Розрахунок механічних характеристик двигуна незалежного збудження
Для розрахунку та побудови природної чи штучної механічної характеристики ДНВ достатньо знати координати 2-х точок, оскільки теоретично механічні характеристики є прямими лініями. Ці дві точки можуть бути будь-якими. Однак побудова природної характеристики зручно робити за точками, одна з яких відповідає координатам w=wН, М=МН, а інша координатам w=w0, М=0.
Для знаходження цих точок необхідно знати паспортні дані двигуна та опір обмотки якоря у нагрітому стані (частіше за t=75°С).
Швидкість w0 визначається, виходячи з наступного:
.
Якщо RЯ невідомо, його можна орієнтовно визначати за втратами у міді, виходячи з відомого положення, що при навантаженні, що відповідає максимальному ККД змінні втрати дорівнюють постійним. Оскільки поблизу максимуму ККД змінюється мало, вважатимуться, що ККД максимальний при номінальному навантаженні, тобто. при РН.
Повні втрати при номінальному навантаженні рівні різниці споживаної мережі потужності і номінальної потужності РН на валу, тобто. .
Номінальні втрати у міді у разі рівні половині повних втрат, . Звідси Для генератора.
Тут – номінальний опір двигуна.
Для двигунів послідовного збудження: .
Для краново-металургійних двигунів змішаного збудження.
Номінальний момент.
Знаходити номінальний момент за потужністю двигуна та швидкості буде неправильним, т.к. відношення – це момент на валу, а не електромагнітний.
Штучна характеристика, що відповідає введенню в ланцюг якоря додаткового опору, розраховується і будується також двома точками: w=w0; М=0 і М=МН і w=wНІ, причому wНІзнаходиться як або .
Механічна характеристика може бути побудована і за точками з координатами:
w=w0; М=0 та w=0; .
Розрахунок опорів для якірного ланцюга ДНВ.
Опори, які вводяться в якірний ланцюг ДНВ можуть бути пускові, гальмівні та регулювальні. Розглянемо спосіб розрахунку пускових опорів, які вводяться обмеження пускового струму. При пуску двигуна в хід його ЕРС = 0 і пусковий струм визначається тільки прикладеною напругою та опором якірного ланцюга.
Без додаткового опору може в 10-20 разів перевищувати номінальний струм, що допустимо за умов комутації.
При пуску з додатковим опором двигун працює послідовно на ряді механічних характеристик з крутістю, що поступово зменшується. Чим більше щаблів пускового опору, тим плавніше розгін. Зазвичай кількість їх трохи більше 3-5.
Необхідну величину додаткового опору, відповідного будь-якої механічної характеристиці, можна виявити з рівняння характеристики чи безпосередньо з графіка, тобто. пусковий діаграми. Дійсно, з неї видно, що відрізок аb при моменті М1 є падіння швидкості двигуна за відсутності додаткового опору в ланцюгу якоря, а відрізок ае відповідає падінню швидкості при введенні додаткового опору, що відповідає пусковій характеристиці w=0. Звідси випливає, що це відрізки у певному масштабі одночасно характеризують опір ланцюга якоря. Отже, у цьому масштабі відрізок аб визначає опір обмотки якоря, а відрізок а – повний опір якірного ланцюга при пуску двигуна в хід.
Взагалі розрахунок пускових опорів ведеться у 2 етапи:
1. Визначається повний опір.
2. Розбивається насекції, щоб двигун працював на правильній пусковій діаграмі.
Розрахунок може бути графічним та аналітичним.
При графічному розрахунку будуються показники чи , у яких двигун повинен працювати у процесі пуску, тобто. будується пускова діаграма. Скористаємося залежностями. Спочатку за паспортними даними двигуна будується природна характеристика. По осі абсцис відкладаються значення пускового струму IA1, струму перемикання IA2 і струму статичного навантаження IС. Значення цих струмів (відповідно до моментів) беруться в межах .
З'єднавши тобто w0, отримаємо пускову характеристику при роботі з повним додатковим опором. Т.к. Струм , двигун почне розганятися, а струм якоря буде зменшуватися. Після досягнення ним значення, рівного IЯ2, частина опору відключається, струм стрибком зростає до значення IЯ і двигун переходить для роботи на новій характеристиці (від т.d), на якій він працюватиме до т.n, де вимикається наступний ступінь пускового опору і т.д. до виходу природну характеристику в т.b. Якщо це не вийде, необхідно змінити значення струму IЯ2 і виконати побудову пускової діаграми наново в. Позначивши опір якірного ланцюга при пуску Rm (див. схему включення опорів на рис.), на 2-й через Rm-1 і т.д., то опору Rm на пусковій діаграмі відповідає відрізок ае, опору Rm-1 - відрізок ad і і т.д. Опорам, що відключаються на кожному ступені, відповідають відрізки de,cd,bc. Масштаб опорів можна знайти виходячи з відрізка ав та відомої величини RЯ. Але т.к. відрізок ав невеликий і це може викликати велику похибку, зручніше знаходити масштаб по відрізку ае. Цьому відрізкувідповідає .
Найбільш простий і наочний розрахунок пускових опорів у відносних одиницях.
При цьому аналогічно розглянутому вище задаються значеннями пускового та перемикаючого моментів М1, М2 та будується пускова діаграма.
Потім з точки, що відповідає моменту m=1, проводиться вертикаль. Відрізки її між прямою, що відповідає n=1 і кожною даною механічною характеристикою дадуть значення повного опору ланцюга якоря на кожному щаблі. Наприклад, повний опір ланцюга якоря при пуску rm відповідає відрізку ав. Відрізки ж між сусідніми характеристиками при m=1, дадуть величини опору, що відключається на кожному ступені. Величини опору в Омах будуть , де RH – номінальний опір двигуна.
З метою отримання розрахункових співвідношень для аналітичного розрахунку пускових опорів напишемо вираз для швидкості w1 виходячи з 1-ї та 2-ї реостатних характеристик.
звідки.
Написав аналогічно вирази для швидкостей w2, w3 і т.д. отримаємо ряд рівностей:
Перемножуючи праві та ліві частини та скорочуючи загальні множники, отримаємо:
Це означає, що з правильно розрахованої пусковий діаграмі мають місце співвідношення .
Позначивши відношення через l отримаємо .
При заданій кратності пускових струмів (або моментів) число пускових щаблів дорівнюватиме: .
Для розрахунку пускових опорів визначають задаються величиною l і знаходять m. Якщо m виходить дробовим, його заокруглюють до умовного числа і знаходять нове значення . Загальні опори на кожному щаблі:
Величини опорів, що відключаються на кожному щаблі знаходяться як різниця повних опорів:
Величини l і m можуть бути представлені інакше. Т.к. при Ф=const, i=m, то виражаючи опорувідносних одиницях, отримаємо:
т.к. і
Порядок розрахунку опорів аналогічний вищевикладеному.