ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ДВИГУНА ПОСТІЙНОГО СТРУМУ НЕЗАЛЕЖНОГО ЗБУДЖЕННЯ ЗА КАТАЛОЖНИМИ ДАНИМИ

У каталогах [1] на двигуни постійного струму наводяться наступні технічні дані:

- номінальна потужність двигуна, кВт;

- номінальна напруга обмотки якоря, В;

- номінальний гок обмотки якоря двигуна, А;

- опір обмотки якоря двигуна при 15 ° С, Ом;

- опір додаткових полюсів двигуна при 15 ° С, Ом;

- опір компенсаційної обмотки двигуна при 15 ° С, Ом;

- індуктивність обмотки якоря двигуна, Гн;

- номінальний коефіцієнт корисної дії,%;

- номінальна частота обертання, об / хв;

- момент інерції якоря, кг • м2.

У тих випадках, коли в каталогах необхідні параметри двигуна не наводяться, їх можна визначити за такими формулами:

Номінальний струм двигуна

(3.13)

Номінальна кутова швидкість

(3.14)

Опору двигуна наводяться в каталогах при температурі 15 ° С. У нагрітому стані при робочій температурі опір двигуна

(3.15)

де - температурний коефіцієнт опору міді (зазвичай приймається ); - робоча температура обмотки машини; - температура, при якій вказуються опору в каталогах. При температурі і , при

(3.16)

Якщо в каталогах опір двигуна не наведено, то його орієнтовно визначають, приймаючи, що половина всіх втрат в двигуні при номінальному навантаженні пов'язана з втратами в міді якоря [2]. Певне таким чином опір відповідає нагрітого двигуну

(3.17)

Індуктивність цінуй обмотки якоря двигуна [3]

(3.18)

де р - число пар полюсів двигуна; для швидкохідних некомпенсованих машин; для нормальних некомпенсованих машин; для компенсованих машин.

Коефіцієнт ЕРС і електромагнітного моменту при номінальному потоці збудження

(3.19)

Номінальний електромагнітний момент двигуна

(3.20)

Номінальний момент двигуна на валу

(3.21)

Приклад 3.1. Для двигуна постійного струму типу Π-11У4, має такі технічні дані, розрахувати і побудувати статичні електромеханічну і механічну характеристики.

Основні параметри двигуна:

• • номінальна потужність кВт;
• • номінальну напругу 1 В;
• • номінальний струм двигуна А;
• • опір двигуна при 15 ° С, Ом;
• • номінальна частота обертання об / хв;
• • індуктивність двигуна Гн;
• • момент інерції якоря двигуна кг ∙ м;
• • допустимий струм двигуна

Рішення. Так як електромеханічна і механічна характеристики двигуна постійного струму незалежного збудження описуються рівняннями прямої, то для їх розрахунку і побудови досить визначити дві будь-які точки. Як правило, координатами цих точок є: 1) швидкість ідеального холостого ходу ω0 при нульовому струмі якоря і електромагнітному моменті; 2) номінальна кутова швидкість при номінальному струмі і номінальній електромагнітному моменті

Визначимо додаткові параметри двигуна:

• Номінальна кутова швидкість

• Опір якоря двигуна в гарячому стані

• Коефіцієнт ЕРС (В ∙ с / рад) та електромагнітного моменту (Н • м / A) при номінальному потоці збудження

• Кутова швидкість ідеального холостого ходу

• Номінальний електромагнітний момент двигуна

• Пусковий струм або струм короткого замикання

Розраховані статична природна електромеханічна і механічна характеристики двигуна наведені на рис. 3.5.

Мал. 3.5. Статичні характеристики двигуна постійного струму незалежного збудження: а - електромеханічні: б - механічні

• Допустимий струм двигуна

Висновок. Природна електромеханічна характеристика двигуна нс забезпечує обмеження пускового струму на допустимому рівні. Як наслідок пуску двигуна прямим включенням в мережу - незадовільна комутація на колекторі і вихід колектора з ладу.

Приклад 3.2. Для двигуна постійного струму типу Π-11У4 розрахувати і побудувати динамічну механічну характеристику. Основні параметри двигуна наведені в прикладі 3.1.

Динамічну механічну характеристику побудувати при моменті опору на валу двигуна

Рішення. В динаміці двигун постійного струму незалежного збудження описується системою рівняння (3.12):

При підстановці в систему рівнянь чисельних значень параметрів отримаємо:

(3.22)

Динамічна механічна характеристика пуску двигуна постійного струму незалежного збудження прямим включенням в мережу, розрахована в програмному середовищі MathCAD, наведена на рис. 3.6.

Аналіз графіка динамічної механічної характеристики показує, що максимальне значення пускового моменту становить

З огляду на, що струм якоря двигуна незалежного збудження пропорційний його моменту, знайдемо максимальний пусковий динамічний струм якоря

Мал. 3.6. Графіки статичної (1) і динамічної (2) характеристик пуску двигуна постійного струму незалежного збудження прямим включенням в мережу

Максимальний пусковий динамічний струм перевищує гранично допустимий струм якоря двигуна за умовами комутації , однак він суттєво менше струму короткого замикання . Зазначена особливість зменшення пускових динамічного струму двигуна незалежного збудження дозволяє електричні машини потужністю до 200 Вт пускати прямим включенням в мережу без вжиття заходів струмообмеження.