m0994

621.3

В581

СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

К.В. ВЛАСОВ, В.А. СЛАЙКОВСКАЯ

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Методические указания к выполнению лабораторных работ

Новосибирск

2015

2

УДК 621.313 В581

В л а с о в К.В., С л а й к о в с к а я В.А. Исследование режимов электрических машин: Метод. указ. к выполнению лабораторных работ. – Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2015. – 22 с.

Методические указания содержат задания и инструкции по проведению лабораторных работ на стендах с электронным управлением.

Предназначены для студентов направления 23.03.03 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» дневной и заочной форм обучения.

Рассмотрены и рекомендованы к изданию на заседании кафедры «Электротехника, диагностика и сертификация».

О т в е т с т в е н н ы й р е д а к т о р канд. техн. наук, доц. Е.В. Лесных

Р е ц е н з е н т декан электромеханического факультета НГАВТ

канд. техн. наук, доц. А.В. Жаров

©Сибирский государственный университет путей сообщения, 2015

©Власов К.В., Слайковская В.А., 2015

3

2.По паспортным данным двигателя рассчитать и построить механическую характеристику двигателя постоянного тока параллельного возбуждения n = f(M).

3.Собрать электрическую схему, соответствующую типу возбуждения двигателя, заданного преподавателем.

4.Снять опытным путем регулировочную характеристику n

=f(Uя) или n = f(Iв) по заданию преподавателя.

5.Снять естественную механическую характеристику двигателя и искусственную механическую характеристику при Uя ≠ Uян или Iв ≠ Iвн по заданию преподавателя. Нагрузкой для двигателя является синхронный генератор, расположенный с ним на одном валу.

6.По экспериментальным данным построить графики регулировочной и механических характеристик.

7.Проанализировать полученные результаты, сделать выводы.

Пояснения к выполнению работы

1.В работе при монтаже схемы используются следующие блоки учебного стенда:

1) блок электрических машин;

2) трехфазный источник питания;

3) источник питания машины постоянного тока;

4) возбудитель машины переменного тока;

5) активная нагрузка;

6) реостат возбуждения машины постоянного тока;

7) блок мультиметров.

2.Паспортные данные двигателя постоянного тока:

–Pн = 90 Вт – номинальная механическая мощность двигателя на валу;

–Uян = 220 В – номинальное напряжение якоря;

–nн = 1 500 об/мин – номинальная частота вращения;

–ηн = 0,572 – номинальный коэффициент полезного действия;

–Iвн = 0,15 А – номинальный ток возбуждения;

–rв = 1,47 кОм – сопротивление обмотки возбуждения;

–Iян = 0,56 А – номинальный ток якоря;

–rя = 65 Ом – сопротивление обмотки якоря.

5

3. Механическая характеристика двигателя постоянного тока параллельного возбуждения представляет собой прямую, проведенную через точку холостого тока (М = 0, n = nхх) и точку номинального режима работы двигателя (M = Mн, n = nн).

Номинальный момент двигателя, Mн, Н·м, определяется по формуле

М9,55Рн .

нпн

Частота вращения в режиме холостого хода пхх, об/мин, определяется по формуле

4.Для выполнения экспериментальной части лабораторной работы необходимо собрать электрическую цепь для соответствующего типа возбуждения двигателя (рис. А1). Внимание: в

обязательном порядке подключить контакт теплового реле к блоку трехфазного источника питания!

5.Включение лабораторного стенда осуществляется в следующем порядке:

1) возбудитель машины переменного тока и источник питания двигателя постоянного тока переводятся в ручной режим управления при помощи соответствующих тумблеров;

2) включается трехфазный источник питания; 3) включается тумблер «Сеть» указателя частоты вращения;

4) включается тумблер «Сеть» возбудителя машины переменного тока;

5) включается тумблер «Сеть» источника питания двигателя постоянного тока;

6) включаются мультиметры;

7) нажимается кнопка «Вкл» источника питания двигателя постоянного тока;

8) осуществляется пуск двигателя постоянного тока путем плавного повышения напряжения якоря с помощью вращения регулятора источника питания двигателя постоянного тока.

6

6. Регулировочную характеристику снимают в режиме холостого хода (нагрузка на валу двигателя отсутствует, т.е. машина переменного тока не возбуждена). Ток возбуждения двигателя изменяют при помощи реостата возбуждения, напряжение якоря изменяют при помощи блока регулируемого напряжения источника питания машины постоянного тока. Результаты измерений заносятся в табл. 1.1 и 1.2.

Таблица 1.1

Регулировочная характеристика двигателя при изменении тока возбуждения (при Uя = Uян)

Таблица 1.2

Регулировочная характеристика двигателя при изменении напряжения якоря (при Iвн = 0,15 А)

7. Механические характеристики снимают путем нагружения двигателя синхронным генератором. Реостаты блока активной нагрузки устанавливаются на максимум. Нажимается кнопка «Вкл» возбудителя машины переменного тока. Изменение нагрузки двигателя производится путем изменения тока возбуждения генератора с помощью вращения регулятора блока возбудителя машины переменного тока. При этом снимаются показания тока якоря по прибору, расположенному на блоке источника питания двигателя постоянного тока. Внимание: ток якоря не

должен превышать 2 А!

Снимается естественная механическая характеристика и одна из искусственных при Uя ≠ Uян или Iв ≠ Iвн по заданию преподавателя.

Результаты измерений заносятся в табл.1.3–1.5.

Таблица 1.3

Естественная механическая характеристика двигателя постоянного токa

7

Таблица 1.4

Искусственная механическая характеристика двигателя постоянного тока при пониженном значении тока возбуждения (при Iв = 0,1 А)

Таблица 1.5

Искусственная механическая характеристика двигателя постоянного тока при пониженном значении напряжения на якоре (при Uя = 180 В)

8.После выполнения экспериментальной части стенд отключается в следующем порядке:

1) реостат возбуждения машины постоянного тока устанавливается на ноль;

2) ток возбуждения генератора снижается до нуля;

3) напряжение якоря двигателя снижается до нуля;

4) отключаются возбудитель машины переменного тока и источник питания машины постоянного тока;

5) отключается трехфазный источник питания;

6) отключаются мультиметры.

9.Графики механических характеристик, полученных экспериментально, строятся в одних координатах с графиком, полученным расчетным путем. Момент определяется по формуле

М 60 Uя rя Iя Iя . 2 n

Содержание отчета

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

1)схему электрическую принципиальную;

2)необходимые вычисления;

3)таблицы с экспериментально полученными данными;

4)графики характеристик, построенные по расчетным и экспериментальным данным;

5)выводы по результатам работы.

8

Контрольные вопросы

1.Объясните принцип действия двигателя постоянного тока.

2.Какие способы возбуждения двигателя постоянного тока получили распространение на практике? В чем особенности работы двигателей постоянного тока с различными типами возбуждения?

3.Какие способы пуска двигателей постоянного тока применяются на практике? Какой способ пуска использовался в лабораторной работе?

4.Что такое противо-ЭДС двигателя постоянного тока и от чего она зависит?

5.Какие способы используются для регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока? В чем их особенности?

6.В чем заключается свойство саморегулирования двигателей? Поясните суть этого явления на примере двигателя постоянного тока.

7.Поясните конструкцию двигателя постоянного тока, назначение статора, ротора, щеточно-коллекторного устройства.

Лабораторная работа № 2 Исследование синхронного генератора

Цель работы. Изучение принципа действия генератора. Исследование свойств генератора путем снятия характеристики холостого хода, внешней и регулировочной характеристик.

Порядок выполнения работы

1.Ознакомиться с лабораторной установкой.

2.Собрать электрическую схему, запустить генератор.

3.Снять характеристику холостого хода U = f(Iв).

4.Снять внешнюю характеристику генератора U = f(Iн).

5.Снять регулировочную характеристику генератора Iв = f(Iн)

6.По экспериментальным данным построить графики характеристики холостого хода, внешней и регулировочной характеристик.

7.Проанализировать полученные результаты, сделать выводы.

Пояснения к выполнению работы

1. В работе при монтаже схемы используются следующие блоки учебного стенда:

9

1)блок электрических машин;

2)трехфазный источник питания;

3)источник питания машины постоянного тока;

4)возбудитель машины переменного тока;

5)активная нагрузка;

6)блок мультиметров.

2. Паспортные данные синхронного генератора:

–Pн = 100 Вт – номинальная механическая мощность двигателя на валу;

–Uн = 220 В – номинальное напряжение;

–Iн = 0,26 А – номинальный ток;

–fн = 50 Гц – номинальная частота тока генератора;

–nн = 1 500 об/мин – номинальная частота вращения;

–Uвн = 22 В – номинальное напряжение возбуждения;

–Iвн = 1,85 А – номинальный ток возбуждения;

–cos φн = 0,73 – коэффициент мощности.

3. Для выполнения экспериментальной части лабораторной работы необходимо собрать электрическую цепь (рис. А2). Вни-

мание: в обязательном порядке подключить контакт теплового реле к блоку трехфазного источника питания.

Включение лабораторного стенда осуществляется в следующем порядке:

1)возбудитель машины переменного тока и источник питания двигателя постоянного тока переводятся в ручной режим управления при помощи соответствующих тумблеров;

2)включается трехфазный источник питания;

3)включается тумблер «Сеть» указателя частоты вращения;

4)включается тумблер «Сеть» возбудителя машины переменного тока;

5)включается тумблер «Сеть» источника питания двигателя постоянного тока;

6)включаются мультиметры;

7)нажимается кнопка «Вкл» источника питания двигателя постоянного тока;

10