Учебники 80154

3.2.Определить момент инерции ротора методом крутильных колебаний

сконтрольным образцом.

На струне испытательного стенда подвешивается ротор с контрольным образцом, как показано на рис. 3.1.

Момент инерции однородного тела контрольного образца определяется по выражению (3.1) или находится экспериментально. Ротор вместе с эталонным образцом приводится в крутильное колебательное движение и с помощью секундомера определяется период малых колебаний. Результаты замеров записываются в табл. 3.2. Момент инерции ротора определяется по выражению (3.5).

3.4.Определить момент инерции вращающегося тела методом самоторможения.

Тело с достаточно большим диаметром и большой массой приводится во вращение сторонним двигателем. При достижении частоты вращения nн + ∆n

21

тело отключается от приводного двигателя. При этом фиксируется максимальная частота вращения. При самоторможении замечается время между n1 и n2, а также между nн и n2 при ∆t1 ∆t2. Продолжительность самоторможения определяется как Т = t2 – t1.

Момент инерции находится по формуле (3.7). Результаты опыта записать в табл. 3.4.

Механические потери определить как разницу между потерями приводного двигателя при нагрузке и при холостом ходе.

В заключение работы оформить отчет, сделать анализ полученных результатов и письменно ответить на следующие вопросы:

4.ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ

4.1.Какие факторы могут повлиять на увеличение погрешности при определении момента инерции методом крутильных колебаний?

4.2.Как определялся момент инерции контрольного образца в опыте 3.2?

4.3.Как найти центр тяжести маятника и расстояние между центром тяжести и осью вращения в опыте 3.4?

4.4.В каких случаях применяется метод определения момента инерции при подвешивании вращающегося тела на двух струнах? Его недостатки и преимущества.

4.5.Какой из рассмотренных методов определения момента инерции имеет наименьшую погрешность и почему?

5.ВОПРОСЫ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ

5.1.Какая связь между моментом инерции вращающихся частей электрических машин и режимом их работы?

5.2.Что понимается под коэффициентом инерции вращающихся частей электрических машин и какой коэффициент инерции считается нормальным?

5.3.Назвать методы определения момента инерции вращающихся частей электрических машин?

5.4.В каких случаях целесообразно применять метод самоторможения и определения момента инерции вращающихся частей?

5.5.Какая связь между быстродействием электрических машин и моментом инерции их вращающихся частей?

22

5.6.Какие существуют разновидности в определении момента инерции частей методом крутильных колебаний? Их преимущества и недостатки.

5.7.Какие соотношения длины и диаметра вращающихся частей электрических машин общепромышленного применения считаются допустимыми?

5.8.Как определить механические потери в опыте определения момента инерции методом самоторможения?

5.9.Почему момент инерции, например якоря двигателя постоянного тока, нельзя с достаточной точностью рассчитать аналитически?

5.10.Как момент инерции вращающихся частей электрических машин влияет на выбор защиты от перегрузки?

5.11.В каких электрических машинах момент инерции вращающихся частей является основным параметром при проектировании?

ЛАБОРАТОРНАЯРАБОТА№4

ОПРЕДЕЛЕНИЕОБЛАСТИБЕЗЫСКРОВОЙРАБОТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХМАШИНПОСТОЯННОГОТОКА

1.ЦЕЛЬРАБОТЫ

1.1.Познакомиться с методами оценки качества коммутации электрических машин постоянного тока.

1.2.Определить область безыскровой работы (ОБР) электрической машины постоянного тока.

1.3.По данным опыта построить зависимость ∆I = f(Ia) при Е = const.

2.ТЕОРЕТИЧЕСКИЕПОЯСНЕНИЯ

Качество коммутации электрических машин определяется степенью искрения. Оценка степени искрения или класса коммутации устанавливается не столько по видимому искрению, сколько по производимому им результату, по шкале, состоящей из пяти степеней, и не ставится в зависимость от числа щеток, под которыми наблюдается искрение.

Степень искрения 1 – характеризуется полным отсутствием искрения, или «темной коммутацией».

Степень искрения 1 ¼ - характеризуется слабым точечным искрением под небольшой частью щетки. Первые две степени искрения объективно характеризуются полным отсутствием почернения коллектора и следов нагара на щетках.

Степень искрения 1 ½ - характеризуется слабым искрением под большей частью щетки, при ней могут появляться следы нагара на щетках и почернения

23

коллектора, однако лишь такие, что легко устраняются протиранием его поверхности каким-либо растворителем, не окисляющим медь.

Степень искрения 2 – характеризуется искрением под всем краем щетки, появлением следов почернения коллектора, не устраняемых протиранием его поверхности, и нагар на щетках.

Степень искрения 3 – характеризуется значительным искрением под всем краем щетки с крупными вылетающими искрами, почернение коллектора, не устраняемых протиранием его поверхности, подгаром и разрушением щеток.

Допускаемая степень искрения должна быть указана в стандартах или технических условиях на конкретные виды машин. Если же она не оговорена, то при нормальном режиме работы машины должно быть не выше 1 ¼.

Электромашиностроительные заводы стремятся выпускать машины со степенью искрения не выше 1, а для машин с трудными условиями работы не выше 1 ¼ .

При оценке искрения принимается во внимание искрение под сбегающим краем щетки. Искрение, наблюдаемое иногда под набегающем краем щетки, не должно учитываться.

Коммутация зависит от многих факторов, разделить влияние которых не всегда легко. Основными из них являются правильность выбора данных для коммутирующих обмоток, соответствие примененных щеток (марки, размеров), условиями работы машины и удовлетворительность состояния машины в механическом отношении, а именно: отсутствие вибраций и биения коллектора, правильность расстановки щеток по его окружности, жесткость траверсы и т.д. Определение области безыскровой работы, введенное в

практику испытаний В. Т. Касьяновым, просто, доступно для применения в обстановке промышленного испытания и дает непосредственный ответ на вопрос о правильности выбора данных для коммутирующих обмоток, кроме этого им косвенно освещаются и другие обстоятельства, влияющие на коммутацию. При различных нагрузках -–от холостого хода до номинальной, а если возможно, то и выше номинальной, определяются верхний и нижний пределы МДС коммутирующих обмоток, между которыми коммутация остается «темной». Область, ограниченная этими пределами носит название области безыскровой работы (ОБС). ОБР определяется следующими способами питания коммутирующих обмоток:

1.Дополнительное питание коммутирующих обмоток от самостоятельного источника, который подключается к их выводам и должен доставить разность между данным током и токами в коммутирующих обмотках, соответствующими границам области безыскровой работы.

2.Независимое питание коммутирующих обмоток, отключенных от остальных цепей испытуемой машины, от самостоятельного источника постоянного тока.

24

3. Питание временной обмотки, наложенной на добавочные полюсы помимо постоянной обмотки, от самостоятельного источника или от самой испытуемой машины.

Чаще всего применяется способ дополнительного питания.

Для каждого тока нагрузки якоря изменением тока в цепи дополнительной машины определяется зона безыскровой работы. При этом полярность выхода дополнительного генератора изменяется с направлением тока в обмотке возбуждения. Вследствие этого получают различные области безыскровой работы машины, показанные на рис. 4.1, 4.2, 4.3.

На рис. 4.1 показана область безыскровой работы при слишком слабых коммутирующих токах.

На рис. 4.2 – область безыскровой работы при слишком сильных коммутирующих токах.

На рис. 4.3 – область безыскровой работы некомпенсированной машины. Идеальным может быть случай, когда средняя линия совпадает с осью

абсцисс на всем своем протяжении.

Рис. 4.3. Область безыскровой

работы некомпенсированной машины

25

Чем шире область безыскровой работы, тем надежнее машина в коммутационном отношении. Кривизна средней линии области безыскровой работы служит показателем компенсированности машины. В компенсированных машинах средняя линия близка к прямой, в некомпенсированных машинах ее обычная форма имеет вид, как на рис. 4.3.

Отклонение средней линии области безыскровой работы при переходе от режима короткого замыкания к режиму нагрузки определяется действием ряда факторов, наиболее существенными из которых являются следующие: насыщение ярма и тела якоря; влияние поля главных полюсов на поле добавочных полюсов. Ширина ОБР в долях номинального тока убывает в возрастанием мощности машины и с увеличением ее частоты вращения. В одной и той же машине при холостом ходе она примерно обратно пропорциональна частоте вращения. Поэтому, если машина имеет несколько номинальных частот вращения, то опыт дополнительного питания нужно проводить прежде всего при наибольшей из них.

3.ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

3.1.Собрать схему исследуемой машины. В качестве исследуемой машины служит двигатель постоянного тока, а в качестве нагрузочной – генератор постоянного тока. Область безыскровой работы определяем с помощью дополнительного питания коммутирующих обмоток. Для этой цели на добавочные полюса намотана еще одна обмотка, которая питается от независимого источника постоянного тока. В связи с тем, что степень искрения между щеткой и коллектором может оцениваться по-разному в зависимости от индивидуальных особенностей зрения, накопленного опыта и т.д., в опыте за критерий качества коммутации принята ЭДС в коммутируемой секции. Для определения ЭДС в коммутируемой секции она отключена от коллектора и в ее разрыв включен резистор, имеющий величину сопротивления, которое не может качественно и количественно изменить в значительной мере ток в секции за коммутационный период. На практике этого достичь трудно. Поэтому в данной работе ЭДС в коммутируемой секции имитируется ЭДС в дополнительной обмотке, которая уложена в пазах якоря исследуемой машины,

аконцы ее подключены к контактным кольцам. ЭДС в дополнительной обмотке снимается с помощью щеток и подается на измерительный прибор. При вращении якоря в дополнительной обмотке индуцируется ЭДС, пропорциональная потоку добавочных полюсов. В работе принято считать нормальной ЭДС в дополнительной обмотке якоря Ед равной 0,5 В. То есть при

Ед ≤ 0,5 В искрение на коллекторе не наблюдается.

3.2. Первый опыт необходимо провести на холостом ходе. Для этой цели запустить двигатель. С помощью реостатов RF и Rn достичь номинальной скорости вращения. По обмотке добавочных полюсов пропустить ток и,

26

изменяя его, получить Ед = 0,5 В. Затем изменить направление тока в обмотке добавочных полюсов и снова получить Ед = 0,5 В.

3.3. С помощью нагрузки изменить ток двигателя до Iа = (0; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2)In, где I а – ток, потребляемый двигателем; In – номинальный ток двигателя. Для каждого значения Iа опыт повторить аналогично п. 3.2.

Таблица 4.1

Результаты опыта записать в таблицу

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

4.ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ

4.1.Физический смысл области безыскровой работы электрической

машины.

4.2.Какие трудности возникают при определении области безыскровой

работы?

4.3.Каков принцип определения ОБР в данной лабораторной работе?

4.4.Что является показателем компенсированности электрической машины в коммутационном понятии?

4.5.Как влияет ширина ОБР на надежность машины в коммутационном отношении?

5.ВОПРОСЫ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ

5.1.Какие причины влияют на качество коммутации?

5.2.Дайте характеристику различным степеням искрения.

5.3.Какая коммутация считается оптимальной и почему?

5.4.Какие существуют критерии оценки качества коммутации?

5.5.Дать разъяснения понятиям: электрическая машина при слабых и сильных коммутируемых токах.

5.6.Какие способы определения области безыскровой зоны электрических машин известны, кроме изложенного в данном опыте?

5.7.Способы установки щеток на геометрическую нейтраль.

5.8.Как установить щетки на физическую нейтраль? Дать разъяснение понятию физическая нейтраль.

5.9.Дать разъяснения понятию зоны наилучшей коммутации.

5.10.Для какой цели увеличивают воздушный зазор между магнитопроводом и дополнительными полюсами?

27

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Волчихин В. И. Испытания, эксплуатация и ремонт электрических машин : учеб. пособ. / В. И. Волчихин. - Воронеж: Кварта, 2004. - 120 с.

2.Якименков Л. И. Надежность электромеханических преобразователей: учеб. пособ. / Л. И. Якименков. - Воронеж: Издательство «Научная книга», 2009. - 60 с.

3.Гольдберг О. Д. Испытания электрических машин: Учеб. пособие

/О. Д. Гольдберг. - 2-е изд., испр. - М.: Высш. шк., 2000. - 255 с.

4.Зубарев Ю. М. Технологическое обеспечение надежности эксплуатации машин [Электронный ресурс]: учебное пособие / Ю. М. Зубарев.

— Электрон. дан. — Санкт-Петербург: Лань, 2018. — 320 с. — Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/107932.

5.Котеленец Н. Ф. Испытания электрических машин: учеб. пособ. для вузов по спец. «Электромеханика» / Н. Ф. Котеленец, Н. Л. Кузнецов – М.: Высш. шк., 1988. - 232 с.

28