3 Дослідження робочих характеристик універсального колекторного електродвигуна

3.1 Мета роботи:

– вивчення конструкції та принципу дії універсального колекторного двигуна (УКД);

– дослідження величини крутного моменту двигуна при живленні від мережі постійного і змінного струму.

3.2 Загальні відомості про колекторні двигуни змінного струму

УКД досить часто використовується в побутовій техніці, пристроях автоматики та для привода ручних машин у тих випадках, коли необхідно переходити від живлення двигуна постійним струмом до живлення змінним струмом (або навпаки), а також забезпечувати плавне регулювання частоти обертання двигуна незалежно від мережі його живлення.

Конструкція УКД подібна до колекторних двигунів постійного струму загального призначення. При цьому статор і ротор виконують шихтованими, а обмотку збудження - секційної. Завдяки цьому зменшуються гістерезисні витрати на вихрові струми в магнитопроводі під час його роботи від мережі змінного струму [3].

Схема підключення УКД до мережі постійного і змінного струму показана на рис. 3.1.

У ручних машинах з колекторним двигуном необхідно постійно стежити за станом щіток. З появою кругового іскріння роботу машини необхідно негайно припинити і здати її в ремонт.

Зношування щіток не повинно перевищувати 2/3 їхньої початкової довжини, тому що це може викликати втрату потужності та іскріння. Заново встановлені щітки повинні щільно ковзати в щіткодержаках і забезпечувати щільний контакт із колектором.

На колекторі не припустимі сліди мастила. Їх потрібно видаляти чистою тканиною, змоченою в бензині, а робочу поверхню колектора слід зачищати шліфувальним папером.

ОЗ1, ОЗ2 – обмотки збудження при роботі УКД від мережі постійного струму; ОЗ3, ОЗ4 – обмотки збудження при роботі двигуна від мережі змінного струму; Я - якір двигуна.

Рисунок 3.1 – Схема підключення УКД до мережі постійного або змінного струму

3.3 Вимірювальний інструмент і устаткування

1. Лабораторний стенд.

2. Джерело живлення постійного і змінного струму з регулятором напруги.

3. Датчик контролю значення зусилля в замикаючому елементі гальмового пристрою.

4. Штангенциркуль.

5. Вольтметри постійного і змінного струму.

3.4 Порядок виконання роботи

Робота виконується бригадою в складі 5-6 чоловік.

1. Ознайомитися з конструкцією УКД і схемою його підключення до джерел постійного і змінного струму .

2. Налаштувати лабораторний стенд для виміру величини стопорного моменту електродвигуна (рис. 3.2).

,

де f – коефіцієнт тертя ковзання металу по дереву, f=0,15;

– максимальна величина стопорного зусилля, Н;

F_д – значення зусилля, діючого на динамометрі, Н;

l₁, l₂ – плечі важелів, м;

d_ш – діаметр шківа, м.

1 – гальмовий шків; 2 – двоплечий важіль; 3 – електродвигун;

4 – динамометр

Рисунок 3.2 – Загальний вигляд лабораторного стенда

3. Підключити електродвигун до мережі змінного струму.

4. Настроїти регулятор напруги на величину U=160 В.

5. Включити тумблер. При досягненні номінальної частоти обертання двигуна нажати на вільний кінець двоплечого важеля 2 і зупинити обертання шківа 1, фіксуючи при цьому величину зусилля на динамометрі 4.

6. Дані вимірів (U, d_ш, l₁, l₂, F_д ) занести в таблицю 3.1.

7. Виключити тумблер.

Таблиця 3.1 – Дані вимірів по лабораторному стенді

№ Дос- ліду	Геометричні параметри			Вид струму
				змінний			постійний
	dш	l1	l2	напруга U, В	зусилля динам. Fд , Н	стопор. момент Мст, Н∙ м	напруга U, В	зусилля динам. Fд , Н	стопор. момент Мст, Н∙ м
1				160			160
2				180			180
3				200			200
4				220			220

8. Змінюючи напругу (від U=160 B до U=220 B)

повторити пункти 4–7.

9. Підключити електродвигун до мережі постійного струму.

10. Повторити п. 4-8, а результати вимірів занести в таблицю 3.1.

11. За даними таблиці 3.1 побудувати графіки М_ст=f(U) для постійного і змінного струму (рис. 3.3).

12. Зробити висновки з виконаної роботи.

Рисунок 3.3 – Графік залежності М_ст=f(U)

3.5 Контрольні запитання

1. У яких випадках у ручних машинах знаходять застосування універсальні колекторні двигуни?

2. Чим відрізняються універсальні колекторні двигуни від асинхронних двигунів змінного струму?

3. Чому статор і ротор УКД виконуються шихтованими?

4. Які негативні явища виникають при круговому іскрінні щіток?

5. Яке максимальне зношування щіток допускається при експлуатації УКД?

6. Як визначається величина стопорного моменту двигуна на лабораторному стенді?

7. Як змінюється величина крутного моменту двигуна при живленні постійним та змінним електричним струмом?

Лабораторна робота №4