Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электрические машины. Учебно-методическое пособие
.pdf
Рис. 5.1.1. Схема для исследования коллекторного двигателя постоянного тока
Обозначение
Наименование
Параметры
G1
Трехфазный источник питания
~ 400В /16А
G2
Источник питания двигателя
постоянного тока
– 0…250В / 3А (якорь)
– 200В/1А (возбуждение)
А1
Регулируемый
автотрансформатор
~ 0…240В / 2А
G6 (М1)
Асинхронная машина
с короткозамкнутым ротором
120Вт/ 380В/1450 мин-1
М2
Машина постоянного тока
90Вт/220В/0.56А (якорь),
2x110В/0,25А (возбуждение)
А18
Выпрямитель
~ 400В/2А
РВ
Реостат возбуждения
0…2000 Ом
Р1
Блок мультиметров
0…1000В /
= 0…10А/0...20МОм
Р3
Указатель частоты вращения
–2000…0…2000 мин-1
с независимым возбуждением
Номинальные данные приборов и оборудования приведены в
табл. 5.1.1.
Таблица 5.1.1
71
Регулируя ток обмоток электрической машины G6, которая выполняет роль электромагнитного тормоза, с помощью автотрансформатора А1 и выпрямителя А18 можно плавно изменять момент
нагрузки на валу двигателя.
Для измерения частоты вращения ротора двигателя используется
датчик Р3.
Указания по проведению экспериментов
1. Подготовка к проведению экспериментов.
1.1. Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте,
отключены от сети электропитания.
1.2. Соберите схему (см. рис. 5.1.1) для исследования двигателя.
Обеспечьте защитное заземление устройств, используемых в экспериментах. Соедините гнезда защитного заземления «╧» устройств, используемых в эксперименте, с гнездом «РЕ» источника G1.
1.3. ВНИМАНИЕ! Поверните регулировочную рукоятку авто-
трансформатора А1 в крайнее против часовой стрелки положение.
1.4. Установите режим источника G2 «РУЧН.».
1.5. Для проверки правильности сборки схемы пригласите препо-
давателя или лаборанта.
1.6. Активизируйте мультиметры блока Р1, задействованные в
эксперименте.
1.7. Включите источники питания G1, G2.
2. Исследование режимов запуска двигателя.
2.1. Произвести запуск двигателя плавным увеличением напря-
жения якоря.
2.2. Произвести прямой пуск двигателя.
2.3. Осуществить реостатный пуск двигателя. Для этого в цепь
якоря включить реостат, рассчитав его сопротивление так, чтобы
кратность пускового тока не превышала двух.
2.4. Сделать анализ результатов экспериментов.
3. Исследование режимов реверса двигателя.
72
3.1. Произвести смену направления вращения вала изменением
Полюсное управление
n, об/мин
I
в, А
0,15
0,17
0,19
0,21
0,23
0,25
Якорное управление
n, об/мин
U
я, В
полярности напряжения якоря двигателя.
3.2. Произвести смену направления вращения вала изменением
полярности напряжения возбуждения двигателя.
3.3. Определить направление направления вращения вала при из-
менении полярности напряжения возбуждения и напряжения якоря
двигателя.
3.4. Сделать анализ результатов.
4. Исследование регулировочных характеристик двигателя.
Регулировочные характеристики коллекторного двигателя постоянного тока с независимым возбуждением представляют собой зависимость частоты вращения от тока возбуждения n = f(Iв) при Uя =
const при полюсном управлении или зависимость n = f(Uя) при Iв =
const при якорном управлении.
4.1. Для снятия характеристики n = f(Iв) при полюсном управле-
нии установите с помощью реостата возбуждения РВ ток возбуждения Iв= 0,25 А и напряжение на якоре двигателя Uя = (150-220) В по
заданию преподавателя. Уменьшая примерно равными ступенями ток
возбуждения Iв от 0,25 до 0,15 А, измерьте частоту вращения и занесите результаты в табл. 5.1.2. При проведении опыта необходимо
поддерживать напряжение якоря Uя = const. После проведения опыта
уменьшите напряжение якоря Uя до нуля и отключите питание.
Таблица 5.1.2
ток возбуждения Iв = 0,25 А. Увеличивайте напряжение якоря Uя от нуля
до напряжения трогания, при котором ротор двигателя начнет плавно
4.2. Для снятия характеристики при якорном управлении установите
73
вращаться. Измерьте частоту вращения n. Увеличивая примерно равны-
n
P
M
2
30
ДДД
IUP
2
ми ступенями напряжение якоря от напряжения трогания до номинального, измерьте для 5-6 режимов напряжение якоря Uя, частоту вращения
n и занесите результаты в табл. 5.1. 2. При проведении опыта необходимо
поддерживать ток возбуждения Iв = const.
ВНИМАНИЕ! После проведения опыта уменьшите напряжение
якоря Uя до нуля и отключите питание.
По результатам опытов постройте графики регулировочных характеристик n = f(Iв ), n = f(Uя ) и покажите их преподавателю.
4. Проведите анализ результатов экспериментов.
5. Исследование механических характеристик двигателя.
Механические характеристики двигателя представляют собой зависимости n = f(M) при Uя = const и Iв = const. Если в цепи якоря нет добавочного сопротивления, а напряжение якоря и ток возбуждения номинальные, то механическая характеристика называется естественной.
Другие механические характеристики называются искусственными.
5.1. Для снятия естественной механической характеристики
включите питание и плавно запустите двигатель. Установите номинальное напряжение якоря двигателя. Запишите показания приборов
на холостом ходу двигателя в табл. 5.1.3. Увеличивая нагрузку путем
изменения тока в обмотках тормозного устройства в пределах от холостого хода до номинальной, запишите показания приборов в
табл. 5.1.4. После проведения опыта уменьшите напряжение якоря
двигателя Uя до нуля и отключите питание выключателем F1.
По опытным данным рассчитайте вращающий момент двигателя
,
где мощность на валу двигателя
, [Вт].
Можно принять КПД двигателя = 0,5.
По данным табл. 5.1.3 постройте график n = f(M) и покажите его
преподавателю.
74
Таблица 5.1.3
Естественная механическая характеристика
Измеренные величины
Расчет
Двигатель
Тормозное устройство
U
яд,
В
Iяд, А
Iвд, А
n, мин-1
M, Нм
Искусственная механическая характеристика
Измеренные величины
Расчет
Двигатель
Тормозное устройство
U
яд,
В
Iяд, А
Iвд, А
n, мин-1
M, Нм
Таблица 5.1. 4
5.2. Искусственные механические характеристики снимайте аналогично п. 5.1 по заданию преподавателя, уменьшив ток возбуждения
двигателя на 10...30 %, или уменьшив напряжение якоря двигателя на
20... 50 %, или введя дополнительное сопротивление 5...10 Ом в цепь
якоря двигателя.
5.3. Проведите анализ результатов экспериментов.
Контрольные вопросы
1. Объясните назначение, устройство и принцип работы коллекторного
двигателя постоянного тока.
2. Что такое реакция якоря и как она влияет на работу двигателя?
3. Поясните процесс преобразования энергии в двигателе по энергетиче-
ской диаграмме.
4. Как изменить направление вращения вала двигателя?
5. Как регулируют частоту вращения двигателя?
6. Почему при уменьшении потока частота вращения увеличивается.
7. Почему при пуске по мере разгона двигателя уменьшается ток якоря?
8. К чему приводит обрыв цепи возбуждения у работающего двигателя?
9. Что понимают под «двухзонным регулированием частоты вращения
двигателя»? В чем преимущества такого регулирования?
10. Какие преимущества коллекторные двигатели постоянного тока?
75
Лабораторная работа № 2
ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ
Цель работы – изучить устройство и принцип работы коллектор-
ных двигателей постоянного тока последовательного возбуждения,
снять и проанализировать основные характеристики.
При подготовке к работе повторите теоретический материал:
устройство и принцип работы коллекторных двигателей постоянного
тока, способы и схемы возбуждения, способы пуска и регулирования
частоты вращения двигателей.
Программа работы
1.1. Ознакомиться с устройством и номинальными данными ис-
следуемого двигателя.
1.2. Снять и исследовать регулировочные характеристики.
1.3. Снять и исследовать механические характеристики.
1.4. Оформить отчет и сформулировать выводы по результатам
исследований.
Приборы и оборудование
Лабораторная установка (рис. 5.2.1) состоит из коллекторного
двигателя постоянного тока М2, вал которого сочленен с валом трехфазной асинхронной машины с короткозамкнутым ротором М1, служащей для нагрузки двигателя. Якорь и обмотка возбуждения двигателя М2 питаются постоянным током от источника G2. Он позволяет
плавно изменять ток двигателя M2.
Регулируя ток обмоток электрической машины М1, которая выполняет роль электромагнитного тормоза, с помощью автотрансформатора А1 и выпрямителя А18 можно плавно изменять момент
нагрузки на валу двигателя.
Для измерения частоты вращения ротора двигателя используется
датчик Р3.
Номинальные данные приборов и оборудования представлены в
табл. 5.2.1.
76
Таблица 5.2.1
Обозначение
Наименование
Параметры
G1
Трехфазный источник питания
~ 400В /16 А
G2
Источник питания двигателя постоянного тока
– 0…250 В / 3 А (якорь)
–200 В / 1 А (возбужде-
А1
Регулируемый автотрансформатор
~ 0…240 В / 2 А
М1
Асинхронная машина с короткозамкнутым ротором
120 Вт/ 380 В/1450 мин-1
М2
Машина постоянного тока
90 Вт/220В/0.56 А
(якорь),
2x110 В/0,25 А (возбуждение)
А18
Выпрямитель
~ 400 В/2 А
Р1
Блок мультиметров
0…1000 В /
= 0…10 А / 0...20 МОм
Р3
Указатель частоты вращения
–2000…0…2000 мин-1
Порядок и условия выполнения работы
1. Ознакомьтесь с устройством коллекторного двигателя постоянно-
го тока с помощью имеющихся в лаборатории плакатов и препарированного макета. Запишите номинальные данные испытуемых двигателя
и генератора: мощность, напряжение, ток, частоту вращения.
2. Регулируя ток обмоток электрической машины М1, которая
выполняет роль электромагнитного тормоза, с помощью автотрансформатора А1 и выпрямителя А18, плавно изменяйте момент нагрузки на валу двигателя.
3. С помощью мультиметров блока Р1 контролируйте напряже-
ния и ток якоря испытуемого коллекторного двигателя.
Указания по проведению экспериментов
1. Подготовка к проведению экспериментов.
1.1. Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте,
отключены от сети электропитания.
1.2. Соберите схему (см. рис. 5.2.1) для исследования двигателя.
Обеспечьте защитное заземление устройств, используемых в экспе-
77
риментах. Соедините гнезда защитного заземления «╧» устройств,
используемых в эксперименте, с гнездом «РЕ» источника G1.
1.3. Ручку автотрансформатора А1 поверните до упора против ча-
совой стрелки.
1.4. Установите режим источника G2 «РУЧН.».
1.5. Для проверки правильности сборки схемы пригласите препо-
давателя или лаборанта.
1.6. Активизируйте мультиметры блока Р1, задействованные в
эксперименте.
1.7. Включите источники питания G1, G2 и автотрансформато-
ра А1.
Рис. 5.2.1. Схема для исследования коллекторного двигателя
постоянного тока с последовательным возбуждением
2. Исследование регулировочных характеристик двигателя.
Регулировочные характеристики коллекторного двигателя посто-
янного тока с последовательным возбуждением представляют собой
зависимость частоты вращения от напряжения n = f(U) при I = const.
2.1. ВНИМАНИЕ! Поверните регулировочную рукоятку авто-
трансформатора А1 в крайнее против часовой стрелки положение.
2.2. Для снятия характеристики увеличивайте напряжение якоря
U от нуля до напряжения трогания, при котором ротор двигателя начнет
78
плавно вращаться. Измерьте частоту вращения n. Увеличивая примерно
n, об/мин
U, В
n
P
M
2
30
ДД
IUP
2
равными ступенями напряжение от напряжения трогания до номинального, измерьте для 5-6 режимов напряжение U, частоту вращения n и занесите результаты в табл. 5.2.2. Во время опыта поддерживайте неизменным ток I по заданию преподавателя с помощью ручки автотрансформатора А1. После проведения опыта уменьшите напряжение U до
нуля и отключите питание. По результатам опытов постройте регулировочные характеристики, покажите преподавателю.
Таблица 5.2.2
3. Исследование механических характеристик двигателя.
Механические характеристики коллекторного двигателя постоян-
ного тока с последовательным возбуждением представляют зависимость частоты вращения от момента на валу n = f(M) при U = const.
3.1. Ручку автотрансформатора А1 поверните на половину оборо-
та по часовой стрелке.
3.2. Для снятия характеристики увеличивайте напряжение якоря
U от нуля до величины, заданной преподавателем. Измерьте частоту
вращения n. Изменяя с помощью ручки автотрансформатора А1 примерно равными ступенями ток двигателя в пределах 0.1…0,5 А, измерьте для 5-6 режимов ток I, частоту вращения n и занесите результаты в табл. 5.2.2. Во время опыта поддерживайте неизменным
напряжение U. После проведения опыта уменьшите напряжение U до
нуля и отключите питание.
По опытным данным рассчитайте вращающий момент двигателя
где мощность на валу двигателя
Можно принять КПД двигателя = 0,5.
79
,
, [Вт].
Контрольные вопросы
1. Объясните конструктивные отличия и принцип работы коллекторного
двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением.
2. Почему двигатель постоянного тока с последовательным возбуждением
нельзя запускать без нагрузки на валу?
3. Как осуществляется пуск в ход двигателя постоянного тока с последо-
вательным возбуждением?
4. Какие преимущества имеет двигатель постоянного тока с последова-
тельным возбуждением по сравнению с независимым возбуждением?
5. Обоснуйте область применения коллекторных двигателей постоянного
тока с последовательным возбуждением.
Лабораторная работа № 3
ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА
Цель работы – изучить устройство и принцип работы коллекторных генераторов постоянного тока, снять и проанализировать их основные характеристики.
При подготовке к работе повторите теоретический материал:
устройство и принцип работы коллекторного генератора постоянного
тока, способы и схемы возбуждения, характеристики.
Программа работы
1.1. Ознакомиться с устройством и номинальными данными ис-
следуемого генератора.
1.2. Снять характеристику холостого хода.
1.3. Снять характеристику короткого замыкания.
1.4. Снять, построить и исследовать внешние, регулировочные и
нагрузочные характеристики генератора с независимым и параллельным возбуждением.
Оформить отчет и сделать выводы по результатам исследований.
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]