Методические материалы (8) (4) (1) / Машина постоянного тока

ВВЕДЕНИЕ

До настоящего момента студентам филиала УГНТУ в г. Стерлитамаке не представлялось возможным практически изучить двигатель постоянного тока с независимым возбуждением и им приходилось довольствоваться только теоретической частью данного раздела курса «Электропривод и исполнительные устройства», но с 2007 года после пуска лабораторной установки в эксплуатацию у студентов появилась возможность изучить на практике все режимы работы коллекторного двигателя, получившего широкое распространение во многих сферах науки и техники.

Студенты могут изучать на практике устройство коллекторного двигателя, состоящего из трех узлов: статора с обмоткой возбуждения; ротора с якорной обмоткой и щеточно-коллекторного узла; различные схемы его включения, в зависимости от требуемых условий эксплуатации, а также режимы работы в каждом отдельном случае. Полученные знания позволят получить представление о принципах устройства и режимах работы других коллекторных двигателей, будь то двигатели с независимым, последовательным, параллельным, либо смешанным возбуждением.

1ПРАВИЛА ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ

ВЛАБОРАТОРИИ

Лабораторная установка в лаборатории электропривода и исполнительных устройств питается от источника электрической энергии с напряжением 380 В. Поэтому при выполнении работ необходимо строгое соблюдение правил техники безопасности.

1Нахождение посторонних лиц (в частности, студентов, свободных от выполнения работ) в лаборатории без разрешения преподавателя, проводящего занятия, запрещается.

2Приступать к выполнению лабораторного практикума можно только после изучения инструкций и инструктажа по технике безопасности на рабочем месте. При этом обязательно оформление контрольного листа по охране труда и технике безопасности в соответствии с требованиями.

3Перед началом работы нужно изучить принципиальную схему установки настолько, чтобы свободно определять опасные элементы как на схеме, так и на реальной установке.

4Не подавать на схему напряжения до проверки ее преподавателем.

5Не переносить самовольно отдельные детали и приборы с одного стенда на другой.

6Перед включением рубильника проверить правильность установки органов управления стендом.

7Не производить переключения проводов или разборку схемы при включенном рубильнике.

8Не касаться металлических деталей, находящихся под напряжением.

9Не производить самим замену предохранителей.

10Не разбирать схему до проверки результатов опытов преподавателем.

11Не оставлять включенную установку без присмотра. По окончании работы выключить установку согласно инструкции, сообщить об окончании работы преподавателю и привести в порядок рабочее место.

2 ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

2.1Порядок выполнения лабораторных работ

Перед началом лабораторной работы студент обязан познакомиться с инструкциями по технике безопасности, прослушать инструктаж по технике безопасности на рабочем месте и расписаться в контрольном листе инструктажа по технике безопасности.

Прежде чем приступить к выполнению лабораторной работы, необходимо изучить ее теоретическую часть, принципиальную схему установки, методику измерения величин, определенных в задании, и разработать план выполнения лабораторной работы.

После сборки электрической схемы и проверки ее преподавателем приступить к выполнению экспериментальной части. При измерении исследуемых величин обеспечивать максимальную точность. Полученные данные записывать в соответствующие таблицы. Необходимые вычисления производить аккуратно с точностью до третьей значащей цифры.

По окончании лабораторной работы показать преподавателю полученные результаты, и после разрешения приступать к разборке электрической схемы. Привести в порядок рабочее место.

2.2Правила оформления отчета

Приступать к оформлению отчета по лабораторной работе следует после выполнения всех экспериментов и необходимых математических расчетов. Отчет оформлять на стандартных листах формата А4 с соответствующими рамками и угловыми штампами согласно ЕСКД. Все рисунки, схемы, элементы электрических цепей, графики должны быть выполнены согласно ЕСКД с помощью чертежных инструментов. При выполнении графиков на осях координат указывать откладываемые величины и единицы их измерения.

На титульном листе отчета должны быть указаны наименование министерства, университета, филиала, кафедры и самой лабораторной работы. Затем пишутся фамилия и инициалы студента, выполняющего работу, а также указывается его группа, а ниже – фамилия и инициалы преподавателя, проверяющего работу.

При оформлении лабораторной работы нужно указать все необходимые расчетные формулы. Вычисления производятся с точностью до третьей значащей цифры. В конце отчета необходимо указать список используемой литературы. Для защиты отчета по

лабораторной работе необходимо подготовить ответы на контрольные вопросы.

2.3Содержание отчета

Отчет по лабораторной работе должен содержать титульный лист, цель работы, приборы и принадлежности, задание на работу, электрические схемы, экспериментальные данные, расчетные формулы, графики, диаграммы и выводы.

2.4Обзор возможностей лабораторного стенда

Лабораторный стенд позволяет проводить 6 различных лабораторных работ по исследованию режимов работы двигателя постоянного ток с независимым возбуждением:

•лабораторная работа 1 «Экспериментальное определение зависимости коэффициента пропорциональности двигателя с = кФ от тока возбуждения Iв1»;

•лабораторная работа 2 «Рекуперативное торможение»;

•лабораторная работа 3 «Двигательный режим»;

•лабораторная работа 4 «Режим противовключения»;

•лабораторная работа 5 «Динамическое торможение»;

•лабораторная работа 6 «Регулирование угловой скорости вращения изменением потока возбуждения».

2.5Проверка работоспособность стенда

Для того чтобы проверить работоспособность стенда, надо:

•перевести все тумблеры на панели в нижнее положение;

•включить автомат QF2 на левой боковине, при этом должен загореться индикатор «POWER»;

•переключатель S1 «STEP VOLTAGE» выставить в положение

3;

•выставить R1 в положение 10 для осуществления реостатного

пуска;

•включить тумблер S2 и выставить потенциометром R3 максимальное значение тока возбуждения по амперметру РА3;

•включить автомат QF2. При этом должен вращаться исследуемый двигатель и индицироваться его скорость вращения;

•проверить возможность регулировки скорости вращения, для чего вывести R1 в положение 0. При этом должна возрасти скорость вращения;

•осмыслить физику процесса по электрической принципиальной схеме;

•отключить QF2 и выставить R1 в положение 10;

•повторить все вышеуказанные действия для проверки нагрузочного двигателя пользуясь переключателем R2, потенциометром R4, автоматом QF3, тумблером S3. Положение тумблера S4 (реверсор тока возбуждения нагрузочного двигателя) безразлично.

•отключить двигатели.

3 УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТ

3.1Лабораторная работа 1

Тема: «Экспериментальное определение зависимости коэффициента пропорциональности двигателя с = кФ от тока возбуждения Iв1»

При изменении тока возбуждения Iв1 исследуемого двигателя Ml изменяется поток возбуждения Ф, а следовательно, и коэффициент пропорциональности с = кФ. Для определения механических характеристик ДПТ необходимо построить зависимость с = f (Iв1).

Для этого необходимо:

•произвести реостатный пуск только двигателя М1 по пункту

2.5и вывести R1 в положение 0;

•перевести двигатель M1 в режим идеального холостого хода, для чего включить согласно нагрузочный двигатель М2. S4 выставить в верхнее положение, R2 в положение 10;

•S3 и QF3 включить. Далее выставить потенциометром R4 ток

возбуждения Iв2 = 1.5 А и переключателем R2 добиться нулевого значения тока якоря двигателя I1 (если точно сделать это не удается, подрегулировку произвести потенциометром R4);

•для значений токов возбуждения Iв1, представленных в таблицу 3.1, снять показания вольтметра «SUPPLY VOLTAGE», тахометра. Данные свести в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 – Зависимость угловой скорости, напряжения от тока возбуждения

•величину Iв1 регулировать потенциометром R3;

•провести измерения для напряжения, питающего двигатель

U=28, 21, 13 В.

•отключить двигатели.

В таблице 3.1 определить коэффициент пропорциональности с = =кФ из выражения угловой скорости идеального холостого хода

С = кФ = U/ω0 .

Определить значение коэффициента с = кФн при номинальном токе возбуждения Iв1 по паспортным данным двигателя Д-200 по формуле

с = кФн = (Uн – IянRя)/ωн .;

pn

С = кФ = 2 a Ф = U/ω0.

Далее построить график для определения механических характеристик двигателя с = f (Iв1) (рисунок 3.1).

Коэффициент пропорциональности c, Вс

Рисунок 3.1 - Эксперементальное определение зависимости коэффициента пропорциональности двигателя с=кФ от тока возбуждения Iв1

Данные, приведенные на рисунке 3.1, показывают, что коэффициент пропорциональности не зависит от напряжения, питающего двигатель. Ход зависимости с = f(Iв) аналогичен виду кривой намагничивания стали, из которой изготовлена магнитная цепь машины.

3.2Лабораторная работа 2

Тема: «Рекуперативное торможение» Для снятия характеристик этого тормозного режима двигателя

Ml необходимо:

•осуществить реостатный пуск двигателя M1 при токе

возбуждения Iв1 = 1.5А, затем перевести переключатель R1 в положение 0;

•выставить ток возбуждения Iв2 = 1.5А потенциометром R4 и включить S3, QF3 (S4 должен быть в верхнем положении); переключатель R2 вывести в положение 0;

•уменьшая потенциометром R4 ток возбуждения Iв2, вывести двигатель Ml в рекуперативный режим, при котором ток якоря I1< 0.

Одновременно снимите показания амперметра РА1 и тахометра

изаполните таблицу 3.2.

для R1 = ...

Таблица 3.2 – Характеристики рекуперативного торможения

ωрад/с

I1 А

МНм

При снятии ω и I1 необходимо контролировать по амперметру РА2 ток якоря I2 , который не должен превышать 15 А.

Опыт провести для положений 0; 3; 6 и 9 переключателя R1, при которых величина добавочного сопротивления R1 в якорной цепи будет соответственно R1 = 0 Ом; 1.5 Ом; 3.0 Ом; 4.5 Ом.

В таблице 3.2 по известным токам I1 определить величину тормозного момента в соответствии с выражением

М = кФI = сI ,

т.к. этот опыт проводится при токе возбуждения Iв1 =1.5А, то можно считать, что при этом поток Ф = Фн и с определяется по формуле

с = кФн = (Uн – IянRя)/ωн .