Министерство образования Республики Беларусь

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеративное агенство по образованию

Государственное учреждение высшего профессионального образования

«Белорусско-Российский университет»

Электротехнический факультет

Кафедра “Электропривод и автоматизация промышленных установок”

Методические указания к лабораторной работе

по курсу “Электрические машины”

Для студентов специальности 1-53 01 05

“Автоматизированные электроприводы”

Лабораторная работа № 2

“Исследование двигателя постоянного тока”

Могилев 2012

УДК 621.313 Составитель: Лапицкий В.А.

Кольцов С.В.

Методические указания к лабораторной работе №2 “Исследование двигателя постоянного тока”

по дисциплине «Электрические машины». Для студентов специальности 1-53 01 05 “Автоматизированные электроприводы”

Методические указания рассмотрены и одобрены на заседании кафедры “Электропривод и АПУ”

02 Февраля 2012г., протокол №6. Белорусско-российский университет

1 Цель работы

Изучить устройство и принцип действия двигателя постоянного тока независимого, параллельного и последовательного возбуждения.

Приобрести практические навыки в сборке схем и снятии характеристик.

Приобрести практические навыки по определению КПД двигателя постоянного тока методом потерь.

Изучить виды потерь в машине постоянного тока и их зависимости от нагрузки машины.

Изучить зависимость КПД машины постоянного тока от нагрузки.

2 Основные теоретические сведения

2.1 Общие положения

Двигатели постоянного тока преобразуют электрическую энергию постоянного тока в механическую энергию.

Несмотря на успехи в создании статических полупроводниковых преобразователей и внедрение регулируемых электроприводов переменного тока, производство двигателей постоянного тока в процентном отношении к двигателям переменного тока не сокращается, и они находят новые области применения.

Двигатели постоянного тока допускают плавное и экономичное регулирование скорости вращения. Это преимущество перед двигателями переменного тока обеспечивает применение двигателей постоянного тока в электроприводах с широким диапазоном изменения скорости вращения. Двигатели постоянного тока находят применение в приводах прокатных станов, станков, на транспорте и в других системах автоматизированного электропривода.

По способу возбуждения двигатели постоянного тока, так же как и генераторы, делятся на двигатели независимого, параллельного, последовательного и смешанного возбуждения. Двигатели независимого возбуждения могут быть разделены на двигатели с электромагнитным возбуждением, когда обмотка возбуждения подключена к постороннему источнику постоянного тока или на зажимы двигателя, и на двигатели с магнитоэлектрическим возбуждением, когда вместо обмотки возбуждения используются постоянные магниты.

Двигатель постоянного тока потребляет электрическую мощность P₁ из сети. Часть этой мощности расходуется на электрические потери в обмотке возбуждения Р_в, электрические потери в обмотке якоря Р_эа и электрические потери в контакте щеток Р_эщ, а остальная ее часть передается магнитным полем к якорю. Эта мощность называется электромагнитной.

(1)

Электромагнитная мощность Р_ЭМ расходуется на покрытие потерь в стали магнитопровода якоря Р_М , механических Р_МХ и добавочных Р_д потерь. Оставшаяся ее часть Р₂ является полезной механической мощностью на валу двигателя.

(2)

где:

(3)

Рисунок 2 – Энергетическая диаграмма двигателя постоянного тока.

Различают два вида потерь — основные и добавочные. Основные потери разделяются на магнитные, механические и электрические.

Магнитные потери Р_М происходят только в сердечнике якоря, так как только этот элемент магнитопровода машины постоянного тока подвергается перемагничиванию. Величина магнитных потерь состоит из потерь от гистерезиса и потерь от вихревых токов и зависит от частоты перемагничивания , значений магнитной индукции в зубцах и спинке якоря, толщины листов электротехнической стали, ее магнитных свойств и качества изоляции этих листов в пакете якоря.

Механические потери Р_МХ обусловлены потерями на вентиляцию, трением вращающихся частей машины — трением в подшипниках, трением щеток о коллектор. Величина механических потерь зависит от скорости вращения якоря.

Магнитные и механические потери называют постоянными потерями, так как мощность этих потерь не зависит от нагрузки машины.

Аналитический расчет магнитных и механических потерь — сложная задача и не дает достаточной точности. Для определения этих потерь иногда пользуются экспериментальным методом.