Определение момента инерции электропривода методом свободного выбега (Лабораторная работа № 2)

Филиал Государственного Образовательного Учреждения

Высшего Профессионального Образования

«Московский Энергетический Институт

(технический университет)»

в г. Волжском

Кафедра АТП

Лабораторная работа №2

по электромеханике.

«ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА МЕТОДОМ СВОБОДНОГО ВЫБЕГА»

                                         Выполнил: студент группы АТП - 03В

                                                                  Барашкова Е.А.

                                                                                                         Проверил:Ерёмин Д.В.

Волжский, 2006 г.

1. Цель работы.

Определить момент инерции и маховый момент электропривода, состоящего из электродвигателя постоянного тока с тахогенератором и короткозамкнутого асинхронного электродвигателя.

2. Описание лабораторной установки.

Схема электрическая принципиальная приведена на рис. 1. Лабораторная установка из состоит из электродвигателя постоянного тока М1, тахогенератора постоянного тока ВR, встроенного в электродвигатель М1, короткозамкнутого асинхронного электродвигателя М2, установленных на общей раме. Валы М1 и М2 соединены эластичной муфтой. Управление скоростью М1 выполнено по системе тиристорный преобразователь ТП – двигатель М1 с обратной связью по скорости вращения. В лабораторной установке М1 выполняет функции двигателя с регулируемой скоростью вращения. М2 является нагрузкой, у которой статический момент сопротивления не зависит от скорости вращения.

Установка содержит аппараты и приборы для управления, защиты и контроля параметров:

QF, KМ - автоматический выключатель и магнитный пускатель для подключения к сети 2~50 Гц 380В тиристорного преобразователя ТП;

SB1, SB2 – кнопки управления включением и выключением КМ;

HL – лампа сигнальная в сети 2~50 Гц 220В;

RP – задатчик скорости М1;

PV1, PV2 – вольтметры для измерения напряжения на якоре М1 и напряжения в цепи задания скорости М1;

РА – амперметр в цепи якоря М1.

3. Технические данные двигателя.

U_н = 220 В

I_н = 0,76 А

Р_н = 90 Вт

n_н =1500 об/мин

η = 67,5 %

4. Ход работы.

 4.1. Включением QF подадим напряжение 2~50 Гц 380 В на установку, при этом должна   загореться НL.

4.2.  Нажатием  SB1 включим КМ и тем самым подадим напряжение  2~50 Гц 380 В на ТП.

  4.3. Поворотом RP по часовой стрелке установим номинальную скорость вращения М1.

   4.4. Не изменяя положения RP, нажатием SB2 отключим ТП от сети 2~50 Гц 380 В и засечём время до полной остановки электропривода.

4.5. Оформим экспериментальную кривую выбега n = f(t) в координатах n (об/мин) и t(сек).

4.6. Данные опыта занесём в таблицу1.

                                                                                                                      Таблица 1.

n, об/мин	1450
U, B	307
I, A	0,13

5. Расчётная часть.

 Определение момента сопротивления электропривода М_с (Нм)

М_с = 9,55 · Р_м / n_H = 9,55 · 38,8 / 1450 = 0,26 Нм; где

 Р_м – электромагнитная мощность электродвигателя (Вт);

 n_H – установившееся значение скорости.

 Электромагнитная мощность электродвигателя

Р_м = Р₁ – I² · R_я = 39,91 – 0,13² · 66,47 = 38,8 Вт; где

Р₁ – полная электрическая мощность, подводимая к двигателю (Вт), которая равна

Р₁ = U · I = 307 · 0.13 = 39,91 Вт; где

U – напряжение на якоре двигателя (В);

I – ток якоря двигателя (А).

Сопротивление якоря определяется по номинальным данным двигателя по формуле

R_я ≈ 0,5 (1 – η_Н) R_H = 0,5 · (1 – 0,54) · 289 = 66,47; где

R_H – номинальное сопротивление двигателя (Ом), равное

R_H = U_H / I_H = 220 / 0,76 = 289 Ом; 

η_Н – номинальный КПД, равный

η_Н = 1000 · Р_Н / U_H · I_H = 1000 · 0,09 / 220 · 0,76 = 0,54;  где

Р_Н – номинальная мощность двигателя (кВт).

Момент инерции (Нм) или маховый момент определяем по формуле

J = 9,55 · M_C · t_подк / n = 9,55 · 0,26 · 0,53 / 1450 = 0,001

с использованием кривой выбега n = f(t).

                         

Контрольные вопросы.

1.  На какие свойства электроприводов влияет величина момента инерции?

2.  Методы определения момента инерции. Их сущность.

3.  Сущность метода свободного выбега для определения момента инерции.

4.  Порядок выполнения лабораторной работы.

5.  Сущность формул для расчёта момента инерции.

Ответы на контрольные вопросы.

1. Величина момента инерции влияет на характер движения электропривода, на зависимость момента, тока, частоты вращения от времени, т.е. в переходных режимах.

     Уравнение движения электропривода

где   М - вращающий момент двигателя, Н·м;
       Мс - момент сопротивления механизма, приведенный к валу двигателя, Н·м;
         ω - частота вращения, с^-1;
         α -  угол поворота, рад;
J - момент инерции электропривода, приведенный к валу двигателя, кг·м²;
          t - время, с.

 Значение величины момента инерции электропривода необходимо при определении электромеханической постоянной электропривода Т_М, которая определяет характер переходных процессов в механической части электропривода.

Значение Т_M определяется по формуле

где    J - момент инерции электропривода, кг·м²;
              ω₀ -  частота вращения идеального холостого хода или синхронная частота вращения, с^-1;

         М_К - момент короткого замыкания или максимальный момент, Н·м.