2801.Электрические машины

что потери на гистерезис обычно значительно больше, чем потери от вихревых токов.

Потери на гистерезис и вихревые токи:

Запишем отношение потерь на гистерезис и вихревые токи:

7. Определить КПД двигателя для номинальной скорости вращения и iв iвн :

(Jя.н iв.н ).

Механические потери pмех.н определяются из графика

pмех f n при n nн .

Магнитные потери pмг.н определяются из графика pмг f n при n nн .

Добавочные потери pдоб 0,01 P1н.

101

Контрольные вопросы

1.Энергетическая диаграмма двигателя постоянного тока.

2.Энергетическая диаграмма генератора постоянного тока.

3.Разделение потерь в машинах постоянного тока методом холостого хода.

4.Разделение потерь в машинах постоянного тока методом самоторможения (выбега).

5.Условия максимума КПД.

6.Добавочные потери и их определение.

7.Магнитные потери и их определение.

8.От чего зависит величина магнитных и механических потерь?

102

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10 Исследование двигателя постоянного тока параллельного (независимого) возбуждения

Цель работы. Изучение устройства двигателя постоянного тока параллельного возбуждения и соответствующей пусковой аппаратуры, способов пуска и реверсирования двигателя, исследование его основных свойств путем определения рабочих и скоростных характеристик.

План работы

1.Ознакомиться с установкой, записать паспортные данные машин, аппаратуры и измерительных приборов.

2.Экспериментальным путем определить рабочие характеристики.

3.Экспериментальным путем определить скоростные характеристики двигателя.

Порядок выполнения работы

Схема для исследования рабочих и скоростных характеристик двигателя постоянного тока независимого возбуждения приведена на рис. 10.1.

Исследуемая машина постоянного тока входит в состав электромашинного агрегата, включающего в себя электродвигатель постоянного тока параллельного (независимого) возбуждения М1, нагрузочную машину переменного тока М2 и импульсный датчик скорости М3.

Электродвигатель постоянного тока М1 получает напряжение питания от модуля тиристорного преобразователя ТП (3). Обмотка возбуждения LM подключается к выходу UОВ ТП (клеммы X6, X7), а обмотка якоря ДПТ подключается к выходу UТП (клеммы X4, X5) модуля тиристорного преобразователя че-

103

рез регулируемые активные добавочные сопротивления RP1 силового модуля.

Вякорную цепь двигателя постоянного тока, для контроля

тока якоря последовательно включается амперметр Iя, для контроля напряжения якоря параллельно выходам якорной цепи включается вольтметр Uя.

Вкачестве нагрузочной машины используется асинхронный электродвигатель М2, подключенный к выходу преобразователя частоты (клеммы U, V, W). Преобразователь частоты запитывается трехфазным напряжением переменного тока от модуля питания (клеммы L1, L2, L3).

Перед началом экспериментов необходимо ознакомиться с работой модуля преобразователя частоты и запрограммировать преобразователь на режим регулирования крутящего момента

(см. прил. 1).

Впромышленных установках часто при питании двигателя постоянного тока от сети с U = const используют для пуска пусковые станции или пусковые реостаты.

Вцепь якоря для ограничения тока при пуске включают

пусковой реостат (ПР). Ток якоря двигателя при пуске

теля ЭДС якоря увеличивается и ток якоря двигателя уменьша-

якоря. Сопротивление в цепи обмотки возбуждения при пуске должно быть полностью выведено. В этом случае обмотка оказывается включенной на полное напряжение сети и пуск происходит при наибольшем возможном потоке, благодаря чему обеспечивается значительная величина пускового момента при ограниченном токе якоря.

В лабораторной работе пуск двигателя осуществляется плавно от тиристорного преобразователя за счет изменения напряжения на якоре.

104

–переключатель «Руч/Авт» SA3 ТП установить в положение «Руч», переключатель SA4 – в положение «НМ»;

–на модуле преобразователя частоты вывести потенциометр RP1 в крайнее положение против часовой стрелки. Установить переключатели SA1 в нижнее положение («Разрешение» работы ПЧ отсутствует), SA2 – в среднее положение «Стоп», SA3 в положение «Момент»;

–запрограммировать преобразователь частоты для работы

врежиме регулирования момента (см. прил. 1);

–на силовом модуле выключить верхнюю и нижнюю кнопки «Сеть», установить переключатель SA3 добавочного сопротивления ротора машины М2 в положение «0», замкнуть якорную цепь ДПТ, выведя переключатель SA1 положение «0», и установить номинальный ток возбуждения (переключатель SA2

вположение «0»).

1. Определение рабочих характеристик двигателя параллельного возбуждения

Рабочие характеристики двигателя представляют собой зависимости частоты вращения, потребляемой мощности, момента, тока якоря и КПД от полезной мощности на валу двигателя, при условии постоянства напряжения на зажимах цепи якоря двигателя и тока возбуждения: P1, Ja, M, n, ηдв = f(P2).

При определении рабочих характеристик двигателя пользуются схемой, изображенной на рис. 10.1. В качестве нагрузки двигателя используют асинхронный двигатель, подключенный через преобразователь частоты, настроенный на поддержание заданного момента нагрузки (тумблер переведен в положение «Момент»).

Опыт проводится в следующей последовательности:

–включением автоматического выключателя QF1 модуля питания стенда и нажатием кнопки «SB3» модуля питания подать напряжение на необходимые элементы стенда;

–включить кнопку «Сеть» силового модуля;

–включить кнопку «Сеть» модуля ТП;

106

–подав переключателем SA6 сигнал разрешения на работу ТП, установить потенциометром RP1 напряжение на выходе ТП Uтп, равное 220 В;

–переключателем SA1 дать «Разрешение» на работу преобразователя частоты ПЧ, выбрав необходимое направление вращения ПЧ (переключатель SA2), задать момент нагрузки потенциометром RP1 ПЧ. Если частота вращения ДПТ при этом уменьшается, то это соответствует двигательному режиму работы электродвигателя;

–плавно и равномерно увеличивая момент нагрузки, увеличивая ток якоря до 5–6 А, снять 6–7 опытных точек, фиксируя необходимые величины в табл. 10.1.

Таблица 1 0 . 1 Опытные данные для определения рабочих характеристик

2. Определение скоростных характеристик

Под скоростными характеристиками понимается зависимость скорости вращения двигателя от тока якоря n = f(Jя),

iв = iвн = const.

Опыт проводится в следующей последовательности:

–включением автоматического выключателя QF1 модуля питания стенда и нажатием кнопки «SB3» модуля питания подать напряжение на необходимые элементы стенда;

–включить кнопку «Сеть» силового модуля;

–включить кнопку «Сеть» модуля ТП;

–подав переключателем SA6 сигнал разрешения на работу ТП, установить потенциометром RP1 напряжение на выходе ТП Uтп, равное 220 В;

–переключателем SA1 дать «Разрешение» на работу преобразователя частоты ПЧ, выбрав необходимое направление вращения ПЧ (переключатель SA2), задать момент нагрузки по-

107

тенциометром RP1 ПЧ. Если частота вращения ДПТ при этом уменьшается, то это соответствует двигательному режиму работы электродвигателя.

– плавно и равномерно увеличивая момент нагрузки увеличивая ток якоря до 7 А, снять 6–7 опытных точек, фиксируя необходимые величины в таблицу.

А. При ослаблении магнитного потока: n = f(Jя), iв = 0,8iвн,

Rд = 0.

Запускают двигатель с помощью ТП на холостом ходу и устанавливают ток возбуждения двигателя до величины iв = 0,8iвн с помощью реостата в цепи возбуждения.

Записывают показания тока холостого хода и скорости вращения. Затем с помощью асинхронного двигателя, запитанного от преобразователя частоты, нагружают двигатель до Ia = = (0,25; 0,5; 0,75; 1; 1,25) Jан. Данные замеров сводят в табл. 10.2.

Таблица 1 0 . 2 Скоростная характеристика при ослаблении магнитного потока

Б. При введении сопротивления в цепь якоря n = f(Jя),

iв = iвн, Rд ≠ 0.

Запускают двигатель, вводят в цепь якоря двигателя добавочное сопротивление Rд, установив его величину при помощи реостата RP1 в цепи якоря при токе возбуждения iв = iвн.

Затем с помощью асинхронного двигателя, запитанного от преобразователя частоты, нагружают двигатель постоянного тока до Ja = (0,25; 0,5; 0,75; 1; 1,25) Jан. Данные замеров сводят в табл. 10.3.

После проведения опытов снять момент нагрузки установкой потенциометра RP1 ПЧ в крайнее положение против часовой стрелки, установить переключатель SA2 ПЧ в среднее положение

108

«Стоп», снять «Разрешение» на работу ПЧ (переключатель SA1). Остановить двигатель постоянного тока установкой потенциометра RP1 ТП в крайнее положение против часовой стрелки. Снять сигнал «Разрешение» на работу ТП (переключатель SA6), выключить кнопку «Сеть» тиристорного преобразователя.

Таблица 1 0 . 3

Реостатная характеристика при введении сопротивления в цепь якоря

Обработка результатов испытания

1. По данным опыта снятия рабочих характеристик рассчитать рабочие характеристики и заполнить в табл. 10.4:

a) частоту вращения электродвигателя, 1/с:

260 n ,

где n – скорость вращения электродвигателя, об/мин;

б) мощность на выходе тиристорного преобразователя:

P1 Uя Jя ,

где Uя – напряжение якорной цепи ДПТ, В; Jя – ток якорной

цепи ДПТ, А; в) электрические потери в обмотке якоря, Вт:

pэл Jя2 Rя ,

где Rя – сопротивление якорной цепи ДПТ (Rя = 3,5 Ом); г) мощность на валу ДПТ, Вт:

109

pмех pмг Uя Jя0 Jя20 Rя определяются из опыта холостого хода (см. Лабораторную работу № 8). На основе проведенного опыта холостого хода на рис. 10.2 построена зависимость потерь pмех pмг в функции от скорости вращения;

д) момент на валу электродвигателя, Н·м:

M В P2 ;

е) потери в обмотке возбуждения:

pв iв2 Rв ,

где Rв – сопротивление обмотки возбуждения ДПТ ( Rв = 340

Ом);

ж) общая мощность, потребляемая двигателем от тиристорного преобразователя:

P11 P1 pв ;

з) КПД двигателя дпт P2 .

P11

Рис. 10.2. Пример построения графика pмех pмг f (n)

110