Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ им.Р.Е.Алексеева
Факультет автоматики и электромеханики (ФАЭ)
к лабораторной работе № 3 по дисциплине
«Гребные электрические установки»
для студентов специальности 140608
дневной формы обучения
Нижний Новгород
2010
Статические характеристики ГЭУ в системе Г-Д: Методические указания к лабораторной работе № 3 по дисциплине «Гребные электрические установки» для студентов специальности 140608 дневной формы обучения. – Нижний Новгород: НГТУ им. Р.Е.Алексеева, 2010. – 11 с.
Данные методические указания составлены для выполнения лабораторной работы по разделу «Гребные электрические установки» для студентов дневной формы обучения специальности «Электрооборудование и автоматика судов». В них содержится теоретический и практический материал по изучению гребной электрической установки.
Библ. 8 назв.
Составитель М.Н. Охотников
Научный редактор В.Г.Титов
Освоение методики расчета и исследование статистических характеристик ГЭУ в системе генератор-двигатель с ЭМУ в качестве возбудителя. Экспериментальное снятие характеристик генератора и возбудителя, а также характеристик винта.
ПРОГРАММА РАБОТЫ
УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ
При проектировании гребных электрических установок важное значение имеет правильный выбор параметров гребного электропривода. Необоснованный выбор параметров может повлечь за собой завышение габаритных размеров электрических машин, усложнение схемы электродвижения и недоиспользование мощности первичного электродвигателя.
Оптимальные параметры гребного электропривода устанавливаются по результатам расчета статистических характеристик, который выполняется для всех возможных режимов работы ГЭУ. При расчете определяются такие значения параметров, которые обеспечивают наиболее полное использование мощности первичных двигателей и нормальную загрузку электрических машин.
Статистическими характеристиками гребной электрической установки (ГЭУ) называются зависимости (M,U, I) = f (n, w) в установившемся режиме работы.
Для судов длительного режима хода с небольшим временем маневра главные генераторы и гребные электродвигатели необходимо рассчитывать по наиболее продолжительному режиму, т.е. по режиму «Ход в свободной воде». По этому режиму могут быть рассчитаны ГЭУ сухогрузов, рефрижераторов, плавучих баз, лесовозов, танкеров.
Для буксиров, большую часть времени работающих в режиме «ход с возом», расчет главных генераторов и гребных электродвигателей следует производить по режиму «ход с возом». Для ледоколов, работающих в маневренных и швартовных режимах, главные генераторы и гребные электродвигатели должны рассчитываться по швартовному режиму.
Наиболее распространенным методом расчета является графо-аналитический, который дает возможность наиболее просто и с достаточной степенью точности рассчитать гребную установку для различных режимов работы.
Для расчетов необходимо иметь зависимости Mg = f (ng , wg) гребного винта при ходе в свободной воде и при работе на швартовых, номинальный момент сопротивления Mg и скорость вращения гребного винта ng, соответствующие полной мощности на гребном валу. На кривых Mg = f (ng , wg) гребного винта наносится гипербола равной мощности Mgng = const, из которой определяется момент на гребном валу и скорость вращения в швартовном режиме Mgш , ngш , wgш .
Настоящая работа позволяет освоить метод статистического расчета характеристик и получить навыки в экспериментальном определении параметров гребной электрической установки.
Поскольку номинальное напряжение генератора Uнг = 115В не соответствует номинальному напряжению ГЭД Uнд = 220В, и номинальный ток генератора Iнг = 17,4А не соответствует номинальному току ГЭД Iнд = 5,45А (табл. 1, лаб. раб. № 1), то в дальнейших расчетах рассматривается условно номинальный режим работы системы Г-Д, который заключается в следующем:
а) за условно номинальное напряжение двигателя принято напряжение U1нд = 110В, в этом случае при номинальном токе Iнд = 5,45А он будет развивать условно номинальную скорость вращения ω1н = 124 с-1 (табл. 2, лаб. раб. № 1);
б) условно номинальным режимом генератора считается режим, соответствующий номинальному напряжению генератора Uнг = 115В и номинальному току двигателя. Условно номинальному режиму работы системы Г-Д соответствует точка А на характеристиках генератора, внешней (рис. 1-3) и холостого хода (рис. 1-2), а также на пересечении механической характеристики ГЭД с характеристикой гребного винта, соответствующей ходу в свободной воде (рис. 1-4).
Статический расчет системы ведется графо-аналитическим методом [1;2].
На рис. 1 в 1 квадранте строим нагрузочную характеристику возбудителя генератора ЭМУ 1, полученную опытным путем.
Данные замеров сводятся в таблицу 1.
Таблица 1.
|
F; AW |
||||||||||||
|
Uв=IвRв;b |
F = ImaiWoy1+Woy2
Здесь F – н.с. обмотки независимого возбуждения ЭМУ 1;
Uв – напряжение на обмотке возбуждения генератора;
Rв = 85ОМ – сопротивление обмотки возбуждения генератора.
В качестве возбудителя генератора использован электромашинный усилитель типа ЭМУ-12А, имеющий следующие данные:
номинальная мощность, кВт 1,2
номинальное напряжение, В 115
номинальный ток, А 10,4
Данные обмоток управления ЭМУ–12А приведены в таблице 2.
Таблица 2
|
№ обмотки |
Число витков |
Омическое сопротивление, ОМ |
Ном. ток управления, А |
Длительно допустимый ток, А |
|
ОУ 1(03) |
675 |
184 |
0,094 |
0,240 |
|
ОУ 2(03) |
900 |
155 |
0,070 |
0,350 |
|
ОУ 3 |
675 |
184 |
0, 094 |
0,240 |
|
ОУ 4 |
900 |
155 |
0,070 |
0,350 |
На рис. 1 во 2 квадранте строим характеристику холостого хода генератора Ег = f(ib), полученную опытным путем.
Данные заносим в таблицу 3.
Таблица 3
|
ib,A |
||||||||||||
|
Eг,В |
Здесь ib – ток в обмотке возбуждения генератора;
Eг – напряжение х.х. генератора.
Далее, по полученной характеристике холостого хода генератора строим характеристику Uг = f (ib). Первой точкой является начало координат, вторую точку (А) находим следующим образом. По оси ординат откладываем значение тока возбуждения генератора, соответствующее номинальному напряжению на холостом ходу Ег = 115В. По оси абсцисс откладываем значение напряжения генератора, равное Uг =IянR. Через полученные две точки проводим прямую линию, которая будет соответствовать характеристике Uг = f (ib).
Зная номинальное напряжение генератора Ег = 115В и соответствующий ему ток возбуждения ibн, определяем напряжение ЭМУ и нагрузочной характеристике его (рис. 1.1) находим результирующую номинальную н.с. FА = Fост А, величину которой наносим на график Uв = f (F) (точка 01).
Задаемся током стоянки Iстп двигателя, соответствующим заклиниванию гребного винта,
Iст = 2 Iнg .
Для данного тока стоянки определяем напряжение генератора по формуле:
Uг = Eg + Ig RяΣ (1)
где Eg – ЭДС двигателя, определяемая выражением;
Eg = к Фн w [В] (2)
Ig – ток якоря двигателя, А;
RяΣ – рабочее сопротивление якорной цепи, определяемое выражением (12) лаб. раб. № 1, Ом.
В момент заклинивания винта, когда скорость его вращения W=0, э.д.с. двигателя также равна нулю: Eg=0. В этом случае формула (1) примет вид:
Uг = Uст = Iст RяΣ
Определяем в квадранте II соответствующие этому напряжению ток возбуждения генератора, напряжение ЭМУ U = 40В и результирующую н.с.
Fст = Fоз – Fост ст ,
величину которой наносим на график Uв = f (F) в квадранте 1 – (точка 02).
Н.с. обмотки ОСТ (рис.6 лаб. раб. № 1) пропорциональна току якорной цепи, т.е.
Fост А = Кт IА ,
Fост ст = Кт Iст ,
|
Кт = |
i ост Wy |
|
IА |
где IА = Iнg ; Iст = 2 Iнg ;
Кт – коэффициент пропорциональности между током главной цепи и н.с. обмотки ОСТ.
Разность результирующих н.с. FА и Fст составит:
FА - Fст = (F03 – Fост А) – (F03 - Fост ст) = Fост ст - Fост А = Кт (Icт – IА).
Разность между н.с. F03 задающей обмотки и результирующей н.с. FА равна.
F03 - FА = Fост А = Кт IА.
Получаем систему уравнений:
|
{ |
FА - Fст = Кт(Iст - IА), |
|
F03 - FА = Кт IА . |
Решая систему уравнений относительно н.с. F03 , получим:
|
F03 = FА + (FА - Fст) |
IА |
|
Iст - IА |
Полученное значение н.с. F03 задающей обмотки 03 также отмечаем в 1 квадранте (рис.1).
В квадранте III (рис.1) строим точки внешней характеристики генератора A (Vнг ; Iнг) и К (Vст ; Iст), а также под углом 45о луч Р1 для переноса значения тока в I квадрант.
Точку 03 на этом луче, соответствующую току IА = Iнg , переносим в I квадрант, и на пересечении с вертикальной прямой, проходящей через FА , получаем точку 04 для построения луча Р2 обратной связи по току главной цепи. Найденные таким построением н.с. F03 и н.с. FА позволяют определить токи и сопротивления в цепях задающей обмотки 03 и обмотки обратной связи по току ОСТ.
На рис. 2 строим характеристику винта при ходе «в свободной воде» (кривая 1), полученную экспериментально (табл.4) и швартовную характеристику (кривая 2), полученную также экспериментально (табл. 5). Точка А, соответствующая условно номинальному режиму ГЭД, лежит на характеристике хода в «свободной воде».
Таблица 4
|
n об/мин |
||||||||||
|
W=0,105n;c-1 |
||||||||||
|
Iд; А |
||||||||||
|
М=0,624 Iд;Нн |
Таблица 5
|
n об/мин |
||||||||||
|
W=0,105n;c-1 |
||||||||||
|
Iд; А |
||||||||||
|
М=0,624 Iд;Нн |
Далее строим желаемую характеристику ГЭД в интервале изменения характеристик винта (рис.2), представляющую собой гиперболу равной мощности (кривая 3) Pg = const по соотношению:
|
M = |
Mн Wн |
|
W |
|
Задаваясь различными значениями W, находим соответствующие значения момента и тока. Расчеты гиперболической характеристики сведены в таблицу 6.
Таблица 6
|
W c-1 |
n=9,55 w об/мин |
M = |
695 |
М I = ____________
0,623 |
|
|
W |
|||||
|
нм |
A |
||||
Определяем значения тока Iи и скорости вращения ГЭД соответствующие точки пересечения В желаемой характеристики двигателя со швартовной характеристикой винта.
Для этих значений тока и скорости определяем напряжение генератора, пользуясь формулой (1) с учетом соотношения (2):
Vв = к Фн Wв +Iв RяΣ ,
строим точку В (Iв , Vв) в III квадранте (рис.1).
В I квадранте (рис.1) ось абсцисс может быть проградуирована по току главной цепи, так как Fст ≡ Iст , FА ≡ IА и F03 соответствует току генератора, равному нулю. Задаваясь значением тока главной цепи от 0 до Iст в I и III квадрантах, строим внешнюю характеристику генератора. Построение показано стрелками.
По крутопадающей внешней характеристике генератора строим механическую характеристику ГЭД. Для ряда значений токов и соответствующих им напряжений генератора определяем ЭДС Еg двигателя в соответствии с формулой (20):
|
W = |
E |
= |
Е |
; с-1 |
|
к Фн |
0,623 |
Расчеты механической характеристики ГЭД сведены в таблицу 7.
Таблица 7
|
Iд; А |
Vr ; В |
Iд RяΣ=3,62; В |
Е= Vr - Iд RяΣ; В |
W= |
E |
M=0,623 Iд нм |
|
|
0,623 |
|||||||
Характеристика построена на рис. 12 – IV (кривая 4).
Построенные характеристики позволяют определять необходимые ампер-витки управления, которые требуется знать при выборе элементов управления и регулирования.
ЛИТЕРАТУРА
|
Основная |
|||
|
Регистр РФ. Правила классификации и постройки морских судов |
Машиностроение |
2007 |
2 |
|
Речной регистр РФ. Правила классификации и постройки судов внутреннего плавания |
Машиностроение |
2008 |
2 |
|
Андриевский М.И. Организация проектирования судов внутреннего плавания |
Машиностроение |
2008 |
3 |
|
Нарусбаев А.А. Введение в теорию обоснования проектных решений |
Машиностроение |
2009 |
2 |
|
Дополнительная |
|||
|
Рукавишников С.Б. Автоматизированные гребные электрические установки. |
Машиностроение |
1983 |
5 |
|
Авик Ю.Н. Гребные электрические установки. Справочник. |
Машиностроение |
1975 |
4 |
|
Международная конференция по охране человеческой жизни на море |
2000 |
1 |
|
|
Борьба с пожарами на судах. Справочное пособие в 2-х томах |
2001 |
1 |