Рабочие характеристики двигателя

Исследование рабочих свойств двигателя осуществляется изменением нагрузки на его валу. 

Эксплуатационные свойства двигателя определяются его рабочими характеристиками, под которыми понимают зависимость скорости вращения n, величины тока I, мощности Р ₁, коэффициента полезного действия η, вращающего момента М от полезной мощности на валу двигателя P ₂ при U = U _н = const и I _в=const  (рис. 8.48).

Из-за жесткости характеристик при независимом возбуждении график M = f (P ₂) имеет вид близкий к прямой. Если поток Ф = const, то этот график является в то же время выражением зависимости I = f (Р ₂).

			М

Мощность Р ₁ – мощность энергии, подводимой из сети, делится между цепью якоря Р _я (большая часть) и цепью возбуждения Р _в = UI _в (несколько процентов):

Р ₁= U (I _я + I _в)= UI.

Полезная мощность на вал двигателя Р ₂  определяется вычитанием всех потерь из мощности Р ₁:

Р ₂ = Р ₁- Σ p = UI - (p _c+ p _мех+ p _в+ p _я+ p _щ),

где p _c  - потери мощности в стали (из-за гистерезиса и на вихревые токи); p _мех  - механические потери на трение(в подшипниках, щетках и о воздух); p _в – электрические потери (в обмотке возбуждения); p _я – потери мощности в якоре; p _щ – потери при щеточном контакте.

 Вращающий момент двигателя определяется

М =9,55 Р ₂/ n,

где частота вращении n (об/мин), Р ₂ мощность на валу двигателя выражается в ваттах, момент М (Н×м).

     Потери для двигателя определяются КПД

η = P₂/P₁  = UI - Σ p /(UI).

 Для генератора η = P₂/P₁= U I /(UI + Σ p).        

Пример.

Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения типа 2П0132МУХЛ4 имеет следующие паспортные данные:

U _н = 200 В, I _н = 40 А, n _н = 1000 об/мин, η_н = 0,85. Сопротивления цепей: якоря R _н = 0,35 Ом, возбуждения R _в= 123 Ом.

     Задание:

Выполнить расчет сопротивления пускового реостата, ограни­чивающего ток двигателя на уровне 2 I _ян, и механической харак­теристики двигателя при изменении тока якоря от 0,25 до 1,25 номинального значения.

Расчетная схема включения двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением аналогична схеме на рис.8.45, б.

Решение

Расчетная схема  двигателя постоянного тока с параллель­ным способом возбуждения приведено на рис. 8.49..

По условию задачи значение тока, потребляемого от питающей сети, известно.

Определим токи в цепях возбуждения и якоря двигателя.

Ток в цепи обмотки возбуждения определяется по закону Ома:

= 200/123 = 1,6 А.

Ток цепи якоря определяется по уравнению первого закона Кирхгофа:

 =40-1,62= 38,38 А.

Сопротивление пускового реостата, включаемого в цепь якоря, с целью ограничения тока в момент пуска двигателя вычис­ляется по формуле

= (200 / 2ּ36,38) – 0,35 = 2,25 Ом.

Для расчета механической характеристики двигателя необходимо определить механическую мощность, частоту вращения якоря и по­тери, имеющие место в двигателе при различных значениях тока якоря. Принимая кратности тока (k) якоря, равными: 0,25; 0,5; 0,75; 1,0 и 1,25, выполним расчеты требуемых параметров по приведенным ниже формулам.

Токи в цепях двигателя:

; ,

где .

Электрическая мощность (Вт), потребляемая двигателем из сети:

Р ₁ = U _н I.

Потери мощности в обмотках двигателя (Вт):

а) в цепи якоря 

Δ Р _я = .

б) в цепи обмотки возбуждения

Δ Р _в = U _н I _в .

Механические и магнитные потери двигателя (Вт):

.

Сумма всех потерь (Вт):

                       .

Механическая мощность двигателя (Вт):

Р ₂ = Р ₁ .

Частота вращения якоря (об/мин):

).

      Вращающий момент на валу двигателя:

М ₂ = 9,55 Р ₂ / n.

 

Результаты расчетов по приведенным выше формулам представить в виде табл. 8.3.1.

Таблица 8.3.1
I я	I	Р 1	Δ Р я	Δ Р в	Δ Р 0	Р 2	n	М 2
А	А	Вт	Вт	Вт	Вт	Вт	об/мин	Н×м

 

Контрольные в опросы

 

1. Каковы конструктивные особенности машин постоянного тока (МПТ)?

2. Перечислите классификацию машин по способу возбуждения.

3. Укажите характеристики МПТ, и какие параметры машины можно по ним определить?

4. Укажите, в каких случаях применяют генератор с той или иной схемой возбуждения?

5. Как выполняют пуск МПТ?

6. Как регулируют скорость МПТ?

7. Каковы недостатки и достоинства различных способов регулирования.

8.Укажите порядок расчета механической характеристики МПТ с параллельной схемой возбуждения.