9.70 (Домашнее задание _2)

Посмотреть архив целиком







Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции

и ордена Трудового Красного Знамени

государственный технический университет им. Н. Э. Баумана



Факультет «Фундаментальные науки»


Кафедра «Электротехника и промышленная электроника»




Домашнее задание 2 по курсу


«Электротехника и промышленная электроника»

Вариант №11






Студент _____________ (Лиходед Е.И.) Группа Э6-71

Преподаватель ______________ (Махоньков В.В.)











Москва - 2006 г


Задача 9-70.

В каком соотношении находятся магнитные потоки двигателей постоянного тока с параллельным, последовательным и смешанным возбуждением, работающих в точках 1, 2, 3, своих механических характеристик? Двигатели имеют одинаковые номинальные моменты, частоты вращения, напряжения, магнитные потоки и сопротивления цепи якоря. Указать правильный ответ.

1. Ф1 = Ф2 = Ф3. 2. Ф1 < Ф2 < Ф3. 3. Ф1 > Ф2 > Ф3. 4. Ф1 > Ф2 < Ф3.

Решение

Одной из важнейших характеристик электродвигателей постоянного тока является механическая характеристика n(M), представляющая собой зависимость частоты вращения двигателя от развиваемого им момента.

Механическая характеристика считается естественной, если к двигателю подведено напряжение равное номинальному, а в цепи двигателя нет каких-либо дополнительных резистивных элементов.

Уравнение естественной характеристики:

,

где - частота вращения двигателя;

- момент, развиваемый двигателем;

- напряжение сети;

- магнитный поток;

- сопротивление цепи якоря;

- коэффициент ЭДС, зависящий от конструктивных особенностей машины,

где - число полюсов машины;

- число параллельных ветвей обмотки якоря;

- число проводников обмотки якоря;

- коэффициент момента, зависящий от конструктивных особенностей машины.

Так как у двигателя постоянного возбуждения Ф = Фном = const, то механическая характеристика двигателя прямолинейна (характеристика Ш). Учитывая небольшое изменение частоты вращения, говорят, что двигатель параллельного возбуждения имеет «жесткую» естественную механическую характеристику.

Следует заметить, что вследствие реакции якоря естественная механическая характеристика двигателя несколько отличается от прямолинейной.

При увеличении нагрузки двигателя последовательного возбуждения возрастают падение напряжения в сопротивлении и магнитный поток. Как следует из уравнения естественной электромеханической характеристики

,

последнее приводит к дополнительному снижению частоты вращения. Поэтому механическая характеристика двигателя последовательного возбуждения (характеристика С) получается более «мягкой», чем у двигателя параллельного возбуждения.

При увеличении нагрузки двигателя смешанного возбуждения его частота вращения уменьшается из-за увеличения магнитного потока и падения напряжения в сопротивлении якоря. Механическая характеристика двигателя (характеристика К) получается менее «жесткой», чем у двигателя параллельного возбуждения, у которого Ф = const, но более «жесткой», чем у двигателя последовательного возбуждения, у которого магнитный поток изменяется в более широких пределах.

По условию задачи двигатели имеют одинаковые номинальные моменты, частоты вращения, напряжения, магнитные потоки и сопротивления цепи якоря, а значит и одинаковые значения коэффициентов и . Точки 1,2,3, расположены на одной вертикальной прямой следовательно рассматривается работа двигателей при одном и том же развиваемом моменте М1. Таким образом, согласно уравнению естественной характеристики, частота вращения двигателей является только функцией магнитного потока. Большему значению частоты вращения соответствует меньшее значение магнитного потока.

Ответ: 2.

Задача 9-37.

Определить сопротивление, включенное в цепь якоря двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением, при котором он имеет характеристику а (рис. 9.37). Сопротивление обмотки якоря rЯ = 0.2 Ом, естественная характеристика б также показана на рис. 9.37. Указать правильный ответ.

  1. 0.4 Ом. 2. 0.8 Ом. 3. 0.6 Ом. 4. Не хватает условий.

Решение

Уравнение естественной электромеханической характеристики двигателя:

.

Уравнение искусственной электромеханической характеристики двигателя:

,

где - значение сопротивления, включенного в цепь якоря двигателя.

При работе двигателя вхолостую (Iя = 0) двигатель имеет частоту вращения холостого хода, которая определяется первым членом уравнения естественной электромеханической характеристики двигателя:

.

Получим систему уравнений:

,

,


.

Значение частоты вращения холостого хода определим из заданного графика, при Iя = 0:

.

Для определения значения сопротивления, включенного в цепь якоря двигателя, зададимся значением Iя = 40 А. Соответствующие значения частот вращения для искусственной и естественной характеристик:

,

,


.

Ответ: 3.




































Задача 9-51.

Для регулирования частоты вращения двигателей постоянного тока с независимым возбуждением малой мощности иногда используется установка, схема которой изображена на рис. 9.51, а. В этой установке АТ1, АТ2 – автотрансформаторы, служащие для регулирования напряжения, В1 и В2 – выпрямители для преобразования переменного тока в постоянный.


В какую сторону надо переместить движок АТ1 или АТ2, чтобы увеличить частоту вращения двигателя? Кроме того, определить, какую механическую характеристику (Б или В на рис. 9.51, б) будет иметь двигатель при положении движка АТ1 в точке К, а АТ2 в крайнем верхнем положении, если характеристика А является естественной. Указать неправильный ответ.

1. Движок АТ1 вправо. 2. Движок АТ2 вниз. 3. Характеристика Б.

Решение

Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока возможно, как следует из уравнения электромеханической характеристики тремя способами:

  1. реостатным – изменением с помощью реостата суммарного сопротивления цепи якоря;

  2. полюсным – изменением магнитных потоков полюсов с помощью реостата возбуждения;

  3. якорным – изменением напряжения, подводимого к якорю двигателя.

В данной установке регулирование частоты вращения двигателя постоянного тока, возможно, осуществить двумя способами: изменением напряжения, подводимого к якорю двигателя и изменением напряжения, подводимого к обмотке возбуждения. Рассмотрим вкратце каждое из них.

От источника регулируемого напряжения ИРН на якорь двигателя независимого возбуждения подается напряжение, которое можно плавно изменять от нуля до номинального и с переменной полярностью. Так как работа двигателя U > Uном недопустима, то данный способ дает возможность регулировать скорость вниз от номинальной.

В системах с теристорным преобразователем можно получить характеристики, аналогичные характеристикам системы «генератор-двигатель» (Г-Д), называемой также агрегатом Леонарда.

Уравнение механической характеристики n(M) в системе Г-Д имеет вид

.

Как видно, механическая характеристика n(M) представляет собой прямую линию.

Таким образом, механические характеристики двигателя при различных значениях напряжения на якоре и представляется параллельными прямыми

Из уравнения механической характеристики двигателя следует, что для увеличения частоты вращения необходимо увеличивать значение напряжения на якоре двигателя.

Свойства и характеристики различных двигателей постоянного тока, зависят от характера изменения их магнитного потока при изменении нагрузки.

Характеристический (реактивный) треугольник определяет величину реакции якоря и падения напряжения в цепи якоря:

Приведенная зависимость и электромеханическая характеристика позволяют сделать вывод, что увеличение частоты вращения двигателя может быть получено соответствующим увеличением тока возбуждения, а значит и напряжения, подаваемого на обмотку ОВ.

Рассмотрим устройство автотрансформатора, для того чтобы определить в какую сторону необходимо перемешать движки АТ1 АТ2

Автотрансформатор – однообмоточный трансформатор. От двухобмоточного отличается тем, что вторичная обмотка является частью первичной и, естественно, обмотки имеют не только магнитную, но и гальваническую связь.

Отношение ЭДС индуктированных в обмотках АХ и аХ, как известно, есть коэффициент трансформации