Данные машин и сопротивлений

2.1. Испытуемая машина (ИМ): Двигатель постоянного тока независимого возбуждения,тип: 4ПО100S1.

Р_Н = 0,55кВт; U_Н= 220В; I_Н = 3,5А; n_Н = 1000об/мин; I_ВДН = 0,58А; R_Д = 11,0 Ом;

Зависимость коэффициента сФ двигателя от тока возбуждения I_ВД: Таблица 1

сФ	Вб	1,02	1,3	1,45	1,55	1,65	1,7	1,73	1,75	1,79
I_ВД	А	0,2	0,3	0,35	0,4	0,45	0,5	0,55	0,58	0,65

2.2. Нагрузочная машина (НМ). Тип: CFM 71S. М_Н = 5,0Нм; U_Н = 380В; f_Н = 100Гц; I_Н = 2,2А; n_Н = 2000об/мин.

2.3. Приводной преобразователь: MOVIDRIVE MDX61В 0022 - 5A3.U_Н= 3 x 380В, f _Н = 50Гц; P_{Н вых} = 2,2кВт; I_{Н вых} = 5,5А; к_м = 2,27Нм/А.

2.4. Механические потери (момент холостого хода М_ХХ): Таблица 2

Скорость, рад/с
Момент М_ХХ, Нм	ЛУ1	0,55	0,63	0,7	0,75	0,78	0,85	0,9	0,93
ЛУ3	0,49	0,52	0,54	0,56	0,58	0,6	0,62	0,64

2.5. Добавочные сопротивления R_П и R_Т (R_Ш) в Ом: Таблица 3

Положение переключателя S1
Сопротивление R_П, Ом	63,0	33,5	43,1	49,7	13,7	20,3	29,8

Таблица 4

Положение переключателя S2
Сопротивления R_Т = R_Ш, Ом	∞	68,5	31,0	38,9

Таблица 5

Положение переключателя S3
Обозначение	СЕТЬ, Г-Д, УВ-Д	R_Ш – уст. S2	R_Ш =0
Питание от источника	Динамическое торможение

3. Расчет характеристик.

Основной статической характеристикой двигателя является его

механическая характеристика w = f (М), выражение которой для двигателя постоянного тока имеет вид:

, (1)

где U– напряжение сети, Ф – магнитный поток, R – полное сопротивление якорной цепи, c – конструктивная постоянная двигателя; w и М – текущие значения скорости (рад/с) и момента (Нм).

В двигателях постоянного тока независимого возбуждения магнитный поток не зависит от нагрузки, т.е. сФ = const, а его величина устанавливается заданием тока возбуждения согласно условиям эксперимента и кривой намагничивания, приведенной в паспортных данных двигателя (Таблица 1). U и R для различных схем включения двигателя могут отличаться, но при изменении нагрузки остаются постоянными, т.е. для конкретной характеристики U = const и R = const. Поэтому в координатах w и М механические характеристики представляют собой прямые линии (рис.1).

Выражение (1) можно представить иначе:

, (2)

где: – скорость идеального холостого хода (М = 0), которая соответствует точке пересечения характеристик с осью w;

– статическое падение скорости, обусловленное изменением нагрузки М, которое определяет наклон характеристики.

Так как М является аргументом функции w, то угол наклона зависит только от величины сомножителя . При его постоянстве падение скорости Δw_С пропорционально нагрузке М, а все механические характеристики представляют собой прямые линии и строятся по двум точкам: 1) М = 0, w = w₀; 2) М = М_Н, w =w₀ -Δw_СН, где: M_Н = cФ_Н I_ЯН, . Расчет производится по паспортным данным двигателя.

Величина cФ_Н определяется из Таблицы 1, приведенной в п.2.1. При номинальном токе возбуждения I_ВН = 0,58 А она равна:cФ_Н = 1,75 Вб. Далее рассчитываются значения: и M_Н = сФ_Н I_ЯН. Величина R зависит от схемы включения и заданных значений R_П и R_Ш.

3.1. Расчет естественной механической характеристики. При работе на естественной характеристике дополнительных сопротивлений в цепи якоря нет, поэтому. Построение естественной механической характеристики (линия 1 на рис.1) производится по двум точкам: 1) w₀, М = 0; 2) w_Н= πn_Н/30, М_Н.

Рис.1. Механические характеристики.

3.2. Расчет искусственных механических характеристик при ослабленном магнитном потоке двигателя Ф¢. Так как магнитный поток двигателя Ф¢< Ф_Н, то по сравнению с естественной характеристикой в правой части выражений (1) и (2) обе составляющие увеличиваются. Для определения новых значений w₀¢ и Δw_С¢ необходимо для заданных значений тока возбуждения I_ВД¢ из той же Таблицы 1 найти новые значения сФ¢ и провести расчеты.

Построение искусственной характеристики 2 производится по двум точкам: 1) , М = 0; 2) М¢ = сФ¢ I_ЯН, w¢=w₀¢ - Δw_С¢, где: .

3.3. Расчет искусственных механических характеристик при включении последовательного сопротивления в цепи якоря R_П ограничивается вычислением Dw_С Так как скорость идеального холостого хода не зависит от сопротивления якорной цепи и характеристика снимается при номинальном магнитном потоке, то w₀ будет такой же как на естественной. Статическое падение скорости Dw_С рассчитывается по (2) при М = М_Н для заданных значений R_П с учетом того, что R = R_Д + R_П. Искусственная механическая характеристика 3 строится по двум точкам: 1) М = 0, w = w₀; 2) М = М_Н, . При больших R_П значение скорости может стать отрицательным, что свидетельствует о переходе двигателя в режим противовключения.

3.4. Расчёт искусственных механических характеристик для сложной схемы включения с последовательным сопротивлением R _П и шунтированием якоря сопротивлением R _Ш выполняется по формуле:

. (4)

Из (4) следует, что при такой схеме включения двигателя изменятся обе составляющие выражения (2). Это объясняется тем, что напряжение сети приложено к включенным между собой последовательно сопротивлениям R_П и R_Ш и оно распределяется между ними. Таким образом, эта схема играет роль делителя напряжения. Так как якорь включен параллельно R_Ш, то напряжение на нем U_я определяется соотношением сопротивлений, оно меньше напряжения сети U и равно: . Скорость идеального холостого хода рассчитывается по формуле: . Из-за сложной схемы включения сопротивлений изменяется эквивалентное сопротивление схемы и, как следствие, вторая составляющая выражения (4):

. (5)

Характеристика 5 строится так же по двум точкам при: M = 0 и М = М_Н.

Отличительной особенностью данной схемы является то, что характеристика проходит через три квадранта, т.е. двигатель может работать в трех режимах: двигательном, противовключения и даже рекуперативного торможения, т.к. ток I_П, потребляемый от источника, не меняет своего направления и при I_Я<0.

3.1. Расчёт механических характеристик в режиме динамического

торможения 4 выполняется с учетом того, что они проходят через начало координат. Так как якорь отключен от сети, то U = 0 и w₀ = 0. Скорость во второй точке механической характеристики 4 определяется по формуле

= – при М = М_Н и сопротивлении R = R_Д+ R_Т. Так как на стенде в качестве R_Т используется сопротивление R_Ш, то R_Т = R_Ш.