3. Описание лабораторной установки

Для получения механических характеристик в различных режимах работы электродвигателя может быть использована установка, схема которой приведена на рис. 5.

Рис. 5

Установка состоит из испытуемого электродвигателя МИ и вспомогательной системы генератор – двигатель (Г – Д), включающей машины М3, М2 и М1. Любая из этих машин может работать либо двигателем, либо генератором, в зависимости от условий, при которых проводятся соответствующие опыты.

На валу машины МИ установлен тахогенератор ТГ, служащий для измерения её угловой скорости. В цепи якоря электродвигателя МИ находится регулируемое добавочное сопротивление R1, необходимое для ограничения тока якоря при пуске электродвигателя МИ и для получения его искусственных (реостатных) механических характеристик. Амперметры и вольтметры измеряют токи и напряжения в соответствующих цепях, выключатели позволяют размыкать и замыкать нужные цепи, реостатом R2 и потенциометром R можно регулировать токи возбуждения соответственно машин М1 и М2.

4. Методика проведения работы

1. Подготовка лабораторной установки к проведению опытов. Проверку согласованности направления вращения машин МИ и М1 начинают с пуска электродвигателя МИ от сети. Для этого вводят добавочное сопротивление R1 в цепь якоря электродвигателя МИ, включают ток в обмотку возбуждения электродвигателя МИ (выключателем В4) и подключают якорь (переключателем В3) к сети. Заметив направление вращения электродвигателя МИ, отключают его переключателем В3 и переходят к пуску машины М1 как электродвигателя в системе Г – Д. Пуск электродвигателя в системе Г – Д производится постепенным увеличением от нуля тока возбуждения вращающейся машины М2 при полном магнитном потоке машины М1, для чего нужно:

а) вывести реостат в цепи возбуждения электродвигателя М1 и включить в эту цепь ток возбуждения (выключателем В1);

б) установить движок потенциометра R в такое положение, при котором снимаемое с него напряжение и ток в обмотке возбуждения машины М2 были бы равны нулю;

в) обеспечить вращение машины М2, включив в сеть переменного тока приводной трёхфазный асинхронный электродвигатель М3 (выключателем В2);

г) замкнуть в одно из положений переключатель В, а затем, постепенно возбуждая генератор М2, перемещением движка потенциометра R произвести пуск электродвигателя М1 и убедиться, что он вращается в ту же сторону, куда ранее вращался электродвигатель МИ. Если направление вращения электродвигателя М1 окажется противоположным, нужно потенциометром R понизить возбуждение генератора М2 до нуля, изменить переключателем В полярность питания цепи возбуждения машины М2, и, снова увеличивая его возбуждение потенциометром R, разогнать электродвигателем М1 теперь уже в нужную сторону приблизительно до номинальной угловой скорости.

После этого можно включить в сеть якорь электродвигателя МИ и считать, что лабораторная установка для проведения опытов подготовлена.

2. Получение механических характеристик электродвигателя МИ. Для опытного определения механических характеристик нужно измерять момент на валу испытуемого электродвигателя и угловую скорость. Однако практически проще производить измерение не момента, а пропорциональной ему величины – тока якоря, т. е. снимать зависимость , а затем для каждого опытного значения тока I находить расчётным путём соответствующее значение момента.

Таким образом, для получения механических характеристик в данной работе нужно:

а) снять опытным путём электромеханические характеристики ;

б) по данным опыта рассчитать и построить механические характеристики .

Электромеханические характеристики снимаются при выполнении пяти опытов в соответствии с формой 1. Способы получения режимов, указанных в этой таблице, рассматриваются ниже.

Форма 1

Номера опытов	Величина добавочного сопро- тивления	Режим работы испытуемого электродвигателя МИ	Опыт		Расчёт
			I,А	, рад/сек	М, Н.м	, Н.м	Мв, Н.м

Опыт 1 – R1=0 – генераторный и двигательный режимы.

Опыт 2– R1 >0 – режимы:

генераторный, двигательный и противовключением.

Опыт 3 – генераторный и двигательный режимы.

Опыты 4 и 5 – динамическое торможение при R1>0 и R1=0.

Следует снимать не менее 4-5 точек электромеханической характеристики в каждом режиме. Для удобства предварительной оценки получаемых опытных данных и выполнения последующих расчётов целесообразно при снятии разных электромеханических характеристик устанавливать по возможности одни и те же величины токов I (тогда легче сравнивать результаты). При этом на разных характеристиках следует непременно фиксировать граничную точку холостого хода (I=0, ), а прочие значения токов выбрать так, чтобы ими был равномерно охвачен возможно больший диапазон нагрузок (но не более ).

Для снятия участка электромеханической характеристики в режиме торможения с отдачей энергии в сеть (в опытах 1, 2 и 3) надо с помощью машины М1, выполняющей при этом функции двигателя в системе Г-Д, разогнать электродвигатель МИ до скорости большей, чем его пограничная скорость . Тогда ЭДС электродвигателя МИ, равная , станет больше напряжения сети (E >U), и МИ будет отдавать ток и энергию в сеть, перейдя в режим генератора и создавая тормозной момент для машины М1.

Разгон испытуемой машины МИ электродвигателем М1 выше скорости производится так же, как в системе Г-Д, за счёт уменьшения с помощью реостата R2 потока возбуждения электродвигателем М1 при полном потоке возбуждения машины М2. Этим способом и снимаются точки естественной электромеханической характеристики машины МИ в режиме генераторного торможения с отдачей энергии в сеть постоянного тока.

Для снятия участка электромеханической характеристики в двигательном режиме работы (в опытах 1, 2 и 3) надо превратить машину М1 в генератор, создающий момент сопротивления для испытуемого электродвигателя МИ. Вращение генератора М1 будет поддерживаться испытуемым электродвигателем МИ, который будет потреблять энергию из сети и расходовать её. Создавая разные нагрузки, можно снять несколько точек электромеханической характеристики испытуемого электродвигателя МИ в двигательном режиме.

При снятии электромеханической характеристики МИ в режиме противовключения (в опыте 2) машина М1 снова выполняет функции электродвигателя в системе Г-Д.

Перед выполнением опыта 2 нужно ввести в цепь якоря максимальное добавочное сопротивление R1. Опыт следует начинать с генераторного режима. Нагружая испытуемый электродвигатель так же, как и в предыдущих опытах, нужно снять несколько точек электромеханической характеристики в генераторном и двигательном режимах, приближаясь к точке d короткого замыкания (рис. 4). Потенциометром R при этом следует уменьшить поток возбуждения машины М2 до нуля.

Далее следует произвести реверсирование машины М1, для чего переключателем машины В нужно изменить полярность цепи возбуждения машины М2 и постепенно увеличивать её магнитный поток в обратном направлении. При выполнении последних операций машина МИ сначала остановится в точке короткого замыкания (зафиксировать эту точку в таблице), а затем начнёт вращаться в противоположную сторону, попадая в режим противовключения (линия de на рис. 4).

Для снятия электромеханической характеристики машины МИ в режиме динамического торможения (в опытах 4 и 5) надо замкнутый на сопротивление якорь машины МИ вращать в магнитном потоке в ту или другую сторону с разной скоростью при помощи машины М1, при этом якорь машины МИ замкнут на сопротивление R1 при помощи переключателя В3.

Для расчёта механических характеристик надо, используя паспортные данные электродвигателя и его сопротивление R_я определить по формуле (3) величину и, умножив её на токи якоря, получить значение электромагнитных моментов машины МИ во всех режимах.