Pikap24.ru

Автомобильный журнал
9 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Двигатели постоянного напряжения характеристики

Иcследование механических характеристик электродвигателя постоянного тока с независимым возбуждением

Министерство образования Российской Федерации

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра “Электропривод и автоматизация

промышленных установок”

Иcследование механических характеристик электродвигателя постоянного тока с независимым возбуждением

Методические указания к лабораторной работе №1

для студентов направления 551300 всех форм обучения

Исследование механических характеристик электродвигателя постоянного тока с независимым возбуждением: Лаб. Работа №1 по курсу «Основы электропривода» для студентов направления 551300 всех форм обучения/НГТУ; Сост.:

Изложены электромеханические свойства двигателя постоянного тока с независимым возбуждением в двигательном и тормозном режимах и порядок проведения лабораторной работы.

Подп. к печати 29.03.05. Формат 60х84 1/16. Бумага газетная. Печать офсетная.

Печ. л. 0,75. Уч.-изд. л. 0,6. Тираж 300 экз. Заказ 145

Нижегородский государственный технический университет.

Типография НГТУ. Нижний Новгород, ул. Минина, 24

У Нижегородский государственный

технический университет, 2005

Целью работы является исследование механических характеристик двигателя постоянного тока с независимым возбуждением в двигательном и тормозных режимах.

Скоростная характеристика.

Из уравнения ЭДС для электродвигателя

Как видно из выражения,частота вращения двигателя зависит от двух факторов — изменения тока нагрузки и потока. При увеличении тока нагрузки падение напряжения в сопротивлении цепи якоря увеличивается, а частота вращения двигателя уменьшается.

Поперечная реакция якоря размагничивает двигатель, т.е. с ростом тока Ia уменьшается поток и, следовательно, увеличиваются обороты двигателя. Таким образом, оба фактора действуют в отношении оборотов машины встречно и вид скоростной характеристики будет определяется их результирующим действием.

На рис. 2 показаны три разные скоростные линии двигателя (кривые 1,2,3). Кривая 1 — скоростная характеристика при преобладании влияния Ia?r,кривая 2 — оба фактора приблизительно уравновешиваются, кривая 3 — преобладает фактор размагничивающего действия реакции якоря.

Рис. 2 — Характеристики двигателя параллельного возбуждения

Ввиду того, что в реальных машинах изменение потока Ф незначительно, скоростная характеристика является практически прямой линией. На ряде современных машин параллельного возбуждения для компенсации влияния поперечной реакции якоря устанавливается дополнительная стабилизирующая обмотка возбуждения, которая полностью или частично компенсирует влияние реакции якоря.

Нормальной формой скоростной характеристики, при которой обеспечивается устойчивая работа двигателя, имеет вид кривой 1.

Наклон характеристики определяется величиной сопротивления цепи якоря ?r без учета реакции якоря. Когда добавочных сопротивлений в цепь якоря не включено, характеристика называется естественной. Естественная характеристика двигателя параллельного возбуждения достаточно жесткая. Обычно , где no — частота вращения при холостом ходе. При включении в цепь якоря добавочных сопротивлений Rрг, наклон характеристик увеличивается, они становятся «мягкими» и называются искусственными или реостатными.

ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННОГО ТРАНСПОРТА

ОБЩИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ Моек ва

УДК 621.313.13.024:621.868.2:006.354 Группа Е61

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА ДЛЯ МАШИН НАПОЛЬНОГО БЕЗРЕЛЬСОВОГО ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННОГО ТРАНСПОРТА

Общие технические условия

D. С. motors for floor railless electrified transport trucks. General specifications

ОКИ 33 5500, 33 G000

Дата введения 01.01.77

Постановлением Госстандарта JNa 1465 от 29.10.92 снято ограничение срока действия

Настоящий стандарт распространяется на двигатели постоянного тока климатических исполнений У и Т, категории 2 по ГОСТ 15150—69, предназначенные для работы в электроприводах механизмов передвижения и гидронасоса машин напольного безрельсового электрифицированного транспорта (электропогрузчики, электротягачи, электроштабслеры, электротележки и электромобили) общего назначения, а также специальные двигатели, предназначенные для работы в условиях взрывоопасных и агрессивных сред.

1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Двигатели должны изготовляться в соответствии с требованиями настоящего стандарта, технических условий на конкретные типы двигателей по рабочим чертежам, утвержденным в установленном порядке.

1.1а. Типы, основные параметры (номинальная мощность, номинальное напряжение, номинальный ток, номинальная частота вращения, максимальная частота вращения, кпд, номинальный ток и напряжение возбуждения, допустимое превышение температуры, масса), установочно-присоединительные и габаритные размс-

Издание официальное Перепечатка воспрещена

* Переиздание (апрель 1994 г.) с Изменениями № П 2, 3, утвержденными в январе 1983 гянваре 1986 г. июне 1987 г. (МУС 5—83, 5—86, 9—87)

© Издательство стандартов, 1975

© Издательство стандартов, 1994

ры, допускаемые отклонения на них, а также требования к двигателям, предназначенным для работы в условиях взрывоопасных и агрессивных сред, должны устанавливаться в технических условиях на двигатели конкретных типов или комплекты электрооборудования.

(Введен дополнительно, Изм. № 1).

1.2. Двигатели должны изготовляться:

двигатели передвижения; двигатели гидронасоса;

по способу возбуждения: последовательного; параллельного; смешанного.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

1.3. Значения климатических факторов внешней среды — по ГОСТ 15150—69 и ГОСТ 15543—70.

1.4. Условия эксплуатации двигателей в части воздействия механических факторов внешней среды — по группе М28 ГОСТ 17516—72.

Читать еще:  Что такое золотник в двигателе

1.5. Двигатели должны изготовляться на номинальные напряжения 24, 3G, 40, 48, 72, 80, 110, 160 и 220 В.

Двигатели по согласованию между изготовителем и потребителем могут изготовляться па другие номинальные напряжения.

16. Номинальный режим работы двигателей — повторно-крат-коврсмепиый S 3 по ГОСТ 183—74 с продолжительностью включения:

двигатели передвижения — 5 3 — 40%;

двигатели гидронасоса — 5 3—-15; 25%.

Для двигателей с самовеитиляцией допускается продолжительный номинальный режим 5 1.

Допускается использование двигателей в других номинальных режимах работы, при этом мощность в этих режимах должна у называться в технической документации предприятия-изготовителя.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

1.7. Предельные допускаемые превышения температуры частей двигателей при температуре газообразной окружающей среды 40 °С и номинальном возбуждении должны соответствовать указанным в табл. 1.

Класс изоляционного материала

Якорные обмотки (измерение методом сопротивления)

Обмотки возбуждения (измерение методом сопротивления)

Коллектор (измерение методом термопары) ;

двигатели со степенью защиты не ниже 1Р22 по ГОСТ 17494—72

двигатели со степенью защиты ниже IP22 по ГОСТ 17494—72

Примечание Указанные превышения температуры должны быть снижены, если они вызывают ухудшение работы двигателя или приводят к недопустимому нагреву близлежащих частей.

(Измененная редакция, Изм. № 1),

1.8. Температура нагрева подшипников качения —по ГОСТ 183—74.

1.9. Электрическая прочность изоляции — по ГОСТ 183—74.

1.10. Сопротивление изоляции обмоток двигателя относительно корпуса и между обмотками в нагретом состоянии не должно быть ниже 0,5 МОм.

1.11. Степень искрения двигателей при номинальной мощности и номинальном возбуждении не должна быть выше класса IV2 по ГОСТ 183—74.

Двигатели должны обеспечивать нормальную работу при всех токах, соответствующих их рабочим характеристикам без дополнительной очистки коллектора и разрушения щеток.

1.12. Двигатели в зависимости от способа возбуждения должны выдерживать при номинальном напряжении и максимальном возбуждении в течение 1 мин перегрузки по току, указанные в чабл, 2. При этом степень искрения не должна быть выше класса 2 по ГОСТ 183—74.

Отношение максимального тока к номинальному

Пр имечание. Допускается по согласованию между изготовителем и потребителем устанавливать для отдельных типов двигателей меньшие значения отношения максимального тока к номинальному, но не менее чем по ГОСТ 183—74.

(Измененная редакция, Изм. № 2).

1.13. Отношение максимального вращающего момента двигателей к номинальному при максимальном возбуждении в зависимости от способа возбуждения должно соответствовать указанному в табл. 3.

Отношение максимального вращающего момента к номинальному

1.14. Двигатели должны быть рассчитаны для работы при максимальной частоте вращения, значение которой должно устанавливаться в технических условиях на конкретные типы двигателей или комплекты электрооборудования.

1.15. Двигатели при холостом ходе должны выдерживать без повреждений и остаточных деформаций в течение 2 мин повышенную частоту вращения, превышающую на 25% максимальную.

1.16. Рабочие характеристики двигателей, устанавливающие зависимость частоты вращения, к. п.д. и вращающего момента от тока двигателя при номинальном напряжении, должны быть построены для расчетной температуры обмоток 75 °С, если двигатель изготовлен с изоляцией классов А и Е, и И0°С, если двигатель изготовлен с изоляцией классов В, F и Н.

Рабочие характеристики при этом должны быть построены (или получены при испытаниях) в пределах от значения отношения максимального тока до значения тока:

соответствующего максимальной частоте вращения — для двигателей последовательного возбуждения;

соответствующего максимальной частоте вращения или току холостого хода — для двигателей смешанного возбуждения;

соответствующего холостому ходу—для двигателей параллельного возбуждения.

Для двигателей, которые должны иметь регулирование возбуждения, рабочие характеристики должны быть построены для всех необходимых значений ослабления и усиления возбуждения.

1.17. Кпд* двигателей, работающих в номинальном режиме при номинальном возбуждении, должен быть не менее:

0,70 —для двигателей с номинальным напряжением до 24 В;

0,75—для двигателей с номинальным напряжением св. 24 до 40 В;

0,80 — для двигателей с номинальным напряжением св. 40 В.

Допускается по согласованию между изготовителем и потребителем устанавливать для отдельных типов двигателей меньшие значения к. п. д.

1.18. Допускаемые отклонения частоты вращения двигателей от номинальной при номинальном токе, номинальном возбуждении и рабочей температуре не должны превышать:

±7,5% —для двигателей мощностью до 3 кВт, работающих индивидуально;

±6% —для двигателей мощностью до 3 кВт, работающих в группе, и св. 3 кВт, работающих индивидуально;

±5%—для двигателей мощностью св. 3 кВт, работающих в группе.

Для реверсивных двигателей указанные отклонения частоты вращения относятся к обоим направлениям вращения.

Читать еще:  602 980 двигатель мерседес характеристики

(Измененная редакция, Изм. № 1).

1.19. Класс вибрации двигателей должен устанавливаться в технических условиях на конкретные типы двигателей или комплекты электрооборудования в соответствии с ГОСТ 16921—83.

1.20. Биение коллектора двигателей в нагретом состоянии не должно превышать 0,04 мм, при этом разница между биением в холодном и горячем состояниях—не более 0,02 мм.

1.21. Степень защиты двигателей должна устанавливаться в технических условиях на конкретные типы двигателей в соответствии с ГОСТ 17494-—87.

1.21а. Способ охлаждения двигателей по ГОСТ 20459—87 должен устанавливаться в технических условиях на двигатели конкретных типов или комплекты электрооборудования.

1.216. Условное обозначение конструктивного исполнения по способу монтажа по ГОСТ 2479—79 должно устанавливаться в технических условиях на двигатели конкретных типов или комплекты электрооборудования.

1.21а, 1.216. (Введены дополнительно, Изм. № 1).

1.22. Двигатели передвижения должны изготовляться реверсивными с одним или двумя присоединительными концами вала, двигатели гидронасоса — нереверсивными с левым направлением вращения по ГОСТ 26772—85.

Примечание Допускается по согласованию между изготовителем и потребителем для двигателей передвижения устанавливать в технических условиях на двигатели конкретных типов или на комплекты электрооборудования основное направление вращения, соответствующее движению машин напольного безрельсового электрифицированного транспорта вперед.

(Измененная редакция, Изм. № 3).

1.23. Для двигателей устанавливаются следующие показатели надежности:

ресурс до первого капитального ремонта—не менее 7000 ч.

Установленная безотказная наработка, критерии отказов и предельных состояний, показатели ремонтопригодности — по техническим условиям на двигатели конкретных типов или комплекты электрооборудования.

(Измененная редакция, Изм, № 1).

1.24. Дополнительные требования, предъявляемые к двигателям, работающим во взрывоопасных и агрессивных средах,— по техническим условиям на конкретные типы двигателей или комплекты электрооборудования.

1.24а. Дополнительные требования, предъявляемые к двигателям климатического исполнения Т,— по ГОСТ 15963—79.

(Введен дополнительно, Изм. № 1).

2. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

2.1. Требования безопасности — по ГОСТ 12.2.007.1—75.

2.2. Двигатели с номинальным напряжением св. 110 В должны иметь двойную или усиленную изоляцию.

2.3. Конструкция двигателей и их размещение на машинах напольного безрельсового электрифицированного транспорта должны обеспечивать безопасность обслуживающего персонала и безопасность производства погрузочно-разгрузочных работ с пожароопасными грузами.

3.1. Комплектность двигателей — по техническим условиям на конкретные типы двигателей.

К двигателям прилагаются: паспорт;

инструкция по монтажу и эксплуатации по ГОСТ 2.601—68 (по заказу потребителя);

ведомость ЗИП (по заказу потребителя).

4. ПРАВИЛА ПРИЕМКИ

4.1. Для проверки соответствия двигателей требованиям настоящего стандарта предприятие-изготовитель должно проводить приемо-сдаточные, периодические и типовые испытания.

4.2. Приемо-сдаточным испытаниям должен подвергаться каждый двигатель по программе, установленной в табл. 4.

Испытание на нагревание при серийном производстве может проводиться не на каждом двигателе; при этом число испытываемых двигателей следует устанавливать в технических условиях на конкретные типы двигателей или комплекты электрооборудования.

Проверку уровня вибрации допускается проводить выборочно, но не менее чем на 10% двигателей от суточного выпуска. Результаты выборочной проверки следует распространять на весь суточный выпуск.

1. Вход привода

Анализ электропитания, поступающего на электропривод, является эффективным первым действием для определения наличия в питающей цепи искажений, помех или шумов, которые могут повлиять на заземление.

Проверки

Сравните номинальное напряжение привода с фактическим подаваемым напряжением, чтобы быстро определить, находятся ли значения в допустимых пределах. Если выход за пределы диапазона составляет более 10 %, это может говорить о наличии проблем с напряжением питания. Убедитесь, что входной ток находится в пределах максимально допустимого номинала, а проводники имеют подходящий размер.

  • Сравните измеренное значение частоты с заданным значением. Разница, составляющая более 0,5 Гц, может привести к возникновению проблем.
  • Убедитесь, что гармоническое искажение находится в пределах допустимого уровня. Визуально проверьте форму сигнала или просмотрите экран гармонического спектра, на котором показано как общее гармоническое искажение, так и отдельные гармоники. Например, формы сигнала с плоской вершиной могут свидетельствовать о нелинейной нагрузке, подключенной к той же питающей цепи. Если общее гармоническое искажение (THD) превышает 6 %, это говорит о наличии потенциальной проблемы.
  • Проверьте асимметрию напряжения на входных клеммах, чтобы убедиться в том, что асимметрия фаз не слишком высокая (меньше 6–8 %), и что чередование фаз является правильным. Высокое значение асимметрии напряжения может указывать на обрыв фазы. Показание, превышающее 2 %, может привести к прерыванию напряжения и срабатыванию системы защиты привода от перегрузки или нарушить работу другого оборудования.
  • Проверка асимметрии тока. Чрезмерная асимметрия может указывать на неисправность выпрямителя привода. Асимметрия тока более 6 % может указывать на неисправность преобразователя электропривода и привести к потенциальным проблемам.
Читать еще:  Что это неравномерность вращения двигателя

Особенности и устройство ДПТ

ДПТ представляет собой вращающуюся электрическую машину, работающую от постоянного тока. В зависимости от направления потока мощности проводится различие между двигателем (электродвигатель с электрической и механической мощностью) и генератором (электрический генератор, на который подаётся механическая мощность, а также электроэнергия). ДПТ могут запускаться под нагрузкой, их скорость легко изменить. В режиме генератора ДПТ преобразует напряжение переменного тока, подаваемое ротором, в пульсирующее постоянное напряжение.

История изобретения

Основываясь на развитии первых гальванических элементов в первой половине XIX века, первыми электромеханическими преобразователями энергии были машины постоянного тока. Первоначальная форма электродвигателя была разработана в 1829 году, а в 1832 году француз Ипполит Пиксии построил первый генератор. Антонио Пачинотти построил в 1860 году электродвигатель постоянного тока с многокомпонентным коммутатором. Фридрих фон Хефнер-Алтенек разработал барабанный якорь в 1872 году, который открыл возможность промышленного использования в области крупномасштабного машиностроения.

В последующие десятилетия такие машины из-за развития трехфазного переменного тока потеряли свою значимость в крупномасштабном машиностроении. Синхронные машины и системы с низким уровнем обслуживания асинхронного двигателя заменили их во многих устройствах.

Конструкция двигателя

Чтобы понять принцип действия ДПТ, нужно сначала изучить его конструктивные особенности, одной из которых является то, что в магнитном поле постоянного магнита установлен вращающийся проводящий контур.

Упрощая эту структуру, можно сказать, что двигатель состоит из двух основных компонентов:

  1. Основной магнит (постоянный магнит), который прикреплён к статору. Магнитное поле также может быть электрически сгенерировано. На статоре находятся так называемые возбуждающие обмотки (катушки).
  2. Проводящая петля (арматура) на сердечнике якоря, обычно состоящая из слоистых металлических листов.

Обе конструкции называются двигателями постоянного тока с внешним возбуждением. Электродинамический закон указывает, что токопроводящая петля проводника в магнитном поле представляет собой силу [F], зависящую от тока [I] и напряжённости магнитного поля [B]. Токопроводящий проводник окружен круговым магнитным полем. Если объединить магнитное поле магнитного поля с магнитным полем проводящей петли, можно обнаружить суперпозицию двух полей, а также результирующий силовой эффект.

Обмотка якоря состоит из двух половин катушки. Если применить напряжение постоянного тока к двум концам обмотки якоря, можно представить, что движущиеся носители заряда поступают в нижнюю половину катушки из верхней половины катушки.

Каждая токопроводящая катушка развивает собственное магнитное поле, и магнитное поле постоянного магнита накладывается на магнитное поле нижней половины катушки и поле верхней половины катушки. Линии поля постоянного магнитного поля всегда одного направления, они всегда показывают с севера на южный полюс. Напротив, поля двух половин катушки имеют противоположные направления.

В левой части поля половины катушки полевые линии поля возбудителя и поля катушки имеют одно и то же направление. Благодаря этому силовому эффекту в противоположном направлении на нижнем и верхнем концах арматуры создаётся крутящий момент, который вызывает вращательное движение якоря.

Якорь представляет собой так называемый двутавровый якорь. Эта конструкция получила название из-за своей формы, которая напоминает два составных «Т». Катушки якоря соединены с платами коммутатора (коллектора). Подача тока в обмотке якоря обычно осуществляется через угольные щётки, которые обеспечивают скользящий контакт с вращающимся коммутатором и подают катушкам электричество. Щётки изготавливаются из самосмазывающихся графитов, частично смешанных с медным порошком для небольших двигателей.

Применение

В основном это – транспорт, работающий на электрическом токе и устройства, в которых необходимо тщательное управление скоростью вращения.

Обычно такие двигатели можно встретить в конструкции:

  • Троллейбусов;
  • Электромобилей в парке аттракционов;
  • Трамваев:
  • Транспортно-подъемных устройствах;
  • Шахтных электровозов.

А также – в детских игрушках, работающих на пальчиковых батарейках – машинках, танчиках, самолетах, вертолетах и прочем.

Следует отметить, что двигатели постоянного тока могут быть энергонезависимыми, а устройства и механизмы обладать большей маневренностью и свободой действий, не требовать подключение к источнику, питаться от мощных перезаряжаемых аккумуляторов.

Единственное слабое звено – это щетки и кольца коллектора, которые быстро изнашиваются и требуют периодической замены.

Несмотря на это, весь электротранспорт в крупных городах снабжен различными видами двигателями постоянного тока, а не асинхронными, что подчеркивает их громадную роль в жизни современного общества и страны в целом.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector