Задача 12

Задача 12. Двигатель постоянного тока с независимым возбуждением, компенсированный (магнитный поток постоянен)

Двигатель постоянного тока с независимым возбуждением, компенсированный (магнитный поток постоянен), номинальная мощность Р_ном = 22 кВт, число полюсов 2р = 4, напряжение на выводах U = 220 В, номинальная частота вращения n = 1500 об/мин, КПД . На якоре N = 248 проводников, обмотка – волновая, внутреннее сопротивление обмотки якоря R_я = 0,1 Ом. Напряжение возбуждения U_в = 220 В, сопротивление обмотки возбуждения R_в = 82,5 Ом. Пренебречь падением напряжения на щётках, потерями на трение и вентиляцию, а также реакцией якоря.

1) Рассчитать естественную механическую характеристику, считая сопротивление якорной цепи R_я, рассчитать искусственную механическую характеристику при добавочном сопротивлении в цепи якоря R_доб = 2 Ом;

2) Определить добавочное сопротивление, включаемое последовательно с якорной цепью, для номинального момента, чтобы получить n = 900 об/мин;

3) Определить, насколько нужно уменьшить напряжение на выводах, если необходимо установить n = 900 об/мин при номинальном моменте;

4) Определить, насколько нужно увеличить сопротивление цепи возбуждения, чтобы частота вращения стала равной = 1600 об/мин при номинальном моменте. Характеристика холостого хода машины приведена в виде таблицы

	206,5
	0,5	1,5	2,2

Решение:

1) Механическая характеристика двигателя – это зависимость частоты вращения от момента n = f(M).

Если считать поток постоянным и пренебречь падением напряжения на щётках, то

.

Получим уравнение прямой, наклон которой к горизонтальной оси определяется величиной m. Теоретически при идеальном холостом ходе I_я = 0 и . В действительности из-за потерь в машине ток в якоре при холостом ходе не может быть равным нулю.

Итак, . Величину С_Е·Ф определим из уравнения ЭДС для номинального режима.

.

об/мин.

А.

n_х = 1583, М = 0 – точка Х.Х. естественной механической характеристики (рис. 8).

Вторая точка – определяется номинальным режимом

М_ном = .

На графике – естественная механическая характеристика – 1.

Для искусственной механической характеристики первая точка – точка холостого хода.

Вторую точку можно определить как точку пуска: n = 0, М = М_пуск.

А.

Момент в номинальной точке и пусковой момент: , . Из двух уравнений находим М_пуск.

На графике – искусственная механическая характеристика 2.

2) Введение добавочного сопротивления в цепь якоря – один из способов регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока (уменьшение).

Так регулирование происходит при постоянном моменте, ток якоря в установившемся режиме остаётся неизменным. Если М = М_ном, то и I_я = I_я.ном, а поэтому , делаем числовые подстановки и определяем величину добавочного сопротивления:

.

.

125,064 = 220 – 11,56 — R_доб·115,6,

Механическая характеристика на графике – 3.

Изменение оборотов ,

.

3) Изменение величины питающего напряжения – ещё один способ регулирования частоты вращения двигателя (уменьшение).

Механические характеристики при сохранении неизменным момента в случае уменьшения напряжения сдвигаются параллельно естественной характеристике. При номинальном моменте разность частот вращения об/мин. Из параллельности прямых следует, что новая частота вращения холостого хода при пониженном напряжении об/мин.

Для идеального холостого хода:

, , отсюда

.

Итак, напряжение питания надо уменьшить на 83,4 В. Механическая характеристика на графике – 4.

4) Изменение сопротивления цепи возбуждения – ещё один способ изменения скорости вращения двигателя (увеличение).

Уравнение механической характеристики:

, ( ).

Если увеличивается сопротивление цепи возбуждения, ток возбуждения уменьшается, уменьшается и основной поток. Механическая характеристика становится более крутой, частота вращения в режиме холостого хода растёт.

Определим постоянные машины:

, .

При заданной частоте вращения определим величину магнитного потока:

,

,

,

,

, .

Выбираем первое решение, так как второе слишком мало для машины с Истинный магнитный поток машины

Частота вращения при холостом ходе:

.

На графике – механическая характеристика – 5.

При магнитном потоке индуцированная ЭДС:

.

По характеристике холостого хода определяется ток возбуждения: .

Требуемое сопротивление цепи возбуждения:

.

Отсюда

Карточка изделия Электродвигатели постоянного тока 4ПФ250МК О4

Результаты поиска на складе 4ПФ250МК О4

Электродвигатели постоянного тока серии 4ПФ габаритов 200-250

Электродвигатели постоянного тока серии 4ПФ с высотой оси вращения 200–250 мм с шихтованным магнитопроводом пред. назначены для работы в регулируемых электроприводах, питаемых от полупроводниковых преобразователей (главным образом, для приводов главного движения металлообрабатывающих станков), в том числе в приводах, оснащенных системами автоматического управления, контроля и диагностики с применением микропроцессорной техники.

Структура условного обозначения

4П — обозначение серии машины
Ф — степень защиты и способ охлаждения
[защищенное IP23 с независимой вентиляцией от постороннего вентилятора IC06]
ХХХ — высота оси вращения в мм
Х — условная длина сердечника якоря
M — первая длина
L — вторая длина
К — наличие компенсационной обмотки. Отсутствие знака означает некомпенсированный двигатель
П — повышенная точность. Отсутствие знака означает нормальную точность
Г — наличие тахогенератора
ХХХ — климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69

Основные параметры и размеры

Режим работы электродвигателей продолжительный S1 по ГОСТ183-74. Электродвигатели допускают работу в режимах S2–S8 по ГОСТ 183-74 при условии, что среднеквадратичный ток за цикл не превышает номинальное значение.

Возбуждение электродвигателей независимое 220 В. Механические воздействия по группе М8 ГОСТ 17516.1-90E.

Электродвигатели выпускаются в конструктивном исполнении IMB3, IMV5, IMV6, IMВ35, IMV15, IMV36, IM1002, IM1012, IM1032, IM2002, IM2012, IM2032.

Номинальные параметры компенсированных двигателей типа 4ПФ200K–4ПФ250К

Габаритно-установочные размеры электродвигателей 4ПФ200-4ПФ250
(Конструктивное исполнение IMB3, IMV5, IMV6)

Габаритно-установочные размеры электродвигателей 4ПФ200-4ПФ250
(Конструктивное исполнение IMB35, IMV15, IMV36)

Габаритно-установочные размеры электродвигателей 4ПФ200-4ПФ250
(Конструктивное исполнение IM1002, IM1012, IM1032)

Габаритно-установочные размеры электродвигателей 4ПФ200-4ПФ250
(Конструктивное исполнение IM2002, IM2012, IM2032)

Номинальные параметры некомпенсированных двигателей типа 4ПФ200–4ПФ250

Посмотреть техническое описание на предыдущую продукцию: 4ПФ250LК УХЛ4

Посмотреть техническое описание на следующую продукцию: 4ПФ250LК О4

Компенсированный асинхронный двигатель

Патент 73306

Компенсированный асинхронный двигатель

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ х » тЕХ)!;;.,;,-I, Н. M. Мельников (КОМПЕНСИРОВАННЫЙ АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ванна(но 10 ангтота !1!40 г. на 3453013(Г)735 н !!(1!1о;(нн(й ! ,и нт!)он!но(ь(н(т((нноотн CCCP

Известны Iiolll)PIIcIIJ)0133 HIIhIP 3cHIlxj)OIIIIые дви! 310.111 с КОрОткОзамкIl jThIM J)0foP0%1 н комисHcHJ)(loHIPH сомо! «0Й, J) 3c!1010)IiPII IIQH н3 cTHTOJ)P.

У описываемого асинхронного дьигателя компенсирующая обмотка прик IIOHPII3 к 11еподвижному коллектору, снабженному щетками, присоединенным к сети с обратным порядком следов)!!ия фаз l10 сравнению » главной обмоткой и вращаемыми в сторону вращения ротора так, чтобы поток компенсир ющей обмотки вращался синхрон1го с потоком главной обмотки, 1)3 HPPTP)IiP i!!)HI)Picli п!)одол!и(ый P33PPO Ilj)P. (1c! f:)ем()г0 двиг3TPCIH.

На статоре машины расположены две обмотки, каждая из которых рассчитана на половину мощности двигателя. Обмотка 1 — трехфазная обмотка статора асинхронного двигателя, обмотка 2 — компенсиру!ощая обмотка, выполнеш(ая в виде замкнутой на себя барабанной обмотки машины постоянного тока и присоединенной к неподвиж1!ому коллектору 3. По коллектору скользят три щетки -.1, сдвинутые одна относительно другой на угол !20 и смонтированные 113 вращающемся цилиндре 5.

Подключение щеток 4 к питающей сети осуществляется с помощью трех контактных колец 6 и трех дополнительных неподвижных щеток 7. Цилиндр 5 со смо11тированными на нем щетками 1 и контактными кольцами 6 свободно вращается 113 валу ротора 113 шарикоподшипниках 8. Для этой цели цилиндр снабжен намагничивающими выступами 9, которые увлекаются магнитным полем машины и вращаются синхронно с ним, Компенсиру!ощая обмотка 2 вкл(очена по отношению к основчой обмотке 1 с обратным чередованием фаз и занимает только половину окружности коллектора (вторая половина окружности коллектора включена параллельно с первой). Создаваемое обмоткой 2 магнитное поле будет вращаться по отношению к ротору в противоположном направлении, Однако ввиду того, что щетки вращаются совместно с ротором и за один оборот обегают два раза проводники обмотки 2, магнитный поток и

ЭТО« ОOМОТК! I ОМ;!(Т ВР!1 !(ЯТЬС51 В;!!>О». ГРЯНCГВЕ С П(«) М. !;!1>i! ОН С! I! I>;РО!!11011

cK0J)ocThi0 il cк, l k i, Ll>I (33Th(H с 1I0! oK0:>(ocIIoI3 Ho!I Об »10 к(! > .

При работе м iiiikli«» В оомоткс J будет протекап, ток, ко!Орь!11, к;(к

И»,ВСНКОГО Я(!!НК 70iIIIOI O, (ВПГЯТЕ;(Л, 0>5(ЕТ ОТС)ЯВЯ)h OT IIHIIJ)5I>KC. ПИИ ПЯ опреде !Сн«1.1!! угол Но Второг! )Ке обмотке, питаемой через Вращагощиеся щетки, Оу (PT прогскагь ток. 0!lc))c>ê3!0«(è)I и;1«ри>ке«ис на тот >ке

Б !)Е>>М. П>ТЯТЕ (МЯП«1(1(! ПЕ Й»:1((т «ОТ РЕб, 151Th H3 C II L(EI > 10

МОЩНОСТЬ, П J) (. .i 41 P и Я 0 б )7 (. T c Il и 51

K(7ixIIIc1:(, i! i)()H3 I««1I Яс «I x J)o!«I hill 1В!(Г((те ь с ко)70ткоа Я и! Кн»> !ы5())0T0)>0>! !! Я) i .C!I(.I р> !О!Неil 0(>мо) !,Ой> )>ЯС;10 IO>K(- l«i0(i ii =1 статоре, Л И Ч Я 10 «. ° С,. Т ., >!ТО . K 1 -1!! Hk! 51 00»»1 ОТ Кkl !1PИ К ГОЧЕ!(El К Н(»!!0,(ВП >К

k(0)Ix K0>I>le!0! ()РМ, спаб>кеппомм ILLOTI»37!H, I!))ItcoB,I1IHcIII!hix(H K cP)H c 00P3THhl>>t il0)) 5I,TKoxi c;Ic(0I33 HI!5(ф 13 l>0 с)73 Впени!О c t .1! Явнои ОбмоткоЙ H вращаемымkt в сторону вращения ротора с тем, чтобы поток компенсиРУ!0(це!! 06 .I;)Tl;11 В, ) 3(1(Я, I et! el!I! x J)(7!I! IO с «О! Оком Главной ОбмОтки.

ООО «Техноэлектро»

Продукция SIEMENS

Электродвигатели постоянного тока SIEMENS

Общие сведения

Концерн SIEMENS производит двигатели постоянного тока различных модификаций. Диапазон выпускаемых мощностей находится в пределах от 0.45 кВт до 1610 кВт (высота оси вращения — 100 мм . 635 мм).

Отличительными особенностями предлагаемых двигателей являются:

• малые габариты, что очень важно для современного машиностроения
• высокая надежность
• низкий уровень шума и вибрации
• высокая плавность вращения вала

Двигатели постоянного тока фирмы СИМЕНС играют важную роль в повышении экономических и технических показателей вновь разрабатываемого оборудования. Они имеют очень высокие показатели надежности, производятся на самом современном оборудовании на заводе фирмы в Германии с использованием высококачественных материалов. Достигнуты очень низкие значения износа щеток благодаря применению специально подобранных материалов. В совокупности с коллектором высокого качества такие решения способствуют существенному повышению сроков службы выпускаемых двигателей. Если проблемы все же возникают, развитая сеть сервисного обслуживания фирмы позволит решить их в кратчайшие сроки.

Все типы отличаются высокой эксплуатационной надежностью (степень защиты IP23, IP54 и IP 55), и широким диапазоном регулирования (до 1:1000). Все двигатели могут запитываться от управляемых выпрямителей. Эти двигатели приспособлены к работе на очень низких оборотах, при этом вал вращается плавно.

Благодаря системе изоляции DURIGNIT 2000 двигатели могут безаварийно работать в условиях тропической влажности и агрессивной окружающей среды. Эта система изоляции (класс изоляции F) состоит из:

• лакированных проводов с классом изоляции H
• изоляции поверхностей (класс изоляции F и выше)
• пропитки нерастворимыми смолами

Также предлагается изоляция для использования в очень тяжелых эксплуатационных условиях, в зависимости от требований заказчика.
Система коммутации двигателей очень надежна и исключает нежелательные отказы двигателей из-за воздействия окружающей среды или сбоев электропитания.

Двигатели имеют высокую надежность и крутильную жесткость, что особенно важно для нормальной работы подшипниковых опор.

Сборка осуществляется по модульному принципу, поэтому клеммную коробку можно расположить на любой стороне двигателя или на внешнем кожухе вентилятора радиально или соосно с валом.

Большое внимание уделяется подшипникам. Двигатели с осевой высотой более 200 мм оборудованы системой смазки подшипников с удалением отработанной смазки.

Предлагается также возможность заказать двигатель с дополнительно усиленной подшипниковой опорой. Эта опция необходима при проектировании высокой радиальной нагрузки на вал (цепной или ременной привод).

Еще одно преимущество двигателей постоянного тока SIEMENS- очень низкий уровень шума. Специальная форма полюсов обеспечивает низкие значения радиального биения вала, которые, вместе со специальной формой вентилятора, способствуют снижению уровня излучаемых шумов.

Есть возможность заказать двигатель со встроенным обогревателем для использования там, где по климатическим условиям возможно появление конденсата.

Также возможен заказ двигателей со встроенными приборами, такими как, например:

• термистор PTC для регистрации текущей температуры
• микропереключатель или потенциометр для контроля минимальной допустимой длины щеток (фирма СИМЕНС преуспела в увеличении среднего срока службы щеток: 15 000 часов работы в двигателях типа 1G.6)
• воздушная откидная створка с датчиком, предназначенные для контроля и регулирования воздушного потока от вентилятора
• датчик вибрации, который расположен на подшипниковой опоре; сигнал от этого устройства непрерывно оценивается и информирует об условиях работы подшипниковых узлов
• тахогенераторы на различное напряжение и разнообразные импульсные датчики; и другие.

Двигатели постоянного тока серий 1G. 1H. высоты оси 100-132 мм

В настоящее время двигатели данных типов сняты с производства.

Для замены существующих моторов мы готовы предложить пост-производство по чертежам старых электродвигателей или технологии переменного тока. В случае сложного привода (станочные привода, прессы и т.п.) можно использовать современные синхронные машины с соответсвующими системами привода. Для простых приводов можно значительно сэкономить средства, применив стандартные моторы и преобразователи семейства Sinamics G120 с векторным управлением.

Двигатели постоянного тока серии 6, высота оси 160 — 280 мм

Серия 6 включает двигатели с высотой оси от 160 до 280. Диапазон мощностей — от 30 кВт до 510 кВт, моментов от 300 Нм до 3400 Нм. Типы конструкции IM B3, IM B35, IM V1. Скорость вращения — до 4500 об/мин.
Двигатели 4 полюсные, нескомпенсированные.

Благодаря полностью шихтованной конструкции статора допускается скорость изменения тока до 250 IN/сек. Высокопрочная изоляция DURIGNIT 2000® позволяет использовать моторы во влажной (тропической) атмосфере и промышленном окружении. Все обмотки полностью пропитаны. Для защиты от частиц щеток устанавливаются специальные уплотнения.

Двигатели построены на базе модульной системы: базового блока без собственного охлаждения, степени защиты IP23 (тип 1GH6) и различных теплообменников, позволяя гибко выбирать степень защиты и вид охлаждения:

1GH6
с подключением внешних воздуховодов