Электромеханические системы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

 

 

На тему: «Электромеханические системы»

 

 

 

 

Выполнил(а) студент(ка)   

Курса   группы   

ФИО       

Факультет      

Руководитель     

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2013

 

 

Оглавление

 

 

 

Контрольное задание 1

Исходные  данные (табл.1).

Таблица №1 -Возбуждение параллельное

Параметры	Номер варианта
	2
Тип двигателя	Д31
Номинальная мощность РН, кВт	6,7
Номинальное напряжение uн, В	440
Номинальный ток Iн, А	19
Номинальная скорость пн, об/мин	875
Номинальный ток  возбуждения Iвн, А	1,45
Сопротивление обмотки возбуждения rв , Ом	122
Максимально допустимая скорость вращения пмакс, об/мин.	3600
Максимальный  допустимый момент Ммакс, Нм	157
Момент инерции J, кг×м2	0,3
Число пар полюсов рп	2
Число пар параллельных ветвей, а	1
Число витков обмотки  возбуждения W на полюс	1870
Число активных проводников N якоря	1476

 

 

 

1.1. Структурная схема двигателя  представляется в виде:

 

1.2. Уравнения динамической характеристики в осях

 

1.3. Параметры  двигателя:

Номинальное сопротивление:

Сопротивление якорной цепи:

Сопротивление в нагретом состоянии:

В данном примере  при расчете  допустимая температура принята равной 130⁰С, температура окружающей среды принята 40⁰С.

Индуктивность якорной цепи:

,

где номинальная угловая  скорость

Коэффициент ЭДС 

Конструктивный  коэффициент:

Номинальный магнитный  поток:

Номинальный ток  возбуждения:

Электромагнитная  постоянная якорной цепи:

Индуктивность обмотки возбуждения:

Электромагнитная  постоянная цепи возбуждения:

Номинальный ЭДС  двигателя:

Модуль жесткости  естественной механической характеристики:

Номинальный электромагнитный момент двигателя:

Угловая скорость идеального холостого хода:

 

2. Естественные электромеханическая и механическая . Характеристики рассчитываются и строится по 2-ум точкам с координатами:

 

для механической характеристики

  .

для электромеханической  характеристики

 

Характеристики  изображены на графиках рис.1, рис. 2.

 

3.1. Искусственные реостатные электромеханические и механические характеристики при введении в цепь якоря добавочного сопротивления рассчитываются и строятся аналогично по 2-ум точкам с координатами (рис.1, рис. 2):

для механической характеристики:

 

для электромеханической  характеристики:

.

Рис. 1. Естественные и искусственные электромеханические  характеристики ДНВ

 

 Рис. 2. Естественные  и искусственные механические  характеристики ДНВ

3.2. Величина  сопротивления, которое нужно  ввести в цепь якоря для  обеспечения работы двигателя  в заданной точке, определяется  из уравнения механической характеристики  при подстановке в него значений  .

.

 

4.1. Для расчета  и построения характеристик при  ослабленном магнитном потоке  находится величина  из уравнения механической характеристики.

,

где

Подставив в  уравнения значения и , получим квадратное уравнение.

. Отсюда 

,

Реальной является величина

.

Скорость идеального холостого хода при  : .

Координаты точек для  построения механической характеристики:

 

 

Координаты  точек для построения электромеханической  характеристики:

 

Характеристики  изображены на рис.1, рис. 2.

5.1. Для расчета  и построения характеристик при  изменении напряжения на якоре,  сначала определяется напряжение  на якоре, обеспечивающее получение  заданных характеристик. Из уравнения  механической характеристики требуемое   напряжение:

, где 

Скорость идеального холостого хода:

Координаты  точек для построения характеристик:

 

 

;

 

Характеристики  изображены на рис.1, рис. 2

 

6.1. Механическая  характеристика в режиме динамического  торможения  проходит  через начало координат и точку с заданными координатами:

 

Она изображена на рис. 2.

Тормозное сопротивление  определяется  из уравнения механической характеристики.

 

7.1. Тормозное  сопротивление для режима противовключения:

 

8.1.Скорость  двигателя при тормозном спуске  груза

 

9.1. Для расчета  пусковой диаграммы и определения  пускового сопротивления и сопротивление ступеней пусковой ток или момент принимают равными: , . Причем или соответственно  .

В дальнейшем расчет выполним используя значения тока (аналогично можно использовать значение момента).

Полное сопротивление  якорной цепи при пуске:

Кратность пускового  тока:

Ток переключения:

Полные сопротивления  ступеней:

Отключаемые сопротивления:

 

Пусковая диаграмма изображена на рис.3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольное задание 2

использованы  данные асинхронного двигателя с  фазным ротором МТН-312-6:

  Коэффициенты: .

Ток возбуждения  в долях от

Ток холостого  хода ;

 

1. Структурная схема для области рабочих скольжений имеет вид:

 

 

 

 

 

2. Параметры двигателя и структурной схемы т.к. число пар полюсов , то скорость синхронная

Номинальная угловая  скорость:

Номинальное скольжение:

Сопротивления:

Критическое скольжение:

Электромагнитная  постоянная:

Критический момент:

Номинальный момент на валу

Жесткость линейной части механической характеристики:

 

2.1. Естественная  электромеханическая характеристика (рис. 4) рассчитывается по выражению:

т.к. при  .

Задаваясь скольжением S от 0 до , можно рассчитать и построить зависимость .

Предельное  значение тока ротора:

Максимальное  значение тока ротора в генераторном режиме:

 

Рис. 4. Естественная электромеханическая характеристика асинхронного двигателя

2.2. Естественная  механическая характеристика рассчитывается  по уточненной формуле Клосса, которая при определенных выше параметрах имеет вид:

Задаваясь скольжением S в пределах от 0 до ∞ определяется момент М и угловая скорость ω, все расчеты сводятся в таблицу и строится зависимость . Естественная механическая характеристика представлена на рис. 5.

Рис. 5. Естественная и искусственные механические характеристики АД

 

3.1. Для расчета  реостатной характеристики сначала  определяются координаты точек,  через которые должна проходить  характеристика, и номинальный электромагнитный момент

По графику  естественной характеристики находится  скольжение при . Оно равно .

Скольжение  на реостатной характеристике при заданных координатах:

Требуемое добавочное сопротивление:

Критическое скольжение, соответствующее реостатной характеристике:

Реостатная  характеристика рассчитывается по формуле  Клосса. Скорость определяется по следующей  формуле: , где S – скольжение, которым задаются от 0 до 1,2. Далее по точкам строится характеристика.

Реостатная  характеристика изображена на рис. 5.

 

4.1. Расчет искусственной  характеристики при заданных  параметрах питающей сети

Параметры двигателя:

Механическая  характеристика рассчитывается по формуле  Клосса при подстановке в нее  значений   и .

Скорость определяется по следующей формуле: , где S – скольжение, которым задаются от 0 до 1.2. Далее определяется момент М и по точкам строится искусственная характеристика. Она изображена на рис.5.

 

5.1. Для расчёта механической характеристики в режиме динамического торможения необходимо определить следующие параметры:

Номинальное сопротивление  двигателя:

Добавочное  сопротивление:

Ток возбуждения 

Индуктивное сопротивление Х₀:

ЭДС фазы статора:

 

Номинальный ток  намагничивания:

,

где .

Порядок расчета  характеристики динамического торможения следующий:

1. Задаются током намагничивания в относительных единицах: в пределах от 0 до 1.
2. По универсальной кривой намагничивания (см. методические указания к заданию) по заданным значениям тока определяются соответствующие значения относительной ЭДС
3. Определяются значения и .
4. Определяется эквивалентный переменный ток статора: