Министерство сельского хозяйства и продовольствия

Российской Федерации

Департамент кадровой политики и образования

Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия

Кафедра «Электрический привод и электрические машины»

Механические и электромеханические характеристики

двигателя постоянного тока независимого возбуждения

в двигательном и тормозном режимах

Волгоград 2008

СПИСОК АББРЕВИАТУР

Основные сокращения

АД - асинхронный двигатель

ДР - двигательный режим

ДПТ НВ - двигатель постоянного тока независимого возбуждения

ДТ - динамическое торможение

ЕХ - естественная характеристика ДПТ

ИД - испытуемый двигатель

ЛР - лабораторная работа

РТ - рекуперативное торможение

ТПВ - торможение противовключением

XX - холостой ход

ЧВ - частота вращения

ЧВ ИХХ - частота вращения идеального холостого хода

ЭД - электрический двигатель

ЗГТ - электрический привод

Основные обозначения

I - ток в якорной цепи ДПТ

1н - номинальный ток в якорной цепи ДПТ

с - коэффициент ДПТ НВ

к - конструктивный коэффициент ДПТ

М - вращающий момент ДПТ

Мн - номинальный вращающий момент ДПТ

n - скорость вращения ДПТ, об/мин

nн - номинальная скорость вращения ДПТ

Рн - номинальная мощность ДПТ

R - полное (суммарное) сопротивление якорной цепи ДПТ

Rh - номинальное сопротивление

Rя - внутреннее сопротивление якоря ДПТ

U - напряжение источника питания

Uh - номинальное напряжение источника питания

Ф - магнитный поток ДПТ

Фн - номинальный магнитный поток ДПТ

ω - ЧВ якоря ДПТ, рад/с

ωн - номинальная ЧВ якоря ДПТ

ωо - ЧВ ИХХ ДПТ

Лабораторная работа № 1

Механические и электромеханические характеристики

двигателя постоянного тока независимого возбуждения

в двигательном и тормозном режимах

Цель работы - снятие электромеханических характеристик и последующий расчет механических характеристик ДПТ НВ в двигательном и тормозном режимах.

Предмет изучения (исследования): ДПТ НВ типа П-22.

Основные технические данные П-22: Рн=1кВт; Uh =220B; I_H = 5,9 А; n_н = 1500 об/мин; R_я = 4,17 Ом; R_ш = 712 Ом.

Более полные данные П-22 приведены в [4].

Задание для домашней подготовки

1. Ознакомиться с содержанием методических указаний.

2. Изучить основные теоретические положения.

3. Ответить на контрольные вопросы раздела.

4. Рассчитать и построить ЕХ М = f(ω) ДПТ НВ в двигательном и тормозном режимах по двум характерным точкам.

5. Подготовить бланк отчета.

Программа работы

1. Ознакомиться со стендом лабораторной установки. Записать паспортные данные ИД.

2. Провести подготовку лабораторной установки.

3. Снять и построить ЕХ ИД ω = f(I_я) в режимах рекуперативного торможения и двигательном (при U = Uh = const, Iв = Iвн =const, Rя = 0).

4. Снять и построить РХ ИД ω = f(Iя) в режимах рекуперативного торможения, двигательном и противовключения при U = Uh - const, Iв = Iвн =const, Rя = 0,5 R_H.

5. Снять и построить ЕХ, РХ ИД ω = f(Iя) в режиме динамического торможения при Iв = Iвн = const, Rя = 0; 0,5 Rh

6. Пересчитать ω = f(I_я) на ω = f(M) по (16) с учетом (12).

7. Построить ω = f(M) в двигательном и тормозных режимах.

Основные теоретические положения

Электромеханическая (скоростная) характеристика ЭД выражается зависимостью:

ω = f(I).

Механическая характеристика ЭД представляет зависимость

ω = f(M).

Терминология вышеназванных понятий представлена в рекомендуемой литературе [1, с. 125, 239, 300].

ЭД может работать как в двигательном, так и в тормозных режимах. Различают три способа электрического торможения ЭД: рекуперативное [1, с.223], динамическое [1, с. 54]; противовключением [1, с. 260].

Уравнения ω = f(I) и ω = f(M) ДПТ НВ в двигательном режиме имеют вид:

(1)

(2)

В режимах торможения

рекуперативного:

(3)

(4)

динамического:

(5)

(6)

противовключением:

(7)

(8)

Уравнения (1) - (8) представляют собой уравнения прямой линии, в которых значение U_H/c определяет ω_о - ЧВ ИХХ ЭП [1, с. 240]:

(9)

С учетом (9) уравнения (1) - (8) могут быть записаны в следующей форме, например, для «двигательного режима»

ω = ω –Δω, (10)

где Δω — перепад скорости относительного ЧВ ИХХ,

Уравнения (1) - (8) позволяют сделать вывод, что ω = f(I) и М = f(ω) зависят от U, R и Ф.

При условии, что U = U_H, Ф = Фн и R = R_я, ω = f(I) и М = f(ω) называются естественными характеристиками (ЕХ) [2, с. 51-52].

При U ≠ U_H или Ф ≠Ф_н или R > R_я, ω = f(I) и М = f(ω) называются искусственными характеристиками (ИХ) [2, с.51-52]. ИХ при R>Rя и U = U_H, Ф = Фн носит название реостатной характеристики (РХ). На рис. 1 показаны электромеханическая и механическая ЕХ и РХ ДПТ, причем, поскольку с = const, то М = I и характеристики представлены совмещенным линиями [3, с. 61].

Так как уравнения механической характеристики в двигательном и тормозных режимах представляют собой прямые линии, то для расчета и построения ЕХ и ИХ достаточно определить координаты двух точек. Таковыми могут быть характерные точки ДПТ, которые определяются по каталожным данным ЭД: номинального момента и ЧВ ИХХ.

Точка ЧВ ИХХ имеет координаты: ω = ω_о, М = 0 (см. рис. 1.)

где:

(12)

(13)

Краткое описание лабораторного стенда

Механические характеристики ИД в двигательном и тормозных режимах снимаются наиболее современным и точным методом - через зависимость частоты вращения ДПТ от тока его якоря ω= f(Iя), так как М = I_Я [2, с. 49-50].

Причем в качестве нагрузочного устройства ИД используется машина постоянного тока (МПТ), включенная по схеме генератор - двигатель (Г-Д).

Принципиальная электрическая схема лабораторной установки приведена на рис. 2.

В схеме на рис. 2 ИД Ml механически связан с нагрузочной машиной МПТ М2 типа П-22.

МПТ М2, имеющая независимое возбуждение, включается по схеме Г-Д с МПТ МЗ. МПТ МЗ приводится во вращение практически с постоянной часто­той вращения АД М4.

Напряжение сети постоянного тока контролируется сигнальной лампой HL1 и вольтметром PV1. Второй вольтметр PV2 предназначен для контроля величины и полярности ЭДС МПТ М2 и МЗ.

Рис. 2. Принципиальная электросхема лабораторной установки

Для измерения тока в цепи якоря и возбуждения МПТ Ml и М2 установлены амперметры 1РА1-1РА2 и РА1-РА2. Измерение частоты вращения ИД Ml осуществляется прибором Рω. Прибор Рω питается от тахогенератора BR механически связанного с валом ИД Ml. Потенциометр RP предназначен для регулирования ЭДС МПТ МЗ, а резистор Rя для увеличения сопротивления якорной цепи ИД Ml.

Устройство ПУ (тип ПП1 125, U_H = 220 В, I_Н = 25 А) предназначено для пуска и остановки ИД Ml, сигнальная лампа HL2 для контроля включения АД.