Расчет механических и электромеханических характеристик для двигательного и тормозного режимов

Для построения электромеханической характеристики двигателя независимого возбуждения, естественной или реостатной, достаточно знать лишь две ее точки, поскольку все электромеханические характеристики теоретически представляют собой прямые линии. Эти две точки для каждой характеристики могут быть любыми, однако построение каждой из рабочих электромеханических характеристик удобно производить по точкам, одна из которых соответствует статическому току двигателя и технологической скорости (I=I_ст и ω=ω_ст1), другая – скорости идеального холостого хода при токе якоря, равном нулю (I=0 и ω=ω₀).

Рассчитаем сопротивление якорной цепи электродвигателя в нагретом состояний (при температуре двигателя, равной 75°С):

где τ - перегрев обмоток двигателя относительно начальной температуры в 15°С

Определим номинальную скорость двигателя:

Найдем коэффициент ЭДС и электромагнитного момента (конструктивная постоянная двигателя) в номинальном режиме работы:

(12)

где ω – номинальная угловая скорость двигателя, рад/сек;

U_н – номинальное напряжение обмотки якоря, В;

I_н – номинальный ток обмотки якоря, А.

Рассчитаем номинальный электромагнитный момент двигателя и номинальный механический момент, развиваемый двигателем на валу:

Вычислим момент потерь двигателя в номинальном режиме:

Примем допущение, что момент потерь двигателя остается постоянным во всем рабочем диапазоне частот вращения двигателя.

Для определения статического тока необходимо рассчитать статический момент механизма, приведенный к валу двигателя. При активном характере нагрузки в двигательном режиме (I квадрант) момент статический определяется по выражению:

(13)

где M_мех – момент механизма, Н·м;

M_пот – момент потерь, Н·м;

i_ст.р– стандартное передаточное число редуктора;

η_п – КПД передачи при максимальной частоте вращения.

В генераторном режиме работы (рекуперация, противовключение, IV квадрант), момент статический определяется согласно выражению:

(14)

Вычислим статические моменты для первой и второй рабочей точек:

Для определения значения статического тока якоря двигателя выполним промежуточные вычисления.

Определим статический ток якоря двигателя, соответствующий нагрузке на первой ступени в двигательном режиме:

Определим статический ток якоря двигателя, соответствующий нагрузке на второй рабочей ступени в генераторном режиме:

Найдем скорость идеального холостого хода:

Определим технологические скорости вращения двигателя: