Опис лабораторної установки

Лабораторна робота №3

Визначення моменту інерції і махового моменту електропривода методом вільного вибігу

Мета роботи: Визначити момент інерції і маховий момент електропривода. Набути практичних навичок в дослідному визначенні моменту інерції і махового моменту електроприводу, одержати експериментальне підтвердження теоретичним даним про динамічний момент в електроприводі.

Програма роботи

1. Ознайомитись з будовою лабораторної установки; записати паспортні дані електричних машин і дані вимірювальних приладів.

2. Зібрати схему по малюнку 1 і після перевірки її викладачем виконати дослід холостого ходу.

3. Зняти дані і побудувати криву вибігу п=f(t).

4. Використовуючи результат дослідів, визначити загальний момент інерції і маховиі момент електроприводу.

5. Скласти звіт і зробити висновки по лабораторній роботі.

Опис лабораторної установки

Лабораторна установка являє собою пристрій, що складається з двигуна М постійного струму паралельного збудження.

Цей електродвигун вмикається в мережу через рубильник P1 і пусковий реостат ПР. В схему ввімкнені вольтметр V для контролю за напр\гою мережі V=V_ном і амперметр для вимірювання величини сили струму в колі якоря I_я. Добуток показів цих приладів визначає значення потужності (Вт), що споживається двигуном в колі якоря:P_a=U_номІ_а

Теоретичні дані

При постійній частоті обертання електроприводу потужність, що розвиває електродвигун, витрачається на подолання лише статичного навантаження. Якщо в ЕП настав перехідний режим і він працює із змінною частотою обертання, то потужність електродвигуна витрачається не тільки на статичне, але й на динамічне навантаження. Статичне навантаження зумовлене двома факторами: моментом статичного опору на валу робочого механізму і силами опору в передачах, що з'єднують вал електродвигуна з вихідним валом робочого механізму. Динамічне навантаження ЕП визначається динамічним моментом М₁, зумовленим зміною швидкості руху всіх елементів системи ЕП.

Рівняння руху ЕП встановлює зв'язок між моментами, що діють на вал електродвигуна: моментом М₂, що розвивається електродвигуном на валу, моментом статичного навантаження М_с і моментом динамічного навантаження М_j.

М₂ =М_С + M_j

Момент статичного навантаження, що відповідає встановленому режиму роботи EП (незмінній частоті обертанні), можна представити в вигляді суми моментів - момента статичного опору механізму М_ст, зумовленого корисною роботою механізм (наприклад роботою по підйому вантажа), і моменту тертя М_Тр, зумовленого силами тертя в механізмі: М_с= М_с_т+ М_Тр.

Момент тертя можна врахувати введенням в останнє рівняння значень ККД робочого механізму і ККД передавального пристрою (редуктора) . В цьому випадку момент статичного опору механізму (Н.м.)

де -ККД пристроїв, що приводяться в рух приводним електродвигуном, в частинах одиниці.

Динамічний момент М_j виникає під дією прискорень при змінах швидкості руху. Для ЕП з обертальним рухом динамічний момент (Н.м.)

де j - момент інерції обертального тіла відносно осі обертання. (кгм²); -кутова швидкість цього тіла,(рад/с).

Одержимо рівняння руху електропривода:

Приводний електродвигун з'єдна ється з робочим механізмом передавальним пристроєм, що змінює частоту обертання. Таким чином частіше за все є редуктор з ККД і

передавальним відношенням ,де і - кутові швидкості обертання валівелектродвигуна і робочого механізму відповідно.

Для того, щоб запобігти трудомісткій задачі по розв'язанню декількох рівнянь руху для різних елементів ЕП з різними кутовими швидкостями руху, всі моменти опору і моменти інерції різних елементів, що утворюють систему ЕП, приводять до будь-якої однієї швидкості обертання руху - зазвичай до кутовї; швидкості обертання валу електродвигуна. Реальна система ЕП, елементи якої обертаються з різними кутовими швидкостями, замінюється спрощеною системою, у якої всі рухомі маси зосереджені на одному валу і обертаються з кутовою швидкістю . В цьому випадку проведене значення статичного моменту опір механізму має вигляд

де передавальне відношення редуктора. Загальний момент інерції системи ЕП визначається сумою моментів інерції: моменту інерції обертальних частин ЕП і розташованих на цього валу пристроїв (наприклад, З'єднувальної муфти).J _д і приведеного до кутової швидкості вала електродвигуна моменту інерції J':

Приведений момент інерції визначається сумою приведених значень моментів інерції всіх елементів ЕП, що обертаються з кутовою швидкістю, що відрізняється від кутової швидкості обертання вала електродвигуна :

де i_1,i₂…i_n - передавальне відношення на різних ступенях кутових швидкостей обертання. Мірою інерції обертальних тіл є також залежністю

GD² =4gJ,

де G- сила тяжіння обертального тіла,Н; D- діаметр обертання, м; g=9,81 м/с - прискорення сили тяжіння.

В даній роботі розглядається один з методів експериментального визначення загального моменту інерції і загального махового моменту систему ЕП - метод вільного вибігу (самогальмування). Суть цього метода полягає в наступному. Досліджуваний агрегат, що включає в себе електродвигун і механічно з'єднані з ним елементи, розганяється до деякої встановленої частоти обертання в режимі XX _n_д0. Після цього електродвигун відключають від мережі і настає процес самочинного гальмування, тобто гальмування виключно за рахунок внутрішніх сил тертя. На подолання цих сил тертя витрачається кінетична енергія, яку мають обертальні частини агрегату:

З іншого боку ця енергія може визначатись як добуток потужності витраченої на приведення в обертання агрегата в режимі холостого ходу Р_об.о на час t₀:

А=Р_об.о^.t₀

Прирівняємо вирази і одержимо вираз загального моменту інерції (кг м²)