Лабораторная работа №9

ИСПЫТАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПАРАЛЛЕЛЬНОГО

ВОЗБУЖДЕНИЯ.

Цель работы: практическое ознакомление с двигателем постоянного тока, аппаратурой защиты и управления, способом пуска, реверса и регулирования скорости вращения, характеристиками и методами испытания двигателя постоянного тока.

Оборудование:

1. Одноякорный преобразователь «двигатель-генератор».

2. Амперметр постоянного тока 1.5А – 2 шт.

3. Реостат 160Ом, 0.2А.

4. Реостат 30Ом, 5А.

5. Вольтметр переменного тока 150В

6. Амперметр переменного тока 2А.

7. Выпрямитель ВСА-110

8. Выпрямитель ВСА-4

9. Школьная модель динамомашины.

Контрольные вопросы

1. Объяснить принцип действия двигателя постоянного тока

2. Чем объяснить возрастание пускового тока по сравнению с номинальным током в двигателях постоянного тока?

3. Как осуществляют пуск двигателя?

4. Как зависит вращающий момент двигателя от тока якоря?

5. Каким путем регулируют скорость вращения двигателя?

6. Каким путем осуществляется реверсирование двигателя?

7. Начертить характеристики двигателя.

8. Определить по паспортным данным двигателя его номинальный вращающий момент.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Двигатели постоянного тока параллельного возбуждения нашли широкое применение в разного вида электроприводах благодаря простоте, плавности, значительному диапазону и экономичности регулирования скорости вращения.

Для двигателя справедливо уравнение электрического равновесия:

,

(1)

где – напряжение, приложенное к двигателю (В)

- противоэлектродвижущая сила якоря (В)

- ток в якоре двигателя (А)

- сопротивление обмотки якоря (Ом)

Согласно закону электромагнитной индукции

,

(2)

где - число пар полюсов,

– число пар параллельных ветвей обмотки якоря,

– число проводников обмотки якоря,

– скорость вращения об./ мин,

– магнитный поток возбуждения.

Учитывая, что , а и для конкретной машины величины постоянные и обозначив , можно записать:

(3)

Откуда скорость вращения

(4)

Потеря напряжения в якоре обычно величина небольшая (2-7 % при нормальной нагрузке), поэтому можно считать

Напряжение сети , как правило, является величиной постоянной , следовательно, .

Изменением магнитного потока, т.е. тока возбуждения , который и создает магнитный поток, можно регулировать скорость вращения двигателя.

Вращающий момент, как известно, равен:

(5)

Откуда ясно видно, что вращающий момент машины прямо пропорционален магнитному потоку и току якоря.

Для увеличения пускового момента необходимо иметь большой магнитный поток , для чего двигатель запускают с выведенными сопротивлением регулировочного реостата (рис.4) в цепи возбуждения.

Ток в якоре из (1 )

Пусковой ток якоря при пуске двигателя может оказаться недопустимо большим поскольку при пуске , так как .

Поэтому для ограничения пускового тока в цепи якоря при пуске вводят пусковой реостат и при этом

(6)

По мере увеличения скорости и нарастания противоэлектродвижущей силы – , сопротивление пускового реостата выводят и к концу пуска его закорачивают.

Основными характеристиками двигателя постоянного тока являются механическая и регулировочная.

МЕХАНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА.

Механическая характеристика при представляет зависимость скорости вращения от вращающего момента двигателя .

При неизменном токе возбуждения , магнитный поток двигателя можно считать постоянным. Тогда согласно уравнения (5) , т.е. вращающий момент будет пропорционален току якоря. Отсюда видно, что может быть представлена зависимостью (рис.1).

Согласно уравнению (4), скорость вращения при увеличении нагрузки будет несколько уменьшаться.

Однако, поскольку вычитаемое по отношению уменьшаемому напряжению сети невелико, то и уменьшение скорости будет незначительное.

Рис.1 Механическая характеристика двигателя постоянного тока

РЕГУЛИРОВОЧНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Регулировать скорость вращения двигателя, как это видно из формулы (4), можно различными способами: изменением подводимого напряжения , изменением сопротивления цепи якоря (пусковым реостатом) и изменением магнитного потока.

Первый способ требует наличие источника тока с регулируемым напряжением и применяется в исключительных случаях, второй – неэкономичен, поэтому регулировку скорости вращения обычно производят изменением магнитного потока, т. е тока возбуждения , от которого зависит магнитный поток.

Ток возбуждения невелик и составляет всего лишь 2-5 % номинального тока двигателя, поэтому регулировка получается удобной и экономичной.

Кривая зависимости при имеет вид, приведенный на рис 2.

Рис. 2. Регулировочная характеристика двигателя постоянного тока.

Реверсирование двигателя осуществляется изменением направления тока в якоре или в обмотке возбуждения. Для этого необходимо остановить двигатель, произвести переключение, и вновь пустив его, убедиться в изменении направления вращения.

КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ ДВИГАТЕЛЯ.

РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ.

Кпд двигателя равен отношению полезной (механической) мощности к затраченной (электрической) :

.

Так как ,

где – вращающий момент двигателя, Нм;

– скорость вращения, об/мин

, то

Зависимости , , даны на рис. 3.

Рис. 3. Рабочие характеристики двигателя постоянного тока.

ХОД РАБОТЫ.

1. Произвести исследование школьной модели машины постоянного тока. Произвести пуск, регулировку скорости и реверсирование двигателя постоянного тока. Собрать электрическую схему (рис.4).

Рис.4. Электрическая схема

2. Произвести исследование двигателя постоянного тока

1. Произвести осмотр двигателя, обратив внимание на конструкцию магнитопро- вода, выводы обмотки возбуждения, якоря и т.д.

2. Записать паспортные данные двигателя.

3. Собрать электрическую цепь, изображенную на рис 5.

Рис.5. Электрическая схема включения двигателя постоянного тока параллельного возбуждения.

4. Снять характеристику холостого хода при .

В режиме холостого хода (ток якоря нагрузочного генератора равен его току возбуждения, цепь нагрузки генератора разомкнута) производят измерения числа оборотов якоря.

Число оборотов измеряют тахометром. Уменьшая с помощью регулировочного реостата ток возбуждения, доводят скорость якоря до номинальной. При этом производят измерение числа оборотов якоря для 7-8 значений тока возбуждения. Результаты измерений занести в таблицу 1.

Таблица1

, А
,

По данным измерений построить характеристику холостого хода двигателя .

5. Снять внешнюю характеристику при и .

На холостом ходу двигателя устанавливают ток возбуждения, соответствующий номинальной скорости , и производят измерение тока якоря и числа оборотов. Затем, включив нагрузку генератора, нагружают двигатель, увеличивая его ток якоря от до .

Измерения произвести для 5-6 разных значений и занести в таблицу 2.

Таблица 2.

,А
,

По данным измерений построить внешнюю характеристику двигателя .

6. Снять регулировочную характеристику при .

В режиме холостого хода устанавливается номинальное число оборотов двигателя ; при этом производится первый отсчет тока якоря и тока возбуждения. Затем двигатель нагружают, замкнув ключ в цепи генератора, увеличивают ток якоря от до . При этом поддерживают номинальную скорость вращения якоря регулировкой тока возбуждения двигателя. Измерения производят для 5-6 значений тока якоря (в интервале от до ). Данные измерений занести в таблицу 3.

Таблица 3.

, А
, А

По данным измерений построить регулировочную характеристику .

Сделать выводы.