ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА П1.

РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА С НЕЗАВИСИМЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ.

Цель работы: исследование способов регулирования скорости вращения двигателя постоянного тока с независимым возбуждением.

Приборы и оборудование

1. Вольтметры постоянного тона на 30 В -2 шт.

2. Амперметры постоянного тока на 20 А -З шт.

3. Амперметры постоянного тока на 2 А -2 шт.

4. Реостат на 100 Ом 2 А -2 шт. 5. Реостаты на 12,5 Ом 10 А -З шт.

6. Рубильники -3 шт.

7. Двигатель Д-200 -1 шт.

8. Тахогенератор 0.08 В/(рад/с)

Паспортные данные исследуемого электродвигателя Д-200

Напряжение - 27 В.

Вращающий момент -7 кгсм, на валу

Мощность -200Вт. Число оборотов -2750об/мин. Потребляемый ток не более - 12 А

R* при 20°С - 0,127 + G% Ом.

R_и при20°С -12,4 Ом

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.

В современной промышленности встречается большое число производственных механизмов, у которых в зависимости от требований технологического процесса нужно осуществлять регулирование скорости. Регулирование осуществляется дополнительным воздействием на приводной двигатель. Электрические способы регулирования характеризуются сравнительно высокими диапазонами регулирования, экономичностью, плавностью, стабильностью работы в заданном режиме работы, а также возможностью получения изменения направления регулирования скорости.

Способы регулирования скорости можно определить из скоростной характеристики двигателя.

W=(U-IR)/КФ, рад/с (1)

где

R - сопротивление цепи якоря, Ом;

I - ток в цепи якоря, А;

U - напряжение источника питания*, В;

Ф - магнитный поток машины, Вб.

Из формулы (1) вытекают три возможных способа регулирования :

а) регулирование изменением сопротивления в цепи якоря;

б) изменение тока возбуждения;

в) изменение подводимого к двигателю напряжения.

1. РЕГУЛИРОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЕМ СОПРОТИВЛЕНИЯ В ЦЕПИ

ЯКОРЯ

(реостатное регулирование)

Механические и скоростные характеристики в этом случае представляют семейство прямых.

При М = 0 или J = 0

 = u/KФ,

т.е. все характеристики проходят через одну точку.

Скорость при нулевом моменте называется скоростью идеального холостого хода. Характеристика, получающаяся при R=R_Я, номинальном напряжении и магнитном потоке , называется естественной характеристикой .

При это способе регулирования с ростом R уменьшается жесткость механической характеристики, а с ней и стабильность работы из заданной скорости. Скорость регулируется вниз от основной скорости.

Регулирование скорости изменением сопротивления в цепи якоря не экономно из-за значительных потерь в добавочном сопротивлении, хотя из-за простоты схемы этот способ находит иногда практическое применение.

2. РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ ДВИГАТЕЛЯ ИЗМЕНЕНИЕМ ТОКА ВОЗБУЖДЕНИЯ

Этот способ является одним из самых простых и экономичных, поэтому находит широкое применение.

Регулирование скорости осуществляется вверх от основной. Скоростные характеристики W=f(J) в этом случае пересекают ось абсцисс в одной точке, определяемой из уравнения при W = 0. Следует отметить, что ослабление потока однозначно приводит к росту только в том случае, когда момент нагрузки на валу двигателя обратно пропорционален скорости. Если

М_с = const то увеличение скорости будет иметь место лишь до определенного значения kФ. При дальнейшем снижении потока начнется снижение угловой скорости. Нижний предел регулирования скорости ограничивается насыщением машины.

3. РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ ШУНТИРОВАНИЕМ ЯКОРЯ.

Для данного способа регулирования уравнения скоростной и той характеристик имеет вид:

W = aW₀ – (R_А + R_b/kФ) J_A (2)

W = aW₀ – (R_a + R_b/kФ) М (3)

где a = R_ш/R_Э - R_ш

Из уравнений (2) и (3) следует, что скоростные и механические характеристики имеют вид прямых линий. Скорость идеального холостого хода снижается в

R_ш-Ra/ R _ш раз по сравнению с W₀. При регулировании скорости шунтированием якоря жесткость механических характеристик выше, чем при реостатном регулировании, но хуже энергетические показатели при одинаковой мощности на валу двигателя, что ограничивает область применения этого способа регулирования.

IV. РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ ИЗМЕНЕНИЕМ ПИТАЩЕГО НАПРЯЖЕНИЯ

Этот способ регулирования осуществляется при помощи специального источника питания, позволяющего регулировать напряжения на обмотке якоря двигателя (система Г-Д, управляемая вентильным преобразователем - двигателем и т.д.).

Механические характеристики в этом случае представляют собой семейство параллельных прямых, жесткость которых меньше жесткости естественной характеристики. Регулирование скорости от нуля до основной осуществляется при Ф = Ф_Н, а выше основной при номинальном напряжении на якоре двигателя за счет ослабления потока возбуждения. При выполнении данной работы для построения механических характеристик необходимо определить значение электромеханического момента на валу двигателя.

М = kФJ = cJ,

где М - электромеханический момент, Нм;

К - конструктивный коэффициент двигателя.

С = кФ - нелинейно зависит от тока возбуждения из-за насыщения магнитной системы.

ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА

1.Для каждого способа регулирования скорости построить отдельный график.

2.Используя паспортные данные построить естественную механическую характеристику двигателя Д200 на всех графиках согласно п. 1.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Почему при М_с=const уменьшение потока может однозначно приводит к увеличению скорости?

2. Назвать способы регулирования скорости вращения электродов постоянного тока изменением питающего напряжения и дать их сравнительные оценки.

3. Назвать область изменения регулирования скорости вращения двигателя шунтированием якоря.

4. Произвести оценку всех способов регулирования скорости вращения по энергетическим показателям.

ЛИТЕРАТУРА

1. Андреев В.П., Сабинин Ю.А. Основы электропривода. Госэнергоиздат, 1963, 772 с.

2. Миллер Е.В. Основы теории электропривода. VI., “Высшая школа”, 1968, 408 с.

3. Основы автоматизированного электропривода. Учебное пособие для вузов. М., “Энергия”, 1974, 568 с.

4. Чиликин М.Г. Общий курс электропривода (учебник для вузов). Изд. 5-е, доп. и перераб. М., “Энергия”, 1971, 402 с.