ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА

1. Вычислить кратность пускового тока для соединения обмоток по схеме "треугольник" при номинальном линейном напряжении

Значение взять из паспортных данных.

2. Вычислить процентное значение тока холостого хода

3. Определить скольжение АД в режиме холостого хода

и сравнить его со скольжением в номинальном режиме

4. Рассчитатькоэффициент мощности в режиме холостого хода

Результатывсех расчетов записать в табл.5 (прил.).

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Каково устройство трехфазного АД с короткозамкнутым ротором?

2. Как выполнены обмотки статора и ротора АД?

3. Описать принцип действия трехфазного АД.

4. Каким образом образуется вращающееся магнитное поле и чем определяется частота его вращения?

5. 0т чего зависят э.д.с., индуктируемые в обмотках статора и ротора?

6. Что называется скольжением и какова его величина в режимах холостого хода и нагрузки?

7. Что такое пусковой ток и какова его величина?

8. Как можно снизить величину пускового тока?

9. Что называется током холостого хода и какова его величина?

10. Что такое реверс АД и как его осуществить?

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

4. Копылов И.Л. – Проектирование электрических машин. Учеб. М. Высшая школа 2005. – 767 с

5. Вольдек А.И. - Электрические машины переменного тока. учебник, 2008. – 350 с

6. Беспалов В.Я. – Электрические машины. Учебное пособие. Москва Академия 2006. – 320 с.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№13

«ИССЛЕДОВАНИЕ РИЖИМОВ ПУСКА, РЕВЕРСА И ХОЛОСТОГО ХОДА ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ»

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1. Изучить устройство и принцип работы трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

2. Исследовать пусковые свойства двигателя при прямом пуске и при пуске с пониженным напряжением.

3. Освоить методику реверсов асинхронного двигателя.

4. Провести анализ эксплуатационных параметров двигателя в режиме холостого хода.

n₁₌

E₁=

E₂=

E_2S=

s=

рис.4

Паспортные данные

таблица 1

1. Прямой пуск и пуск при понижении напряжения источника

таблица 2

2. Пуск АД при соединении обмоток по схеме “звезда”

таблица 3

3. Испытание АД в режиме холостого хода

Таблица 4

Эксплуатационные параметры АД в режиме холостого хода

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Таблица 5

Расчетные формулы:

K_n= I_1x%= S _x=

S _ном= Cosj _x=

Кратки выводы по работе

Группа___________Студент________________________________Дата_______

Преподаватель_______________________________________________________

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 14

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРЕХФАЗНОГО

АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1. Освоить методику экспериментального определения механической характеристики исследуемого двигателя.

2. Провести анализ свойств асинхронного двигателя по его механической характеристике.

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Механическая характеристика асинхронного двигателя сказывает между собой две основные механические величины двигателя - частоту вращения ротора и вращающий момент, развиваемый на валу . Вращающий момент асинхронного двигателя возникает в результате взаимодействия вращающегося магнитного поля статора с индуцированным им токам ротора:

(1)

где – постоянная двигателя, Н м/(Вб А);

- магнитный поток машины, Вб;

- угол сдвига фаз между током и ЭДС ротора,

наведенной вращающимся магнитным полем.

Входящие в формулу (1) величины и можно выразить через питающее напряжение и параметры двигателя:

(2)

где - активное и индуктивное сопротивление

обмотки статора, Ом;

- приведенные к статорной обмотке

активное и индуктивное сопротивление

обмотки ротора, Ом;

- скольжение;

- частота. вращения магнитного поля,

об/Мин;

- число пар полюсов магнитного поля

машины;

- частота питающей сети, Гц.

Из соотношения (2) следует, что при заданном значении напряжения вращающий момент двигателя зависиттолько от скольжения, S, а следовательно, от частотывращения ротора n, поскольку . Поэтому, задаваясь различными значениями в пределах от нуля до единицы, можно определить соответствующие им значения момента двигателя и построить график (рис.1, а также график механической характеристики двигателя (рис. 2)

Механическая характеристика является основной характеристикой любого электрического двигателя, определяющей его эксплуатационные свойства. Она имеет ряд характерных точек 1,2,3, (рис.1,2), которые отражаются в паспортных данных двигателя. Величины, соответствующие точкам 1,2,привоцятек в паспортных данных, как правило, в относительных единицах к величинам номинального режима ( – точка 3). Номинальный режим для каждого двигателя определяется как режим длительной работы, при котором двигатель не перегревается сверх установленной температуры. Точка определяет пусковой момент: , развиваемый двигателем в неподвижном состоянии, т.е. при (или . В паспортных ценных указывается отношение пускового момента к номинальному, называемое кратностью пускового момента Для двигателей с короткозамкнутым ротором . Точка 2 определяет максимальный момент двигателя, развиваемый им при некотором скольжении , называемом критическим, которому соответствует частота вращения .

В паспорте двигателяприводится отношение называемое перегрузочной способностью асинхронного двигателя.

Пренебрегая активным сопротивлением обмотки статора , величины можно определить из соотношения (2), воспользовавшись условием экстремума функции :

(3)

С учетом формул (3 из выражения (2) можно получить известную формулу Клосса

(4)

которая широко используется для построения механической; характеристики асинхронного двигателя по его паспортным данным .При этом критическое скольжение определяют через паспортные данные следующим образом:

(5)

Точки 1,2,3 разбивают механическую характеристику на участке с характерными режимами работы двигателя: участок 3-4 – рабочие режимы машины; участок 2-3 – . режимы перегрузок; участок 1-2 - неустойчивые режимы работы двигателя. Совместно участки 3-4 и 2-3 составляют участок устойчивых режимов асинхронного двигателя 2-4.

Рассмотрим работу машины на участке 2-4, например, в точке А. В установившемся режиме, т.е. при равномерном вращении ротора момент двигателя Ид равен моменту сопротивления его нагрузки. Пусть теперь увеличился до . Это вызовет торможение машины, так как Скорость начинает уменьшаться, что влечет за собой, согласно виду механической характеристики на участке 2-4. увеличение момента, развиваемого двигателем. Этот процесс закончится, когда выполнится равенство . Указанное свойство автоматического установления равновесия между моментом сопротивлений и преодолевающим его моментом двигателя, называется свойством саморегулирования. Оно .характерно только для устойчивого. режима работы двигателя.

Точки участка 1-2 соответствуют неустойчивому равновесию моментов нагрузки и двигателя, так как при любом малом снижении скорости, обусловленном незначительным увеличением момента сопротивления, вращающий момент нерастет, а падает, в результате чего, двигатель останавливается. В связи с этим максимальный момент также называют опрокидывающим моментом асинхронной машины.

Механическая характеристика является важнейшей эксплуатационной характеристикой двигателя. По ней выбирается двигатель как элемент электропривода . Например, если приводной механизм имеет момент сопротивления , то очевидно, что выбираемый для данного привода электродвигатель должен иметь . Тогда .

С помощью механических характеристик проводят также анализ процесса регулирования частоты вращения двигателя. Например, рассмотрим, как изменится частота вращения двигателя с Фазным ротора у которого с помощью реостата увеличили сопротивление цепи ротора . Увеличение , как следует из формул (З), вызывает рост критического скольжения (уменьшение ), но не изменяет значения максимального момента , двигателя. Поэтому механическая характеристика двигателя с включенным реостатом (она называется искусственной) пойдет ниже естественной и при том же моменте сопротивлении скорость вращения уменьшится на (рис.2). Изменить вид механической характеристики двигателя и, естественно, частоту вращения его вала можно также изменением частоты питающей сети и числа пар полюсов двигателя (см. формулы (3) , ( 4)).

ОБЪЕКТЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ

В этой работе исследуется тот же асинхронный двигатель, что и в лабораторно работе №13. Схема лабораторной установки приведена на рис.3. Режим нагрузки асинхронного двигателя обеспечивает генератор постоянного тока со смешанным возбуждением, вал которого жестко соединен с валом асинхронного двигателя (на рис. З. соединение показано двойнойлинией). К зажимам генератора и подключается ламповый реостат, сопротивление которого можно изменять с помощьювыключателя на стенде. Ламповый реостатпозволяет менять ток в якоре генератора , регулируя нагрузку тока , и частоту вращения вала двигателя.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

1. Записать в табл.1 (прил.) паспортные данные двигателя. По ним определить, какое напряжение необходимо подать на статорную обмотку при соединении фаз треугольником.

2. Собрать электрическую цепь в соответствии со схемой, представленной на рис. 3 (прил.) и провести испытание двигателя.

2.1. После проверки цепи преподавателем подать напряжение на стенд, нажав кнопку "Пуск" на торцевой панели стенда.

2.2. С помощью индукционного регулятора напряжения для пуска двигателя установить пониженное напряжение (50...100 В).

2.3. Осуществить пуск двигателя нажатием кнопки "Пуск" на лицевой панели стенда. При разгоне двигателя необходимо контролировать направление вращения ротора, которое должно совпадать с направлением, указанным стрелкой на, корпусе машины. В, случае несовпадения направлений осуществить реверс двигателя (см. работу №13).

2.4. После разгона двигателя (снижение тока статора) с помощью индукционного регулятора увеличить питающее напряжение до номинального значения и записать его в протокол испытаний.

2.5. С помощью реостата возбуждения установить номинальную величину напряжения генератора , указанную в паспортных данных, и записать ее в протокол испытаний.

2.6. Для снятия механической характеристики, используя выключатели лампового реостата, постепенно увеличить ток двигателя от тока холостого хода (все лампы выключены) до 1,1 . Произвести при этом 5, 6 измерений . Результаты измерений записать в табл. 2 протокола испытаний (прил.).

2.7. Выключить все лампы и согласовать полученные результаты с преподавателем, после чего разобрать электрическую цепь.

ОБРАБОТКА РЕ3УЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА

1. По данным табл. 2 протокола испытаний вычислить скольжение , полезную мощность на валу и вращающий момент Масинхронного двигателя. Результаты вычислений свести в табл. З.

Полезную мощность на валу двигатели, пренебрегая потерями энергий в генераторе, считать равное мощности генератора постоянного тока:

При известной мощности на валу и частоте вращения ротора вращающий момент двигателя определяется соотношением:

2. По данным табл. 3 построить на рис.4 (прил.) график зависимости , а на рис.5 (прил.) - график механической характеристики двигателя .

3. По данным паспорта двигателяопределить значения и записать их в табл. 4. Используя формулу Клосса (4), рассчитать значения вращающего момента двигателя при и записать их в табл.5. По этим данным построить график в системе координат, в которой находится и экспериментальная зависимость . Объяснить различие графиков экспериментальной и технической зависимостей асинхронного двигателя.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какая зависимость называетсямеханической характеристикой двигателя?

2. Какой вид имеет механическая характеристика асинхронного, двигателя , какиепараметры двигателя она определяет?

3,. Что такое критическое скольжение , асинхронного двигателя?

4. Каким образом можно изменить критическое скольжение двигателя?

5. Каков характер зависимости максимального момента асинхронного двигателя от величины питающего напряжения?

6. Дайте определение номинального режима работы двигателя.

7. Каким образом определяется перегрузочная способность асинхронного двигателя?

8. Что такое кратность пускового момента двигателя?

9. Поясните свойство саморегулирования асинхронного двигателя.

10. Поясните работу асинхронного двигателя в устойчивом режиме.

11. Назовите способы регулирования частоты вращения ротора асинхронного двигателя.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

7. Копылов И.Л. – Проектирование электрических машин. Учеб. М. Высшая школа 2005. – 767 с

8. Вольдек А.И. - Электрические машины переменного тока. учебник, 2008. – 350 с

9. Беспалов В.Я. – Электрические машины. Учебное пособие. Москва Академия 2006. – 320 с.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 14

«ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРЕХФАЗНОГО

АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ»

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1. Освоить методику экспериментального определения механической характеристики исследуемого двигателя.

2. Провести анализ свойств асинхронного двигателя по его механической характеристике.

Паспортные данные АД

Таблица 1

Тип							l

Таблица 2

Номер Опыта

U_r= U₁=

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Таблица 3

Номер Опыта							Расчетные Формулы
S
							=
							=

Зависимость M(s)

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

Механическая характеристика n(M)

Построение графика по паспортным данным

Таблица 4

			Расчетные формулы

Таблица 5

							Расчетная формула Клосса

Кратки выводы по работе

Группа___________Студент________________________________Дата_______

Преподаватель_______________________________________________________

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №15

ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА С

ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1. Изучить инструкцию и закрепить теоретические сведения о принципе действия и рабочих свойствах двигателей постоянного тона.

2. Освоить способы пуска, реверса и регулирования частоты вращения двигателя.

3. Освоить методику экспериментального исследования характеристик двигателя.

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКНЕ НОЛОЖЕНИЯ

Двигатели постоянного тока (ДПТ) являются электромеханическими преобразователями электрической энергии постоянного тока в механическую. Их преимуществами перец двигателями, переменного тока являются большой момент на валу, плавное и экономичное регулирование частоты вращения. Оно обеспечивает повсеместное распространение

ДПТ в электрических приводах с широким диапазоном регулирования - (до 1:3000).

Достоинства ДПТ определяется особенностями их конструкций. На рис,1 приведена упрощенная конструктивная схема электрической машины постоянного тока. Согласно принципу обратимости Ленца машина может выполнять функции двигателя или генератора.

ДПТ так же, как и асинхронный двигатель состоит из неподвижной части – статора и вращающейся части – якоря (ротора), разделенных воздушным зазором. Статор представляет собой станину (1) в виде полого цилиндра, на внутренней поверхности которого закреплены основные полюса(2), с обмоткой возбуждения (0В) (3), которая необходимо для создания магнитного поля машины.

Якорь изготавливается неявнополюсным в виде цилиндра (4). В его пазах (5) размещена обмотка якоря (0Я), состоящая из последовательно соединенных катушек (7) (секций). Концы секций подключены к пластинам (8) механического коллектора. Коллектор представляет собой закрепленный на валу (10) цилиндр, набранный из медных, изолированных друг от друга пластин (рис,1,в). К пластинам с помощью щеткодержателей прижаты графитные щетки (9), осуществляющие скользящий контакт с коллектором. Щетки совместно с коллектором составляют щеточно-коллекторный узел. Ненадежность щеточно-коллекторного узла, особенно в трудных условиях эксплуатации (вибрация, загрязненность среды ит.п.), составляет основной недостаток ДПТ.

Для уменьшения потерь на вихревые токи якорь и полюса статора набирают из изолированных друг от друга листов электротехнической стали. Станина ДПТ (1) отливается от чугуна или стали. В ДПТ средней и большой мощности к станине между основными полюсами (2) крепятся добавочные, меньшие по размеру полюса. С помощью их полей достигается безыскровая работа щеток машины.

Принцип действия ДПГ, отражавший процесс преобразования электрической энергии постоянного тока в механическую энергию вращающегося якоря двигателя, состоит в следующем.

при подключении двигателя с параллельным возбуждением к сети постоянного тока (рис.2) в ОВ под действием напряжения питания возникает ток ,создающий в магнитопроводе машины постоянный магнитный поток , который замыкается через станину '(1), полюса (2), воздушные зазоры (б) и якорь машины (4) (см,рис.1,а). Поскольку 0Я через коллектор и

щетки также подключена источнику питания, в секциях ОЯ поймает электрический ток . Так как проводники 0Я находятся в магнитном поле машины, на них в соответствии с законом Ампера будут действовать электромагнитные силы,

(1)

где – магнитная индукция в точке расположения проводника длиной с током

Направление действия этих сил можно определить по правилу левой руки.

В проводниках, расположенных под разноименными полюсами проходят токи разного направления, поэтому совокупность действующих сил (рис.1,а) создает вращающиймомент М,определяемый выражением:

(2)

где - постоянная для данного двигателя величина.

Под действием вращающего момента М двигатель будет входить в установившийся режим, характеризующийся постоянной частотой вращения ( ), при которой , где - момент сопротивления на валу ДПТ.

При изменении положения якоря направление вращающего момента останется неизменным, т.к. одновременно с переходом проводника ОЯ от одного полюса к другому в нем с, помощью коллектора направление тока изменится ни противоположное. Таким образом, кроме осуществления скользящего контакта с якорной обмоткой коллектор обеспечивает постоянство знака вращающего момента.

При вращении якоря в магнитном поле ОВ с частотой в проводниках ОЯ согласно закону электромагнитной индукции наводится ЭДС , определяемая выражением:

(3)

где - постоянная для данного двигателя величина.

ЭДС Е в соответствии с правилом Ленца направлена противоположно току , а значит и напряжению питания , поэтому получила название противоЭДС. На рис.З представлена схема замещения цепи якоря ДПТ, которой соответствует следующее уравнение электрического состояния якорной цепи

(4)

где - сопротивление обмотки якоря.

В установившемся режиме ЭДС Е почти уравновешивает приложенное напряжение , т.е. , т.к. величина незначительна вследствие малости .

Совместное решение уравнений (2)-(4) позволяет получить уравнение механической характеристики ДПТ, выражающее зависимость частоты вращения якоря от момента на валу, т.е ). Это уравнение имеет вид:

В двигателе с параллельным возбуждением , а следовательно и . При этом условии уравнение (5) выражает линейную зависимость от и график механической характеристики представляет собой прямую линию (рис.4). В режим

холостого хода частота вращения ДПТ максимальна, а с ростом нагрузки она снижается, но незначительно, т.к. мало. Важнейшим параметром механической характеристики является "жесткость" – величина характеризующая изменение при увеличении . Она пропорциональна (рис.4).

Как следует из уравнения механической характеристики (5), регулирование частоты

вращения ДПТ с параллельным возбуждением можно осуществлять.

1) изменением сопротивления якорной цепи, включив последовательно с ОЯ регулировочный реостат (реостатное регулирование);

2) изменением магнитного потока полюсов машины с помощью рвостата в цепи возбуждения (полисное регулирование);

Реостатное регулирование позволяет. Изменять частоту вращения в широких пределах, но сопровождается значительными потерями энергии на нагревание регулировочного реостата, а также снижением "жесткости" механической характеристики.

Полюсное регулирование является наиболее экономичным, однако обеспечивает регулирование лишь в небольшом диапазоне.

Зависимость называется регулировочной характеристикой в режиме холостого хода. Она носит гиперболический характер,

(6)

и магнитный поток при ненасыщеннои магнитопроводе примерно пропорционален току .

График регулировочной характеристики в режиме холостого хода представлен на рис.5. При т.е. обрыв в цепи ОВ приводит к неограниченному увеличению частоты вращения - разносу двигателя.

Пуск ДПТ осуществляют с помощью пускового реостата (ПР). Из уравнения (4) следует, что

(7)

а поскольку при пуске , пусковой ток определяется выражением и при малом сопротивлении может достичь величины . Для снижения пускового тока последовательно с ОЯ включают пусковой реостат, сопротивление которого в момент пуска максимально и обеспечивает значение пускового тока в ОЯ .По мере разгона двигателя сопротивление пускового реостата , постепенно снижают до нуля.

Реверс ДПТ (изменение направления вращения якоря) можно осуществить, изменив направление тока в ОЯ или в ОВ

ОБЪЕКТ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектом исследования является ДПТ с параллельным возбуждением средней мощности (единицы кВт), установленный перед стендом. Вал ДПТ механически соединен с валом электромагнитного тормоза (ЗАМ), создающего момент нагрузки , а такие с валом тахогенератора (ТГ), измеряющего частоту вращения .

Изменение производится с помощью реостата , регулирующего ток в обмотке ЭМТ.

Величина тока возбуждения устанавливается с помощью реостата , включенного в цепь параллельной ОВ.

Пуск и останов ДПТ производятся с; помощью пускового реостата. Электроизмерительные приборы и зажимы для подключения двигателя расположены на передней вертикальной панели стенда.

На корпусе двигателя закреплен щиток с шестью зажимами. К зажимам Я1 и Я2 подключены щетки, контактирующие с ОЯ, к зажимам Ш1 и Ш2 подключены концы ОВ (зажимы С1 и 02 в данной работе не используются).

Измерение М, производится по шкале моментов на ЭИТ.

Общий вид схемы лабораторной установки приведен в протоколе испытаний (прил.,рис.7)

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

1. Используя макет, изучить устройство ДПТ с параллельным возбуждением. Провести анализ приведенных в протоколе испытаний конструктивной схемы (рис.6, прил.) и соотношений, поясняющих принцип действия и характеристики ДПТ.

2. Записать паспортные данные ДПТ в табл.1 (прил.).

3. Освоить методику пуска, реверса и регулирования частоты вращения ДПТ в режиме холостого хода.

3.1. Собрать электрическую цепь, схема которой приведена на рис.7 протокола испытаний. Обеспечить , поставив движок реостата ЭМТ в крайнее левое положение . Проверить надежность соединений, исключив возможность "разноса" двигателя

3.2. Движок реостата в цепи ОВ поставить в крайнее левое положение обеспечит при пуске максимальный магнитный поток. Проверить положение ручки пускового реостата, которая должна находиться в положении "Стоп", обеспечивающем отключение от сети ОВ и ОН двигателя.

3.3. После проверки цепи преподавателей подать постоянное напряжение на стенд, нажав кнопку "пуск" на передней панели стенда. Осуществить пуск ДПТ, плавно переводя ручку пускового реостата в положение "Ход", что обеспечивает постепенное снижение сопротивления реостата до нуля. Обратить внимание на резкий скачок и постепенное уменьшение потребляемого тока при разгоне двигателя. Зафиксировать направление вращения якоря.

3.4. Осуществить останов ДПТ, резко переведя ручку пускового реостата в положение "Стоп"; Снять напряжение со стенда, нажав кнопку "Стон" на передней панели.

3.5. Обеспечить условия реверса ДПТ, для чего изменить полярность подключения ОВ или ОЯ (поменять местами подсоединение проводников к зажимам Ш1 и Ш2 или Я1 и Я2 ). При этом изменится направления вращения якоря.

3.6. После проверки цепи преподавателем, осуществить пуск и останов ДПТ в соответствии с пп. 3.3. – 3.4. При пуске убедиться в изменении направлении вращения якоря.

3.7. Снять характеристику в режиме холостого хода. ( )

при . Для этого, запустив с помощью пускового реостата двигатель на холостом ходу (см. п.3.3.), осуществить регулирование частоты вращения ДПТ, плавно перемещая движок реостата от крайнего левого положения до крайнего правого. В процессе регулирования измерить и записать в табл.2 (прил.) 5-6 значения . Осуществить останов ДПТ в соответствии с п.3.4.

4. Снять механическую характеристику ДПТ при в режиме нагрузки ( ).

4.1. Запустить ДПТ на холостом ходу в соответствии с п.3.3. Движок реостата установить в крайнее левое положение, что обеспечит .

4.2. Постепенно нагрузить двигатель с помощью ЭМТ до номинального тока , перемещая вправо движок реостата . В процессе увеличения нагрузки снять 5-6 отсчетов момента по шкале ЭМТ и частота вращения (первый отсчет снять при М=О ), записав их в табл. 3. (прил.).

4.3. Согласовать результаты эксперимента с преподавателем, после чего разобрать электрическую цепь.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА

1.По данным табл.2 на рис.8 (прил.) построить регулировочную характеристику в режиме холостого хода ) . Отметить, подтверждают ли результаты эксперимента теоретическую зависимость (6).

2. По данным табл.3 на рис.9 (прил.) построить график механической характеристики . Оценить жесткость механической характеристики, рассчитав изменение частоты вращения

Если характеристика считается жесткой; при больших значениях - мягкой.

3. Провести анализ. характеристик ДПТ с параллельным. возбуждением. Результаты отразить в выводах.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Каковы особенности конструкции ДПТ?

2, Поясните принцип действия ДПТ .

3. Каково назначение- щеточно-коллекторного узла?

4. Начертите схему подключения к сети ДПТ с параллельным возбуждением

5. Приведите и объясните уравнение электрического состояния цепи якоря.

6. Что называется механической характеристикой ДПТ ? Привести уравнение механической характеристики и вид ее графика.

7. Поясните физический смысл понятия "жесткость" механической характеристики.

8. Назовите основные способы регулирования частоты вращения ДПТ с параллельным возбуждением и дайте их краткую характеристику.

9. Что называется регулировочной характеристикой ДПТ в режиме холостого хода ? Пояснить ее график.

10. Каковы особенности пуска ДПТ?

11. Как осуществить реверс ДПТ?

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

10. Копылов И.Л. – Проектирование электрических машин. Учеб. М. Высшая школа 2005. – 767 с

11. Вольдек А.И. - Электрические машины переменного тока. учебник, 2008. – 350 с

12. Беспалов В.Я. – Электрические машины. Учебное пособие. Москва Академия 2006. – 320 с.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №15

«ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА С

ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ»

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1. Изучить инструкцию и закрепить теоретические сведения о принципе действия и рабочих свойствах двигателей постоянного тона.

2. Освоить способы пуска, реверса и регулирования частоты вращения двигателя.

3. Освоить методику экспериментального исследования характеристик двигателя.

M =

U =

E =

n =

=

Рис.6

Паспортные данные ДПТ

Таблица 1

Тип

Схема для исследования характеристик ДПТ

Опытное определение зависимости при U =

Таблица 2

Опытное определение зависимости при U = ,

Таблица 3

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Рис.8 рис.9

Расчетная зависимость

Численная величина

Расчетные зависимости, поясняющие поясняющие вид статических хар-к ДПТ

Краткие выводы по работе

Группа___________Студент________________________________Дата_______

Преподаватель_______________________________________________________

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №16

ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

СО СМЕШАННЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1. Изучить конструкцию и закрепить теоретические сведения о принципе действия и особенностях характеристик двигателей постоянного тока со смешанным возбуждением.

2. Освоить методику экспериментального анализа механической характеристики двигателя.

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Анализ конструктивного исполнения, двигателей постоянного тока (ДПТ) и принцип их действия были подробно рассмотрены в лабораторной работе 15 (рис.1). В настоящей работе исследуются особенности характеристик ДПТ со смешанным возбуждением. В таких машинах на главных полюсах расположены две обмотки возбуждения (ОВ). Одна из них подключается параллельно обмотке якоря (ОЯ) и создает основное поле машины. Вторая обмотка, подключаемая последовательно к ОЯ, оказывает на поле вспомогательное действие. В зависимости от степени преобладания МДС одной из обмоток возбуждения, рассматриваемый ДПТ будет иметь характеристики, близкие с последовательным или параллельным возбуждением.

,

где

В исследуемом ДПТ Ф=сопst и с ростом нагрузки магнитный поток Ф будет увеличиваться вследствие увеличений I_Я, а следовательно и Ф_ПОС . Тогда частота вращения двигателя будет уменьшаться быстрее с ростом момента нагрузки, чем в ДПТ с Ф=const. При чем, “жесткость” характеристики n=f(M) будет различной в ДПТ с преобладающей последовательной или параллельной обмотками.

Механическая характеристика ДПТ со смешанным возбуждением и преобладающей параллельной обмоткой (рис.1б,кривая 2) будет мягкой. При этом величина их будет несколько превышать 8 %-ную величину, характерную для жестких характеристик ДПТ с параллельным возбуждением (рис.1, кривая 1). Мягкая характеристика обеспечивает ДПТ больший пусковой момент и более устойчивую работу при резко изменяющихся нагрузках.. Кроме того, наличие последовательной обмотки позволяет также стабилизировать магнитный поток ДПТ, так как Ф_ПОС компенсирует размагничивающее действие "реакции якоря" – искажение и ослабление основного поля за счет поля ОЯ.

Если в ДПТ преобладает МДС последовательной обмотки, то его механическая характеристика будет резко падающей, но благодаря параллельной обмотке нарастание его частоты вращения при уменьшении нагрузки на валу будет ограничено значением n_X . В режиме холостого хода обрыв параллельной ОВ приводит к разносу ДПТ.

Пуск и регулирование n в ДПТ со смешанным возбуждением производятся теми же способами, что и в ДПT с параллельным возбуждением (см. лабораторную работу №15).

Особенности характеристик ДПТ со смешанным возбуждением определяют области их применения. Они используются в условиях, когда требуется большой пусковой момент, быстрое ускорение при пуске и допустимы значительные изменения при изменении нагрузки (для приводов компрессоров, прокатных станов, подъемников и электрического транспорта и т.д.).

ОБЪЕКТ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектом исследования является ДПТ со смешанным возбуждением. средней мощности (единицы кВт), установленный перед стендом.Вал ДПТ механически соединен с валом электромагнитного тормоза (ЭМТ), создающего момент нагрузки М_с, а также с валом тахогенератора (ТГ), измеряющего частоту вращения n.

Изменение М_с производится с помощью реостата Рт, регулирующего ток в обмотке ЭМТ.