Двигун; постійний струм (STI bac; електротехніка 2009)
Двигун постійного струму (електротехнічний сертифікат STI 2009)
У лабораторії було проведено три випробування двигуна постійного струму.
Вимірювання опору якоря R = 20 м Вт .
Уявіть еквівалентну електричну модель якоря двигуна (відхиляючи напруги та інтенсивність струму).
Ми хочемо виміряти цей опір вольтамперометричним методом з інтенсивністю в якорі I = 60 А.
Заповніть наступну таблицю, обвівши правильну відповідь (без обґрунтування). Дайте значення, прочитане на вольтметрі U, прочитане .
| Випробування проводять при включеному ланцюзі збудження | Так | ні |
| Випробування проводять при працюючому двигуні | Так | ні |
| Для цього тесту використовується регульоване джерело постійної напруги. | Так | ні |
| Для цього тесту використовується регульований синусоїдальний блок живлення | Так | ні |
| Для цього тесту ми використовуємо омметр | Так | ні |
| Для цього тесту ми використовуємо вольтметр | в змінного струму | в постійному струмі |
| Для цього тесту використовується амперметр | в змінного струму | в постійному струмі |
| Для цього тесту ми використовуємо ватметр | Так | ні |
Протягом решти задачі збудження двигуна залишатиметься постійним за таких значень: U e = 12 В; I e = 2 A.
Випробування без навантаження (при постійному струмі збудження) .
Вимірювання цього тесту дають: напруга якоря: U 0 = 12,6 В; інтенсивність струму якоря: I 0 = 3,0 А; частота обертання n 0 = 550 об/хв.
Потім виразіть обчислення порожньої електрорушійної сили, E 0 .
Напруга на клемах двигуна: U 0 = E 0 + RI 0; E 0 = U 0 - RI 0 = 12,6 - 0,020 * 3,0 = 12,54 В .
Електрорушійна сила може бути записана у вигляді E 0 = k n 0 з n 0 в обертах/хв.
Обчисліть k, вказавши його одиницю .
k = E 0/n 0 = 12,54/550 = 2,28 10 -2 В хв tr -1 .
Покажіть, що в загальних рисах ми можемо записати E = k n незалежно від роботи двигуна при постійній інтенсивності струму збудження .
Струм збудження і потік пропорційні: при постійній інтенсивності потік є постійним.
Крім того, електрорушійна сила E пропорційна потоку та швидкості обертання W (у радіанах/секунду).
E = постійний * потік * W з W = 2 фути n/60, з n в об/хв.
E = постійний * потік * 2 пі н/60; нехай E = k n .
| Потім виразіть обчислення моменту T P пари втрат .
електрична потужність P a = UI джерела, що постачає якір. він забезпечує корисну механічну потужність P u = T u W при навантаженні: (нуль для роботи без навантаження) T u: момент корисного крутного моменту (Нм); W кутова швидкість (рад/с) Джоулеві втрати в якорі: P j = RI² (опір R в омах якоря) механічні втрати P m, обумовлені тертям магнітні втрати P f або втрати в залізі Випробування вакуумом дозволяє визначити механічні втрати та втрати в залізі отже: P a = P u + P P + P J або P P = P a - P J = U 0 I 0 -RI 0 2 . T P = P P/W = 60 P P/(2 фути n 0) T P = 60 (U 0 I 0 -RI 0 2)/(2 pi n 0) . T P = 60 (12,6 * 3,0 -0,02 * 3 2)/(2 * 3,14 * 550) = 0,65 Нм . |
Тест на навантаження .
Вимірювання цього тесту дають: напруга якоря U = 12,6 В; інтенсивність струму якоря: I = 60 А.
Обчисліть електрорушійну силу E двигуна .
E = U-RI = 12,6-0,02 * 60 = 11,4 В .
Покажіть, що частота обертання n машини становить 500 об/хв .
E = k n = 2,28 10 -2 n; n = E/2,28 10 -2 = 11,4/2,28 10 -2 = 500 об/хв .
Обчисліть втрати за ефектом Джоуля P J в якорі .
P J = RI 2 = 0,02 * 60 2 = 72 Вт .
Обчисліть колективні втрати P C (або втрати, відмінні від ефекту Джоуля)
P C = P P = U 0 I 0 -RI 0 2 = 12,6 * 3,0 -0,02 * 3 2 = 37,62 Вт .
Обчисліть корисну потужність P u двигуна .
Баланс потужності якоря: P отримано = UI = P u + P J + P C; P u = UI-P J - P C .
P u = 12,6 * 60-72-37,62 = 646,4 Вт .
Перевірте, щоб момент корисного крутного моменту T u становив 12,4 Нм .
T u = P u/W = 60 P u/(2 pi n) = 60 * 646,4/(2 * 3,14 * 500) = 12,4 Нм .
Розрахуйте ККД h двигуна:
h = P корисний/P отриманий = 646,4/(12,6 * 60) = 0,855
Тепер двигун приводить в рух електричний скутер .
Двигун рухає навантаженням, надаючи резистивний крутний момент моменту T r. Механічна характеристика T r (n) показана нижче.
З попередніх випробувань побудуйте графік характеристики T u (n) двигуна (для U = 12,6 В). Пам'ятайте, що ця характеристика прямолінійна.
Виведіть робочу точку збірки .
У робочій точці момент корисного крутного моменту T 'u двигуна дорівнює моменту T' r резистивного моменту, накладеного на двигун.
T 'u = T' r = 7,6 Нм (зчитування графіка)
Частота обертання дорівнює n '= 520 об/хв (графік зчитування).
як результат: Ш = 2 фути н '/ 60 = 2 * 3,14 * 520/60
Отже, корисна потужність P u дорівнює:
P u = T 'u W = 7,6 * 54,4 = 413,4 Вт
корисна потужність = електромагнітна потужність - механічні втрати та втрати заліза
електромагнітна потужність = корисна потужність + механічні втрати та втрати заліза
P em = 413,4 + 37,6 = 451 Вт
Моментом електромагнітної пари T 'em є:
T 'em = P em/W = 451/54,4 = 8,29 Нм .
інший метод: T 'em = T' u + T P = 7,6 +0,65 = 8,25 Нм.
Електрорушійна сила E 'коштує:
E '= k n' = 2,28 10 -2 n '= 2,28 10 -2 * 520 = 11,856