Двигатель последовательного возбуждения

 

В данном двигателе (рисунок 3.2,в) ток возбуждения I _в = I_a, поэтому магнитный поток Ф является функцией тока якоря I_a. При токе якоря I_a <(0.8 0.9) I_{а н} магнитная система машины не насыщена, поэтому Ф = к _Ф I_a (рисунок 3.10).

Рисунок 3.10 Зависимость Ф = f (I _в) для двигателя

последовательного возбуждения

 

Уравнение скоростной характеристики

, (3-18)

где с ₁, с ₂ – постоянные.

 

Следовательно, скоростная характеристика n = f (I_a) имеет вид гиперболы (рисунок 3.11).

Рисунок 3.11 Скоростная характеристика двигателя последовательного возбуждения

 

Аналогично может быть получена зависимость электромагнитного момента от тока якоря М = f (I _a). При I _a< (0,8 0,9) I _ан.

М = с _МФ I_a = с _М к _ф I_a ² = с ₃ I_a ², (3-19)

где с ₃ – постоянная.

Зависимость М = f (I_a) имеет форму параболы (рисунок 3.12). Свойства двигателя развивать момент, приблизительно пропорциональный квадрату тока, имеет важное значение, особенно в тех случаях, когда нужен большой пусковой момент (краны, электровозы, тепловозы, и т.п.), и там, где необходима большая (до 300%) перегрузочная способность двигателя.

Следует при этом отметить характерную разницу между двигателями параллельного и последовательного возбуждения. При увеличении момента в два раза в двигателе параллельного возбуждения из-за Ф = const ток якоря I_а и мощность Р ₁ возрастают также в два раза при почти неизменной частоте вращения. У двигателя последовательного возбуждения дело обстоит иначе. Если двигатель не насыщен (Ф I_a), то двойной момент создается за счет увеличения как тока I_a, так и потока Ф в раз, мощность двигателя UI ₁, увеличивается тоже в раз, а его частота вращения уменьшается в раз. Следовательно, при изменении нагрузочного момента в широких пределах у данного двигателя мощность Р ₁, ток I_a изменяются в меньших пределах, чем у двигателей параллельного возбуждения.

Рисунок 3.12 Зависимость М = f (I _a) для двигателя

последовательного возбуждения

 

Механическая характеристика двигателя последовательного возбуждения (рисунок 3.13) может быть построена на основании зависимости n = f (I_a) и М = f (I_a). При токе якоря, меньшем (0,8 0,9) I_{а н}, частота вращения изменяется по закону

, (3-20)

где – постоянная.

Рисунок 3.13 Механическая характеристика двигателя

последовательного возбуждения

 

При R _доб = 0 имеем естественную механическую характеристику, если R _доб >0 – искусственные (реостатные). Механические характеристики являются «мягкими» и имеют, как и скоростные, также гиперболический характер. При малых нагрузках двигатель идет в «разнос». Поэтому такие двигатели нельзя применять для привода механизмов, работающих в режиме холостого хода и при небольшой нагрузке (различные станки, транспортеры и пр.). Обычно минимально допустимая нагрузка составляет (0,2 0,25) I_{а н}.

На рисунке 3.14 приведены рабочие характеристики двигателя последовательного возбуждения

Рисунок 3.14 Рабочие характеристики двигателя последовательного возбуждения

 

Задания на выполнение курсовой и контрольной работ по разделу «Машины постоянного тока»

3.2.1 Задача 3 курсовой работы для студентов ЗТ-IV

Необходимо:

1. Вычертить эскиз магнитной цепи для одной пары полюсов и произвести поверочный расчет магнитной цепи при холостом ходе, построить кривую намагничивания Ф = f (F _в), определить коэффициент насыщения магнитной цепи.

2. Рассчитать и вычертить схему - развертку обмотки якоря и схему ее параллельных ветвей, для чего следует:

а) определить параметры обмотки – число секций S, число витков в секции w _c, шаги y ₁,y₂,y.

б) составить таблицу обмотки;

в) вычертить схему-развертку обмотки, нанести на нее контуры главных и дополнительных полюсов, задаться направлением вращения якоря и определить полярность щеток и дополнительных полюсов;

г) вычертить схему параллельных ветвей обмотки якоря, указав номера секций.

При выполнении работы принять, что сердечники якоря, главных и дополнительных полюсов набраны из листов электротехнической стали марок 1211 и 1212 толщиной 0,5 мм (к _с = 0,93); материал станины – литая сталь. Пазы якоря открытые, с параллельными стенками.

Числовые значения исходных величин берутся согласно двум последним цифрам учебного шифра студента по таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Исходные данные к задаче 3 курсовой работы для студентов ЗТ-IV

Наименование величины	Номера вариантов
По предпос-ледней цифре шифра	По последней цифре шифра
Число пар полюсов, р Расчетный коэффициент полюсной дуги	0-9   0,2,4,7,9 1,3,5,6,8	0,64 0,68	0,68 0,72	0,67 0,65	0,71 0,70	0,72 0,69	0,69 0,65	0,66 0,68	0,70 0,72	0,68 0,70	0,65 0,67
Диаметр якоря Dа , мм   Активная длина якоря l a, мм	0,2,4,6,8 1,3,5,7,9   0,1 2,3 4,5 6,7 8,9
Отношение t 1/ b z3   Воздушный зазор ,мм Высота паза h z,мм   Высота главного полюса h m, мм Коэффициент магнит- ного рассеяния Тип обмотки     Число пазов якоря Z     Напряжение питания U,В   Частота вращения n, об/мин   Режим работы машины	0,3,5,7,8 1,2,4,6,9   0-9   0-9   0-9   0-9   0,2,4,6,8 1,3,5,7,9   0,1,5,8 2,3,7 4,6,9   0,1,2,3,4 5,6,7,8,9   0,2,4,6,8 1,35,7,9   0,1,2,3,4 5,6,7,8,9	3,0 3,2   2,5       1,17   петл волн         двиг. ген.	2,5 2,6   4,7       1,25   петл волн         двиг. ген.	2,9 3,0   3,0       1,1   петл волн         двиг. ген.	2,7 2,8   3,5       1,21   петл волн         двиг. ген.	3,2 3,3   2,2       1,23   петл волн         двиг. ген.	2,7 2,9   3,3       1,22   петл волн         двиг. ген.	2,8 3,0   3,0       1,09   петл волн         двиг. ген.	2,5 2,6   4,5       1,27   петл волн         двиг. ген.	3,0 3,1   2,7       1,24   петл волн         двиг. ген.	2,5 2,6   4,2       1,15   петл волн         двиг. ген.

 

Примечания

1. Сердечник якоря выполнен без радиальных вентиляционных каналов, поэтому длина пакетов якоря l _c равна активной длине якоря l _a.

Осевая длина полюсного наконечника l_m на 5 мм меньше длины якоря l _a.

Расчетная длина якоря при этом l _δ= .

2. Высоту спинки якоря h _a, толщину станины (ярма) h _я и ширину сердечника главного полюса b _m необходимо выбрать так, чтобы при номинальном значении потока в воздушном зазоре Ф_δн значения магнитной индукции лежали в пределах:

в сердечнике якоря В _ан = 1,2-1,5 Тл;

в ярме В _ян=1,1-1,2 Тл;

в сердечнике главных полюсов В _mн=1,2-1,6 Тл.

Осевая длина ярма равна l _я= l _a+0.4 D _а.

3.2.2 Задача 1 контрольной работы № 2 для студентов ЗЭТ-IV

 

Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения характеризуется следующими номинальными величинами: мощность на валу Р _н, напряжение на зажимах двигателя U _Н, частота вращения n _Н, потери мощности в цепях якоря Р_{а н}, коэффициент полезного действия _н, процентное значение тока возбуждения i _ВН%.

Определить:

1. При номинальном режиме работы момент на валу двигателя М _н, ток якоря I_{а н}, ток обмотки возбуждения I _вн и ток, потребляемый из сети I _н.

2. Сопротивление цепи возбуждения R _в и цепи якоря R_a, сопротивление пускового реостата R _пуск, чтобы пусковой ток был в 2,5 раза больше номинального.

3. Рассчитать и построить графики зависимостей n = f (I_a), n = f (M), = f (I_a).

4. Определить пределы изменения частоты вращения двигателя при регулировании добавочного сопротивления в цепи якоря от 0 до 4 R_a и токе I_a = I_{а н}.

Числовые значения исходных величин берутся студентом из таблицы 3.2 по варианту, выданному преподавателем

Таблица 3.2 – Исходные данные к задаче 1 контрольной работы №2 для студентов ЗЭТ-IV

 

Номер варианта	Тип двигателя	U н, В	Р н, кВт	n н, об/мин		i вн, %	Р ан, Вт
	П11		0,7		73,5
	П11		0,3
	П11		0,13
	П12
	П12		0,45
	П12		0,2		65,5
	П21		1,5
	П21		0,7
	П21		0,3		80,5
	П22		2,2
	П22				76,5
	П22		0,45
	П31		3,2
	П31		1,5		78,5
	П31		0,7
	2ПН90МУ
	2ПН90МУ		0,37
	2ПН90МУ		0,25
	2ПН90МУ		0,17
	2ПН100МУ
	2ПН100МУ		0,75
	2ПН100МУ		0,5
	2ПН90LУ		1,3
	2ПН90LУ		0,55
	2ПН90LУ		0,34
	2ПН90LУ		0,2
	Д12		2,5
	Д21		4,5		82,5
	Д21		5,5
	Д22

3.2.3 Задача 2 контрольной работы №2 для студентов ЗЭТ – IV

Двигатель постоянного тока последовательного возбуждения при номинальном режиме работы имеет: напряжение на зажимах двигателя U _н, мощность на валу P _н, частоту вращения n _н, потери мощности в обмотке якоря Р _ан и в обмотке возбуждения Р_вн, прочие потери мощности Р _М.

Определить:

1. Мощность, потребляемую из сети Р _1н, ток двигателя I _н, момент на валу М _H.

2. Сопротивление якорной обмотки R _a и обмотки возбуждения R _в.

3. Построить зависимости частоты вращения якоря и момента от тока якоря, т.е. n = f (I _a) и М = f (I _a). Используя указанные зависимости, рассчитать и построить механическую характеристику двигателя n = f (М).

Примечание. При выполнении пункта 3 воспользоваться зависимостью ф _% = f (i _в%), приведенной в таблице

ф %
i В%

 

Числовые значения исходных величин берутся студентом из таблицы 3.3 по варианту, выданному преподавателем.

 

Таблица 3.3 – Исходные данные к задаче 2 контрольной работы №2 для студентов ЗЭТ-IV

 

Номер варианта	Тип двигателя	Р н, Вт	U н, В	n, об/мин	Ра н, Вт	Р вн, Вт	Р М, Вт
24,	МСП-0,25 МСП-0,25 МСП-0,25 МСП-0,25 МСП-0,15 МСП-0,15 МСП-0,15 МСП-0,1 МСП-0,1 МСП-0,1 Д12 Д21 Д22 Д21 Д21 Д31 Д22 Д31 Д32 Д41 Д31 Д32 Д41 Д32 Д806 Д41 Д806 Д808 Д808 Д806