7367

Исследование статических режимов в двигателе постоянного тока с электромагнитным возбуждением

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Исследование параметров и характеристик двигателя постоянного токас независимым возбуждением Задание Исследовать статические режимы в двигателе постоянного тока с электромагнитным возбуждением. Цель Ознакомиться с виртуальной средо...

Русский

2015-01-14

11.16 MB

19 чел.

Исследование параметров и характеристик двигателя постоянного тока с независимым возбуждением

Задание

Исследовать статические режимы в двигателе постоянного тока с электромагнитным возбуждением.

Цель 

  •  Ознакомиться с виртуальной средой моделирования Workbench Multisim.
  •  Ознакомиться с методикой проведения виртуальных экспериментов.
  •  Провести ряд виртуальных экспериментов в среде Workbench Multisim по исследованию статических и динамических характеристик эл. двигателя 2ПН100LГУХЛ4

Объем расчетно-пояснительной записка (стр.)

16

Количество иллюстраций

10

Количество таблиц

9

Количество использованных источников

3


Параметры двигателя

Исследуемый двигатель 2ПН100LГУХЛ4 изображен на Рисунок 1:

Рисунок 1

название серии. Машины постоянного тока;

Нисполнение по способу защиты. Защищенное с самовентиляцией;

–высота оси вращения, мм;

Lусловное обозначение длины сердечника якоря. Большая;

Гналичие тахогенератора;

УХЛ4климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69;

Двигатели с высотами оси вращения 90 и 100 ммдвухполюсные;

Технические характеристики двигателя даны в Таблица 1

Таблица 1

вар.

Тип двигателя

Мощность   кВт

Напря-жение питания обмоток В

Частота вращения об/мин

КПД %

Сопротивления обмоток при 15°C                   Ом

Индук-тивность цепи якоря мГн

Момент инерции кг·м2

Номи-наль-ная

max

якоря

добав. полю-сов

воз-буж-дения

Обозначение

Pн

Ua = Uf

nн

nmax

Rагл

Rадоб

Rf

La

J

Обозн-ие в Multisim

Van=Vfn

NN

Rf

La

J

16

2ПН100LГУХЛ4

,7

,17

0,853

,012


Расчет значений параметров модели ДПТ 

(на основе данных Таблица 1)

  •  Полное активное сопротивление цепи якоря при наличии добавочных полюсов. 

 

  •  Индуктивность обмотки возбуждения можно принять приближенно равной индуктивности обмотки якоря

Гн.

  •  Номинальная частота вращения вала (угловая скорость в номинальном режиме)

  •  Номинальный момент на валу

  •  Мощность, потребляемая двигателем из сети в номинальном режиме

Вт.

  •  Мощность, потребляемая обмоткой возбуждения в номинальном режиме

Вт.

  •  Мощность, потребляемая обмоткой якоря в номинальном режиме

Вт

  •  Статическое значение тока якоря в номинальном режиме

 A

  •  Статическое значение ЭДС обмотки якоря в номинальном режиме

В.

  •  Постоянный коэффициент ЭДС двигателя при неизменном потоке полюса

В∙с/рад.

  •  Постоянный коэффициент электромагнитного момента двигателя при неизменном потоке полюса

Н∙м/А .

  •  Электромагнитный момент двигателя в номинальном режиме

Н∙м.

  •  Собственный статический момент сопротивления (момент трения двигателя) в номинальном режиме

Н∙м.

  •  Коэффициент вязкого скоростного трения двигателя при допущении линейности момента трения во всем скоростном диапазоне работы ДПТ

Н∙м∙с2/рад.

  •  Значение пускового тока якоря при прямом пуске двигателя

А.

  •  Пусковой электромагнитный момент двигателя при прямом пуске

Н∙м.

  •  Электромагнитная постоянная времени двигателя

с.

  •  Электромеханическая постоянная времени двигателя

с.

Занесем все рассчитанные данные в Таблица 2

Таблица 2

п/п

Наименование

параметра

Обозначение параметра

Значение

Размерность

стандарт

MultiSim

1

1.

Сопротивление обмотки якоря (цепи якоря)

Ra  (RaΣ)

Ra

2.023

Ом

2.

Индуктивность обмотки якоря

La

La

42

мГн

3.

Сопротивление обмотки возбуждения

Rf

Rf

295

Ом

4.

Индуктивность обмотки возбуждения

Lf

Lf

42

мГн

5.

Коэффициент вязкого скоростного трения

βf

Bf

2.5*10-3

Н∙м∙с/рад

6.

Момент инерции ротора двигателя

J

J

0,012

Н∙м∙с2/рад=кг∙м2

7.

Частота вращения ротора в номинальном режиме

nном.

NN

2200

об/мин

8.

Напряжение питания обмотки якоря (номинальное значение)

Uaном.

Van

220

В

9.

Ток в обмотке якоря в номинальном режиме (статическое значение)

Iaном.

Ian

9.16

А

10.

Напряжение питания обмотки возбуждения в номинальном режиме

Uf ном.

Vfn

220

В

11.

Момент статической нагрузки на валу двигателя

Mcн

Tl

0.58

Н∙м

12.

Угловая скорость в номинальном режиме

Ωном.

230.3

рад/с

13.

Коэффициент ЭДС двигателя при неизменном потоке полюса

KE

0.87

В∙с/рад

14.

Коэффициент электромагнитного момента при неизменном потоке полюса

KM

.87

Н∙м/А

15.

Электромагнитный момент двигателя в номинальном режиме.

Mэном.

.96

Н∙м

16.

Пусковой электромагнитный момент двигателя при прямом пуске с номинальным напряжением на обмотке якоря

Mп

.6

Н∙м

17.

Электромагнитная постоянная времени двигателя

Te

20.76*10-3

С

18.

Электромеханическая постоянная времени двигателя

ТМ

0.027

С

Построение естественной (идеальной) механической характеристики ДПТ с независимым возбуждением

Рисунок 2

На Рисунок 2 изображена схема проведения виртуального эксперимента для исследования статических характеристик эл. двигателя.

Полученные результаты занесены в Таблица 3

Таблица 3

п/п

n

Mэ

Ia

Ua

Mсн

Mт

Примечание

об/мин

Н∙м

А

В

Н∙м

Н∙м

.622

.714

,622

реальный хол.ход

.195

.373

.58

,615

.154

.155

,154

.569

.117

.180

.6

-0,483

режим пуска


Искусственная механическая характеристика ДПТ с независимым возбуждением при пониженном напряжении на обмотке якоря

Установим  значение напряжения на якоре в значение:

Ua=0,6 Uaном =0.6*220=132В

Тогда:

Полученные результаты занесены в Таблица 4

Таблица 4

п/п

n

Mэ

Ia

Ua

Mсн

Mт

Примечание

-

об/мин

Н∙м

А

В

Н∙м

Н∙м

-

.373

.429

132

.373

реальный хол.ход

1417

0,946

1.088

132

.58

,366

679

0,023

34.509

132

0.023

14.066

56,213

64.613

132

.5

-0,287

режим пуска

Искусственная механическая характеристика ДПТ с независимым возбуждением при пониженном напряжении на обмотке якоря

Установим  значение напряжения на якоре в значение:

Uf=0,6 Uaном =0.6*220=132В

Полученные результаты занесены в Таблица 5

Таблица 5

п/п

n

Mэ

Ia

Ua

Uf

Mсн

Mт

Примечание

-

об/мин

Н∙м

А

В

В

Н∙м

Н∙м

-

.024

.962

.024

реальный хол.ход

,591

.047

.58

,011

,331

58,106

220

,331

.622

,220

.7

,5

,280

режим пуска

По данным Таблица 3, Таблица 4, Таблица 5 построим графики механических характеристик двигателя постоянного тока с независимым возбуждением. График изображен на Рисунок 3.

Рисунок 3

Графики совпадают с теоретическими знаниями. 

Динамические характеристики ДПТ.

Построение и исследование переходных  характеристик ДПТ с независимым возбуждением.

В качестве переходных характеристик в работе рассматриваются реакции двигателя на ступенчатое воздействие заданного уровня. В этом случае используется включение ДПТ на постоянные напряжения на обмотках якоря и возбуждения. Исследуемыми реакциями являются частота вращения вала n(t) и электромагнитный момент Mэ(t).

Для построения переходных характеристик используется режим численного анализа Transient Analysis.

Рисунок 4

На Рисунок 4 изображена схема для проведения виртуальных экспериментов и построения переходных и частотных характеристик ДПТ с независимым возбуждением в режиме численного анализа.

Измерения проведенные при анализе переходных процессов занесены в Таблица 6

Таблица 6

t, c

0

0,03

,07

,13

,20

,25

tрас.=0.3

tраз.,с

Mэ, Н∙м

57,4

,5

-4,14

,453

,97

,644

,622

.132

n, об/мин

964

На Рисунок 5 изображен график переходного процесса для момента.

На Рисунок 6 изображен график переходного процесса для скорости.

Рисунок 5

Рисунок 6

Значение допустимой погрешности ±Δ% выбирается в диапазоне (35)% от установившейся величины. Выберем значение допустимой погрешности равным 5%. Тогда:

Δ n=2387*0,05=119

Тогда:

n лежит в диапазоне [2258;2506]

Рисунок 7

На Рисунок 7 изображена механическая характеристика двигателя.


Построение и исследование частотных характеристик ДПТ с независимым возбуждением.

Частотные характеристики двигателя показывают возможности отработки им синусоидального входного сигнала в диапазоне изменения частоты сигнала ω (или f ) от 0 до  ∞ в установившемся режиме.

В качестве воздействия в данной работе рассматривается напряжение ua(t), подаваемое на обмотку якоря. Реакциями являются частота вращения вала n(t) и развиваемый двигателем электромагнитный момент Mэ(t).

Выберем переменную составляющую сигнала ua(t) = 0,1ua = 22В

Рисунок 8

На Рисунок 8 изображены зависимости ua(t) –зеленым цветом в масштабе 200В/дел; n(t) – красным цветом в масштабе 1000 об/мин*дел.

В Таблица 7 указаны измерения временной характеристики n(t).

Таблица 7 

t, c

0,29

,53

,77

,28

,53

,78

,29

,53

n, об/мин

2627


Построение Экспериментальной АЧХ

В Таблица 8 занесены значения амплитуды переменной составляющей скорости вращения элю двигателя при различных частотах входного воздействия.

Таблица 8

f, Гц

nm, об/мин

,7

,6

,9

 

На Рисунок 9 изображен график экспериментально снятой АЧХ исследуемого двигателя. Данные для построения взяты из Таблица 8. Таблица 8 заполнена в ходе виртуального эксперимента. Значения измерены с помощью осциллографа XSC1.

Рисунок 9

Данные Таблица 9 получены в ходе виртуального эксперимента в режиме AC Analysis.

Таблица 9

f, Гц

1

70

Примечания

nm

240

,7

,6

1,8

АЧХ

n*m

10,9

,23

,04

,45

,27

,17

,12

0,08

АЧХ

φn,град.

-11

-129

-156

-165

-169

-171

-172

-174

ФЧХ

Как видно, данные Таблица 8 и Таблица 9 совпадают. Графики, полученные в режиме AC Analysis изображены на Рисунок 10.

Рисунок 10

Полоса пропускания ДПТ

fнач.=0,1Гц

n*m (fнач.)=240/22=10.9

n*m(fгр.)=0,7* n*m(fнач.)=0,7*10,9=7,63 , отсюда найдем,что

 fгр=7 Гц

Δf =07 Гц


Источники

  1.  http://energo-vesta.com.ua/catalog/2-post2p/products/208-pf250mg.html
  2.  Справочник по электрическим машинам: В 2 т./ С74 Под общ. Ред. И. П. Копылова и Б. К. Клокова. Т. 1. - М.:Энергоатомиздат, 1988.
  3.  Кузовкин В. А., Филатов В. В.: «электромагнитные устройства и электрические машины», учебное пособие, ГОУ МГТУ «СТАНКИН», 2004г.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

73033. Пользовательские типы данных на примере MS SQL Server 51 KB
  Изучить возможности по определению и использованию пользовательских типов данных, DML и DDL триггеров, ограничений целостности в постреляционной СУБД. Освоить методы и технологии создания пользовательских типов данных на CLR.Net.
73034. Принцип маркировки железобетонных плит перекрытия гражданских зданий 47.1 KB
  Принцип маркировки железобетонных плит перекрытия гражданских зданий В соответствии с ГОСТ 2300978 плиты перекрытий маркируются рядом буквенно-цифровых индексов. Первая группа содержит обозначение типа плиты и ее конструктивные размеры длину и ширину в дециметрах.
73035. Карниз гражданского здания из кирпича с вертикальными и горизонтальными разрезами 130.11 KB
  Карниз гражданского здания из кирпича с вертикальными и горизонтальными разрезами. Карниз – верхняя часть наружной стены выходящая за ее плоскость. Функциональным назначением карниза помимо его декоративных качеств является защита здания от воды стекающей с крыши.
73036. Защита от КЗ на землю в сети с глухозаземлённой нейтралью 241.56 KB
  При КЗ на землю появление токов НП возможно только в сети где имеются трансформаторы с заземленными нейтралями. распределение токов НП в сети определяется расположением не генераторов а заземленных нейтралей. Поэтому РЗ установленные в сети звезды не действуют при замыканиях на землю в сети треугольника.
73037. Назначение и принцип действия дифференциальной защиты 123.57 KB
  Дифференциальное реле КА включается параллельно вторичным обмоткам трансформаторов тока. При таком соединении в случае внешнего КЗ и при токе нагрузки вторичные токи JiB и ц замыкаются по обмотке реле КА и направлены в ней встречно поэтому ток в реле...
73038. ЗАЩИТA ГЕНЕРАТОРОВ 21.18 KB
  Большинство повреждений генератора вызывается нарушением изоляции обмоток статора и ротора которые происходят вследствие старения изоляции ее увлажнения наличия в ней дефектов а также в результате перенапряжений механических повреждений например из-за вибрации стержней обмоток...
73039. ДИСТАНЦИОННАЯ ЗАЩИТА ЛИНИЙ 138.84 KB
  Выдержка времени ДЗ t З зависит от расстояния дистанциирис. Ближайшая к месту повреждения ДЗ имеет меньшую выдержку времени чем более удаленные ДЗ. Зависимость времени действия ДЗ от расстояния или сопротивления до места КЗ называется характеристикой выдержки времени ДЗ.
73040. Особенности психофизического развития умственно-отсталых слепоглухих 67 KB
  Современные исследования показывают, что нет необучаемых детей и даже самых тяжелых можно чему-то научить, используя специфические методы, приемы и средства обучения, организуя «пошаговое» обучение, глубокую дифференциацию и индивидуализацию обучения, обязательное включение родителей в педагогический процесс.
73041. Противоаварийная автоматика и втоматика частотной разгрузки 20.22 KB
  Противоаварийная автоматика, обеспечивающая сохранение устойчивости ЭЭС (ОЭС), должна дублироваться и выполняться по разным принципам выявления нарушений нормального режима. Одновременный вывод обоих комплектов из работы допускается лишь после разработки...