин

r _я=0,049 Ом

r _в=61,8 Ом.

I_Я-? n -?

М-? ΔР_Э-?

 

Решение:

4. По результатам расчетов п. 3 в одной системе координат на рис. 11. построены характеристики двигателя: M = f ₁ ( I _я ), n = f ₂ ( I _я ), η= f ₃ ( I _я ):

 

Рис. 11.

 

5.

Дано:

I_н=170 А

I_п=2,5 I_н;

r _я=0,049 Ом

U_н=220 В

I_Вн=3,56 А

М_н=203,7 H∙м

I_Ян=166,44 А

R_П,М_П-?

 

Решение:

6.

а)

Дано:

r _я=0,049 Ом

U=0,7U_н

U_н=220 В

k_eФ_н=0,14123;

n₀ =1558 об/мин

М=М_н

I_Ян=166,44 А

n_И-?

 

Решение:

б)

Дано:

r _я=0,049 Ом; r _Д=5r _я

k_eФ_н=0,14123;

n₀ =1558 об/мин

М=М_н

I_Ян=166,44 А

n_И-?

Решение:

в)

Дано:

Ф=0,8Ф_н;

r _я=0,049 Ом

r _Д=5r _я

k_eФ_н=0,14123;

n₀ =1558 об/мин

М=М_н

I_Ян=166,44 А

n_И-?

 

Решение:

 

По результатам расчетов п. 2 и 6 в одной системе координат построены естественная и искусственные механические характеристики двигателя на рис. 12.

 

Рис. 12.

 

2. Задачи для самостоятельного решения.

Общие требования. Для задач необходимо представить электрическую схему. Кроме расчетов, указанных в условиях задач, необходимо рассчитать и построить естественную механическую характеристику.

№ 18.

Двигатель постоянного тока с независимым возбуждением имеет номинальный момент Мн=38 Н∙м. Определить сопротивление якоря двигателя, а также ЭДС при номинальной частоте вращения, если n ₀=1600 об/мин. Данные двигателя: U _н=220В, I _н=33,2 А, η_н=0,82.

Дано:

М_н=38 Н∙м

U_н=220 В

I_н=33,2 А

η_н=0,82

n₀ =1600 об/мин

r_Я -? Е_Ян -? n_н -?

 

Решение:

Электрическая схема двигателя с независимым возбуждением приведена на рис. 13.

 

Рис. 13.

 

Естественная механическая характеристика приведена на рис. 14.

 

№ 46.

Двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением имеет номинальные данные: мощность - P _н=10 кВт; напряжение на зажимах - U _н=220 В; ток потребляемый из сети I _н=58 A; номинальный КПД - η_н=78,5%; частота вращения якоря - n _н=750 об/мин; сопротивление цепи якоря - r _я=0,375 Ом; сопротивление цепи возбуждения - r _в=92,5 Ом. Для расчета воспользоваться кривой намагничивания на рис. 15.

 

Рис. 15.

 

Дано:

P_н=10 кВт

U_н=220 В

I_н=58 А

η_н=0,785

n_н =750 об/мин

r_Я=0,375 Ом

r_В=92,5 Ом

I_Я=2I_Ян; n=n_н;

r -? n₀ -?

М_н-?

 

Решение:

Электрическая схема двигателя с параллельным возбуждением приведена на рис. 16.

 

Рис. 16

 

Естественная механическая характеристика приведена на рис. 17.

Рис. 17.

 

 

Список использованной литературы.

 

1) В.П. Кормухов, В.И. Смолин, А.Я. Эргард “Сборник семестровых заданий по общей электротехнике (Электрические машины)” Челябинск 1983.

2) Ю.М. Борисов, Д.Н. Липатов, Ю.Н. Зорин “Электротехника” Москва Энергоатомиздат 1985.