Методическое пособие 687
.pdfЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4. ИСПЫТАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Цель работы
1.Изучить принцип действия и устройство двигателей постоянного тока.
2.Ознакомиться со способами пуска в ход двигателей постоянного тока и регулированием их частоты вращения.
3.Получить экспериментально и проанализировать рабочие характеристики двигателя параллельного возбуждения.
4.Получить экспериментально и проанализировать рабочие и механические характеристики двигателя смешанного возбуждения.
5.Сравнить характеристики двигателя параллельного возбуждения с аналогичными характеристиками двигателя смешанного возбуждения.
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
41
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.
Порядок выполнения работы
1.Собрать схему двигателя постоянного тока параллельного возбуждения (С1 и С2 замкнуть накоротко) и нагрузочного генератора (рис. 4.1). В качестве нагрузочного генератора в работе используется генератор постоянного тока независимого возбуждения.
2.Пустить в ход двигатель постоянного тока параллельного возбуждения. Пуск двигателя осуществляется линейным пускателем Л1. Сопротивление регулировочного
реостата Rр в цепи возбуждения равно нулю. Пусковой реостат установлен в положение «СТОП». Медленно (за 3–5
с) поворачивая ручку пускового реостата Rп , устанавливаем ее в положение «ХОД». Частота вращения двигателя отсчитывается по прибору «n». Выключатели S1 в цепи якоря генератора разомкнуты.
42
|
|
|
|
|
|
S1 |
|
|
|
|
Rн |
|
|
|
Л1 |
|
Л1 |
|
|
|
|
|
V1 |
|
A3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rп |
|
С1 |
|
V3 |
|
|
|
|
|
|
||
|
A2 |
|
С2 |
Я1 |
M2 |
Я2 |
|
|
|
|
|
||
|
Я1 |
M1 |
Я2 |
n |
Ш1 |
|
|
|
|
|
|||
A1 |
|
Ш1 |
|
G |
ОВГ |
A4 |
|
|
ОВД |
|
Ш2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Rв |
|
|
Rр |
Ш2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Л2 |
|
Л2 |
Рис. 4.1. Схема ДПТ параллельного возбуждения
3. Снять рабочие характеристики двигателя постоянного тока параллельного возбуждения: n(P2), Р1(P2), М2(P2), М(P2),
Ia(P2), (P2) при U Uн const и iв iвн const . После пуска двигателя возбудить генератор до максимально возможного напряжения.
При помощи выключателей S1, изменяя сопротивление нагрузки Rн , увеличить ток двигателя до Iд Iн . Уменьшая нагрузку, снять 5–6 точек. Последняя точка снимается при разомкнутых выключателях S1, что соответствует холостому ходу двигателя. Данные испытаний записываются в табл.4.1.
Необходимые расчетные данные определяются
43
следующим образом:
мощность, потребляемая двигателем из сети, Вт:
P1д UдIд Uд Iaд iвд ,
мощность, отдаваемая генератором, Вт:
P2г Uг Iaг , суммарные потери агрегата, Вт
Pд Pг P1д P2г ,
(4.1)
(4.2)
(4.3)
Таблица 4.1
Опытные данные |
Расчётные данные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ Iад, |
Uд, |
Iаг, |
Uг, |
n,- |
Iд, |
Р1д |
Р2г, |
|
) |
Рд, |
Р2, |
, |
М2 |
|||
|
Р+ |
, |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
г |
|
|
|
|
|
п/п А |
В |
А |
В |
мин |
А |
, |
Вт |
|
д |
Вт |
Вт |
% |
Н |
|||
1 |
Вт |
|
(Р |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м |
|
|
А2 |
V1 |
А3 |
V3 |
n |
- |
- |
- |
Вт |
- |
- |
- |
- |
|
||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Предположим, что потери в двигателе и генераторе |
|||||||||||||||
одинаковы Pд P , тогда: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
Pд |
1 |
Pд Рг , |
|
|
|
|
(4.4) |
||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
полезная мощность двигателя, Вт |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
Р2д Р1д Рд , |
|
|
|
|
(4.5) |
||||||
44
коэффициент полезного действия двигателя |
|
|||||
P2д P1д 100, |
(4.6) |
|||||
момент нагрузки на валу двигателя, Н м |
|
|||||
М2 9,55 |
Р1д |
, |
(4.7) |
|||
|
||||||
|
|
|
|
n |
|
|
мощность холостого хода двигателя |
|
|||||
Р |
|
1 |
Р , |
(4.8) |
||
|
||||||
од |
2 |
01 |
|
|
||
где Р01 мощность, потребляемая агрегатом при разомкнутых выключателях S1.
P01 UдIxxд Uд Iоад ioвв , |
(4.9) |
где Ioаа измеряется амперметром А2; ioвв измеряется амперметром А1.
Момент холостого хода двигателя, Н м
М М2д М0 , (4.10)
По данным табл. 4.1 построить рабочие характеристики двигателя постоянного тока параллельного возбуждения, примерный вид которых представлен на рис. 4.2. Объяснить вид полученных кривых.
4.Снять механические характеристики двигателя
постоянного тока параллельного возбуждения n M при
U const , iв сonst , Ra Ra Rg const
В качестве добавочного сопротивления используется реостат Rп .
Установить реостат Rп в среднее положение и, оставляя его неизменным, нагрузить двигатель при помощи выключателей S1.
45
Первая точка опыта снимается при разомкнутых S1. Далее, постепенно включая S1 (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 Rп , когда он установлен в положение СТОП. Данные записать в табл. 4.2.
Таблица 4.2
Rп = Rп1 (среднее положение)
|
|
Опытные данные |
|
|
Расчётные данные |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
г |
|
|
|
|
№ |
Iад, |
Uд, |
Iаг, |
Uг, |
n, |
Р1д, |
Р2г, |
+Р |
) |
Рд, |
|
М, |
||
п/п |
А |
В |
|
А |
В |
мин-1 |
Вт |
|
Вт |
д |
Вт |
|
Н м |
|
|
|
(Р |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А2 |
V1 |
|
А3 |
V3 |
n |
- |
|
- |
Вт |
- |
|
- |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
п = Rп |
max ( |
крайнее |
положение) |
|
|
|
|
|||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
46
Рис. 4.2. Рабочие характеристики ДПТ
По данным табл. 4.2 построить механические характеристики, примерный вид которых представлен на рис. 4.3. На этом же графике по данным табл. 4.1 строится естественная характеристика п(М ) Rп 0 .
Рис. 4.3. Механические характеристики
5.Снять скоростные характеристики двигателя
постоянного |
тока |
параллельного |
возбуждения |
n Ia при |
U const , iвд |
var , |
Rп 0. |
|
|
Пустить |
двигатель. Реостат |
Rп плавно |
перевести в |
|
|
|
47 |
|
|
положение «ХОД». Установить выбранный ток возбуждения
iв 0,8iвн . Изменяя нагрузку двигателя от холостого хода до номинальной, снять 5–6 точек показаний приборов. Повторить опыт при другом выбранном токе возбуждения
iв 0,6iвн . Ток iвн измеряется амперметром А1, когда
Rр 0. Результаты измерений занести в табл. 4.3.
|
|
|
|
|
Таблица 4.3 |
|
№ |
iв1 = 0,8iвн |
iв2 = 0,6iвн |
|
Uн = , В |
||
п/п |
Iад, А |
n, об/мин |
Iад, А |
n, об/мин |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По данным табл. 4.3 построить скоростные характеристики, при этом естественная характеристика n Ia ,
Rв 0 строится по данным табл. 4.1.
6. Снять скоростные характеристики для двигателя смешанного возбуждения.
Опыт выполнять по схеме рис. 4.1 с включенной обмоткой С1С2. Порядок выполнения описан в п. 3. Данные опыта записать в табл. 4.4.
48
Таблица 4.4
№ |
Согласное включение |
Встречное включение |
Примеч. |
||||
п/п |
Iад, А |
n, об/мин |
Iад, А |
n, об/мин |
|||
|
|
||||||
1 |
|
|
|
|
Uн = |
, В |
|
|
|
|
|
|
|||
2 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
iвн = |
, А |
|
|
|
|
|
|
|||
4 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По данным табл. 4.4 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.
Контрольные вопросы для домашней подготовки
1.Устройство, принцип действия и область применения двигателей постоянного тока.
2.Классификация двигателей постоянного тока по способу возбуждения.
49
3.Как осуществить изменение направления вращения двигателей постоянного тока?
4.Свойства саморегулирования двигателей постоянного
тока.
5.Для какой цели включается последовательная обмотка
вцепь якоря двигателя?
6.Рабочие и механические характеристики двигателей постоянного тока.
7.Регулирование частоты вращения двигателя постоянного тока.
8.Электрическое торможение двигателя постоянного
тока.
9.Какими способами можно регулировать частоту вращения двигателя постоянного тока?
10.Сравнить рабочие характеристики двигателя параллельного, смешанного и последовательного возбуждения.
50