Контрольные вопросы для домашней подготовки

1. Классификация генераторов постоянного тока.

2. Устройство и принцип действия генераторов постоянного тока параллельного и смешанного возбуждения, область их применения.

3. Условия самовозбуждения генераторов постоянного тока.

4. Характеристики генератора параллельного возбуждения.

5. Генераторы последовательного возбуждения и их характеристики.

6. Генераторы смешанного возбуждения и их характеристики.

7. Параллельная работа генераторов.

8. Объяснить выбор воздушного зазора в машинах постоянного тока.

9. Реакция якоря в генераторах постоянного тока.

10. Коммутация в генераторах постоянного тока. Способы улучшения коммутации.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Вольдек А.И. Электрические машины / А.И. Вольдек. - Л.: Энергия, 1978. - С. 198 - 220.

2. Брускин Д.Э. Электрические машины / Д.Э. Брускин, А.Е. Зорохович, В.С. Хвостов. - М.: Высшая школа, 1979. Ч. 2. - С. 151 - 160; 217 - 230.

3. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины / А.В. Иванов-Смоленский. - М.: Энергия, 1980. - С. 753 - 760.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

ИСПЫТАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1.1. Изучить принцип действия и устройство двигателей постоянного тока.

1.2. Ознакомиться со способами пуска в ход двигателей постоянного тока и регулированием их частоты вращения.

1.3. Получить экспериментально и проанализировать рабочие характеристики двигателя параллельного возбуждения.

1.4. Получить экспериментально и проанализировать рабочие и механические характеристики двигателя смешанного возбуждения.

1.5. Сравнить характеристики двигателя параллельного возбуждения с аналогичными характеристиками двигателя смешанного возбуждения.

2. Теоретические пояснения

Двигатели постоянного тока находят широкое применение в промышленных, транспортных и других установках, где требуется плавное регулирование частоты вращения в широких пределах.

Для пуска двигателя в ход необходимо:

а) обеспечить необходимую величину пускового момента;

б) предотвратить возникновение чрезмерного пускового тока, опасного для двигателя.

Возможны три способа пуска двигателя в ход:

а) прямой пуск, когда обмотка якоря включается на полное напряжение сети;

б) пуск с помощью пускового реостата, включаемого последовательно в цепь якоря;

в) пуск при пониженном напряжении.

Самым распространенным является пуск с помощью пускового реостата.

Свойства двигателя постоянного тока описываются характеристиками: рабочими, механическими, скоростными.

3. Порядок выполнения работы

3.1. Собрать схему двигателя постоянного тока параллельного возбуждения (С1 и С2 замкнуть накоротко) и нагрузочного генератора (рис. 1). В качестве нагрузочного генератора в работе используется генератор постоянного тока независимого возбуждения.

Рис. 1

3.2. Пустить в ход двигатель постоянного тока параллельного возбуждения. Пуск двигателя осуществляется линейным пускателем Л1. Сопротивление регулировочного реостата в цепи возбуждения равно нулю. Пусковой реостат установлен в положение «СТОП». Медленно (за 3–5 с) поворачивая ручку пускового реостата , устанавливаем ее в положение «ХОД». Частота вращения двигателя отсчитывается по прибору «n». Выключатели S1 в цепи якоря генератора разомкнуты.

3.3. Снять рабочие характеристики двигателя постоянного тока параллельного возбуждения: n(P₂), Р₁(P₂), М₂(P₂), М(P₂), I_a(P₂), (P₂) при и . После пуска двигателя возбудить генератор до максимально возможного напряжения.

При помощи выключателей S1, изменяя сопротивление нагрузки , увеличить ток двигателя до . Уменьшая нагрузку, снять 5–6 точек. Последняя точка снимается при разомкнутых выключателях S1, что соответствует холостому ходу двигателя. Данные испытаний записываются в табл.1.

Необходимые расчетные данные определяются следующим образом:

мощность, потребляемая двигателем из сети, Вт:

, (1)

мощность, отдаваемая генератором, Вт:

, (2)

суммарные потери агрегата, Вт

, (3)

Таблица 1

№ п/п

Опытные данные

Расчётные данные

Iад, А

Uд, В

Iаг, А

Uг, В

n, мин-1

Iд, А

Р1д, Вт

Р2г, Вт

(Рд+Рг)

Рд, Вт

Р2, Вт

, %

М2, Нм

А2

V1

А3

V3

n

-

-

-

Вт

-

-

-

-

1

2

3

4

5

6

Предположим, что потери в двигателе и генераторе одинаковы , тогда:

, (4)

полезная мощность двигателя, Вт

, (5)

коэффициент полезного действия двигателя

, (6)

момент нагрузки на валу двигателя, Нм

, (7)

мощность холостого хода двигателя

, (8)

где  мощность, потребляемая агрегатом при разомкнутых выключателях S1.

, (9)

где  измеряется амперметром А2;

 измеряется амперметром А1.

Момент холостого хода двигателя, Нм

, (10)

По данным табл. 1 построить рабочие характеристики двигателя постоянного тока параллельного возбуждения, примерный вид которых представлен на рис. 2. Объяснить вид полученных кривых.

3.4. Снять механические характеристики двигателя постоянного тока параллельного возбуждения при , ,

В качестве добавочного сопротивления используется реостат .

Установить реостат в среднее положение и, оставляя его неизменным, нагрузить двигатель при помощи выключателей .

Первая точка опыта снимается при разомкнутых . Далее, постепенно включая (нагружая двигатель до номинального режима работы), снять 4 – 6 точек. При этом необходимо следить, чтобы ток двигателя и ток генератора не превышали номинальных значений. Опыт повторить при крайнем положении реостата , когда он установлен в положение СТОП. Данные записать в табл. 2.

Таблица 2

Rп = Rп1 (среднее положение)
№ п/п	Опытные данные					Расчётные данные
	Iад, А	Uд, В	Iаг, А	Uг, В	n, мин-1	Р1д, Вт	Р2г, Вт	(Рд+Рг)	Рд, Вт	М, Нм
	А2	V1	А3	V3	n	-	-	Вт	-	-
1
2
3
4
5
6
Rп = Rп max (крайнее положение)
1
2
3
4
5
6

Рис. 2 Рис. 3

По данным табл. 2 построить механические характеристики, примерный вид которых представлен на рис. 3. На этом же графике по данным табл. 1 строится естественная характеристика п( ) .

3.5. Снять скоростные характеристики двигателя постоянного тока параллельного возбуждения при , ,

Пустить двигатель. Реостат плавно перевести в положение «ХОД». Установить выбранный ток возбуждения Изменяя нагрузку двигателя от холостого хода до номинальной, снять 5–6 точек показаний приборов. Повторить опыт при другом выбранном токе возбуждения Ток измеряется амперметром А1, когда Результаты измерений занести в табл. 3.

Таблица 3

№ п/п	iв1 = 0,8iвн		iв2 = 0,6iвн		Uн = , В
	Iад, А	n, об/мин	Iад, А	n, об/мин
1
2
3
4
5
6

По данным табл. 3 построить скоростные характеристики, при этом естественная характеристика , строится по данным табл. 1.

3.6. Снять скоростные характеристики для двигателя смешанного возбуждения.

Опыт выполнять по схеме рис. 1 с включенной обмоткой С1С2. Порядок выполнения описан в п. 3.3. Данные опыта записать в табл. 4.

Таблица 4

№ п/п	Согласное включение		Встречное включение		Примеч.
	Iад, А	n, об/мин	Iад, А	n, об/мин
1					Uн = , В iвн = , А
2
3
4
5
6

По данным табл. 4 построить скоростные характеристики двигателя смешанного возбуждения и сравнить их с характеристиками двигателя параллельного возбуждения.

В заключении отчета необходимо сформулировать выводы в виде ответов на следующие вопросы:

1. Как осуществлять в ход двигателя постоянного тока?

2. Почему с увеличением нагрузки двигателя уменьшается частота вращения?

3. Почему с увеличением нагрузки КПД вначале увеличивается а затем уменьшается?

4. Объяснить вид механических характеристик.

5. Сравнить рабочие характеристики двигателя параллельного и смешанного возбуждения.