Расчет и построение электромеханических характеристик двигателя

К электромеханическим характеристикам на валу относятся зависимости частоты вращения, вращающего момента и КПД от тока.

  7.1 Характеристика намагничивания

Характеристикой намагничивания называют зависимость магнитного потока от н.с. холостого хода Ф(F _m).

Н.с. холостого хода определена при расчете магнитной цепи. Таким образом, найдена одна точка характеристики, соответствующая номинальному режиму.

Задаваясь значениями магнитного потока 0,4Ф_н; 0,6Ф_н; 0,8Ф_н; 1,1Ф_н;; 1,15Ф_н повторяем расчет и находим соответствующие значения н.с. Расчет ведем в табличной форме, данные заносим в табл. 7.1.

По рис. 7.1 по полученным значениям Ф и F _m строим характеристику намагничивания и отмечаем на ней точку номинального режима.

Рисунок 7.1- Характеристика намагничивания

Коэффициент насыщения магнитной цепи ТД для номинального режима определяем по формуле:

,                                             (7.1)

.

Таблица 7.1-Расчет характеристики намагничивания

Участок магнитной цепи	Длина пути, см	Магнитный поток, Вб
		0,4Фн=0,052			0,6Фн=0,078			0,8Фн=0,104			Фн=0,13			1,1Фн=0,143			1,15Фн=0,149
		В	Н	F	В	Н	F	В	Н	F	В	Н	F	В	Н	F	В	Н	F
Сердечник якоря	20	0,48	2,4	48	0,72	3,5	70	0,96	5,3	106	1,2	9,3	186	1,32	13,8	276	1,38	17	340
Зубцы якоря	4,5	0,88	4,5	20,25	1,32	13,8	62,1	1,76	116	522	2,2	735	3307,5	2,42	1340	6030	2,53	1775	7987,5
Зубцы КО	5	0,72	3,5	17,5	1,08	6,65	33,25	1,44	17	85	1,8	119	595	1,98	265	1325	2,07	400	2000
Сердечник полюса	10	0,56	2,8	28	0,84	4,3	43	1,12	7,2	72	1,4	14,9	149	1,54	28,8	288	1,61	42,5	425
Переход из полюса в остов	10	0,56	2	20	0,84	3,5	35	1,12	8,2	82	1,4	20,1	201	1,54	37,1	371	1,61	53,5	535
Остов	13	0,52	1,9	24,7	0,77	3	39	1,33	15,8	205,4	1,29	13,8	179,4	1,42	21,7	282,1	1,48	27,7	360,1
Воздушный зазор	0,55	––	––	2866	––	––	4299	––	––	5733	1,3	––	7165,8	––	––	7882	––	––	8241
Fm		3024,77			4581,83			6805,04			11783,7			16454,48			19888,27

 

7.2 Электромеханические характеристики

Расчет скоростной характеристики выполним для полного возбуждения, полученные данные сводим в табл.7.2.

Задаемся токами двигателя в пределах (0,2I_н – 2I_н). Для тока I = 0,2I_н определяем ЭДС, В:

,                            (7.2)

.

Сопротивления обмоток принимаем для нагретого их состояния, рассчитанные при определении КПД.

Находим н.с. главных полюсов по формуле, А:

,                                    (7.3)

.

Определяем н.с. поперечной реакции якоря по соответственно заданному току, А:

,                                      (7.4)

.

Отношение к_ря = F_aq/F_в будет постоянным для всех значений токов. Принимаем его равным той же величине, что и при расчете магнитной цепи – 0,03.

Размагничивающую составляющую определяем, А:

,                                         (7.5)

.

Н.с., создающую магнитный поток, находим по формуле

,                                       (7.6)

.

По построенной кривой намагничивания определяем магнитный поток Ф соответственно н.с. . Он равен 0,08 Вб.

Зависимость частоты вращения от тока двигателя n(I) строим на основании формулы, об/мин:

,                                           (7.7)

.

Для остальных значений токов расчет проводим аналогично (табл. 7.2).

  Таблица 7.2-Расчет скоростной характеристики

I, A	Е, В	Fв, А	Faq, А	кря	Fр, А	Fμ, А	Ф, Вб	n, об/мин
1	2	3	4	5	6	7	8	9
200	1467	5400	2500	0,03	75	5325	0,08	1222
300	1451	8100	3750		113	7988	0,11	879
400	1435	10800	5000		150	10650	0,12	797
461	1426	11957	5780,25		173,4	11783,7	0,13	731
500	1420	13500	6250		188	13313	0,135	701
600	1404	16200	7500		225	15975	0,14	669
700	1388	18900	8750		263	18638	0,145	638
800	1373	21600	10000		300	21300	0,146	627
900	1357	24300	11250		338	23963	0,147	615
922	1354	24894	11525		346	24548	0,148	610

Зависимость КПД двигателя от тока рассчитываем по формуле (6.12), но вместо номинального значения тока подставляем значения (0,2I_н – 2I_н).

Для каждого значения тока определяем все виды потерь для значения тока 0,2I_н,Вт:

в меди:

;                                  (7.8)

;

в стали:

,                                (7.9)

;

механические:

,                               (7.10)

;

в щеточном контакте:

,                                          (7.11)

;

добавочные:

,                                     (7.12)

;

где к_д – коэффициент, зависящий от отношения токов I/I_Н. [1, рис. 2.61].

Суммарные потери, Вт:

,                 (7.13)

.

Коэффициент полезного действия, %:

,                             (7.14)

.

Вращающий момент на валу ТД рассчитываем по формуле, кгс м:

,                              (7.15)

.

Расчет производим в табличной форме для тех же значений токов, что и расчет скоростной характеристики. Рассчитанные величины сводим в табл. 7.3.

 

 

Таблица 7.3-Расчет характеристик КПД и вращающего момента

I, А		D Рм, Вт	D Рсо,Вт	D Рмех, Вт	D Рэщ, Вт	кд	D Рдоб, Вт	å D Р,Вт	h, %	М, кгс м
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
200	0,43	6264	7473	6193	400	0,22	2008	22338	92,6	221
300	0,65	14094	8623	4456	600	0,24	2190	29963	93,3	465
400	0,87	25056	8861	4041	800	0,28	2556	41313	93,1	682
461	1,00	33281	9127	3705	922	0,3	2738	49773	92,8	855
500	1,08	39150	9245	3552	1000	0,33	3012	55959	92,5	964
600	1,30	56376	9259	3388	1200	0,37	3377	73600	91,8	1204
700	1,52	76734	9266	3234	1400	0,45	4107	94742	91,0	1458
800	1,74	100225	9141	3176	1600	0,55	5020	119161	90,1	1680
900	1,95	126847	9015	3118	1800	0,63	5750	146531	89,1	1905
922	2,00	133124	9012	3090	1844	0,65	5933	153002	88,9	1965

 

На рис. 7.2 по данным табл.7.2 и табл. 7.3 строим зависимости частоты вращения, вращающего момента и КПД от тока двигателя.

Рисунок 7.2- Электромеханические характеристики

8Определение технико-экономических показателей ТД