Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электрические машины. Учебное пособие для СПО.pdf
8.6. Методические указания к оформлению отчета
по лабораторной работе
Отчет по лабораторной работе оформляется индивидуально каждым студентом в соответствии с требованиями, принятыми на кафедре электротехники.
Отчет состоит из титульного листа и основной части. На титульном листе указывается наименование университета, факультета и кафедры, где выполняется
лабораторная работа; название лабораторной работы; группа, фамилия студента
и дата выполнения работы; фамилия преподавателя. В основную часть отчета
должны быть включены:
1. Номер стенда.
2. Цель лабораторной работы.
3. Паспортные и дополнительные данные исследуемого двигателя (см.
табл. 8.1 и 8.2).
4. Принципиальная электрическая схема установки (см. рис. 8.1).
5. Расчет основных характеристик двигателя и табл. 8.4.
6. Таблицы 8.5 и 8.6 и графики регулировочных характеристик Ω = f(I
при U
= const и Мс = 0, Ω = f(Uа) при I
ан
= const и Мс = 0.
в.н.
в
7. Таблица 8.7 с расчетными формулами, графики рабочих характеристик
двигателя.
8. Таблицы 8.8–8.11 и графики моментных, скоростных и механических
характеристик в одной системе координат.
9. Энергетическая диаграмма двигателя постоянного тока для номинально-
го режима работы.
10. Решение индивидуального задания с указанием варианта, расчета и по-
строения механических характеристик.
11. Выводы по работе: дать краткий анализ регулировочных, рабочих, механических характеристик двигателя постоянного тока с независимым возбуждением, построенных в отчете. Сравнение экспериментальных и теоретических
данных.
)
141
.
Ф
Ф
н
ост
Номер
Р2н,
Uн, В nн,
ηн,
R
,
R
,
r
,
Rр,
rр,
н
ост
Ф
Ф
0
1,0
110
3 000
71,5
0,6
0,35
92
5Ra
rв 0,05
1
0,9
110
2 000
73
0,644
0,4
87
7 Ra
0,5 rв
0,04
2
1,3
110
3 150
76
0,355
0,355
87
9 Ra
rв 0,03
3
0,55
220
3 000
71
3,99
2,55
810
10 Ra
0,5 rв
0,05
4
0,75
110
3 000
78,5
0,644
0,4
192
4 Ra
rв 0,03
5
1,2
220
2 200
76,5
1,792
0,93
395
6 Ra
0,5 rв
0,04
6
2
110
3 000
78,5
0,201
0,135
73
8 Ra
rв 0,05
7
1,1
220
1 500
74
2,2
1,57
295
10 Ra
0,5 rв
0,03
8
1,7
110
2 200
77
0,294
0,235
81
5 Ra
rв 0,04
9. Практическая работа
«Исследования двигателя постоянного тока
с параллельным возбуждением»
Известны следующие технические данные двигателя постоянного тока
с параллельным возбуждением (табл. 9.1):
1. Номинальная мощность Р
2. Номинальное напряжение U
3. Номинальная скорость вращения п
2н
.
.
н
.
н
4. Номинальный КПД η.
5. Сопротивление обмотки якоря при t = 15 ºС, R
6. Сопротивление добавочных полюсов при t = 15 ºС, R
7. Сопротивление обмотки возбуждения при t = 15 ºС, r
8. Падение напряжения на щетках при I
≠ 0, Δ Uщ = 2 В.
а
а(15)
.
.
дп(15)
.
в(15)
9. Класс изоляции В (t = 75 ºС).
10. Материал обмоток — медь.
11. Сопротивление регулировочного реостата в цепи якоря, R
.
р
12. Сопротивление регулировочного реостата в цепи возбуждения r
13. Отношение остаточного магнитного потока к номинальному
.
р
варианта
Исходные данные к расчетно-графической работе
кВт
об/мин
%
а(15)
Ом
дп(15)
Ом
в(15)
Ом
Ом
Таблица 9.1
Ом
142
Номер
Р2н,
Uн, В nн,
ηн,
R
,
R
,
r
,
Rр,
rр,
н
ост
Ф
Ф
9
2,2
220
3 150
81
0,52
0,51
295
7 Ra
0,5 rв
0,05
10
1,5
110
1 500
70
0,42
0,355
44
9 Ra
rв 0,03
11
2,5
220
2 200
76
0,788
0,682
156
4 Ra
0,5 rв
0,04
12
3,4
110
3 350
79,5
0,198
0,051
33,5
6 Ra
rв
0,05
13
5,3
220
3 000
80
0,242
0,195
96,3
8 Ra
rв
0,03
14
1,4
110
3 000
78,5
0,196
0,134
111
10 Ra
0,5 rв
0,04
15
1,6
110
750
68
0,472
0,308
35
5 Ra
rв
0,05
16
7,0
110
2 200
81
0,067
0,049
25,6
7 Ra
0,5 rв
0,04
17
4,0
220
1 500
79
0,564
0,336
134
9 Ra
rв
0,05
18
10,5
440
3 000
85
0,564
0,336
222
4 Ra
0,5 rв
0,03
19
1,9
110
750
71
0,322
0,27
37,5
6Ra
rв
0,04
20
3,0
220
1 000
75,5
0,88
0,64
138
8Ra
0,5 rв
0,05
21
5,5
110
1 500
80
0,08
0,066
27,8
10Ra
rв
0,03
22
8,5
440
2 240
84,5
0,67
0,445
178
5Ra
rв
0,04
23
3,7
220
2 360
81
0,346
0,224
202
7Ra
rв
0,05
24
6,7
440
3 000
86,5
0,518
0,323
276
9Ra
0,5 rв
0,03
( )
эм
Мf=Ω
щ0
∆Ω−∆Ω−Ω=Ω
0
Ω
∆Ω
щ
∆Ω
Окончание табл. 9.1
варианта
кВт
об/мин
%
а(15)
Ом
дп(15)
Ом
в(15)
Ом
Ом
Ом
При выполнении расчетно-графической работы необходимо произве-
сти следующие действия:
1. Начертить электрическую схему двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением с включением добавочных регулировочных реостатов
в цепь якоря R
и в цепь обмотки параллельного возбуждения rр.
р
2. Определить сопротивления якоря, добавочных полюсов и обмотки параллельного возбуждения, привести к расчетной температуре, соответствующей классу изоляции В.
3. Определить номинальную мощность на входе двигателя постоянного
тока Р
на валу М
, номинальные токи якоря Iан и возбуждения iвн, номинальный момент
1н
.
2н
4. Вывести уравнение механической характеристики двигателя постоянного тока
скорость идеального холостого хода;
и привести его к виду
— перепад скорости, обусловленный
, где
— угловая
моментом сопротивления на валу;
напряжения на щетках.
— перепад скорости из-за падения
143
н
/ ΩΩ
нa
/ II
( )
.2
анaп
II =
анaп
2II =
Рассчитать сФн и номинальный электромагнитный момент М
и срав-
эм.н
нить его с номинальным моментом на валу.
5. Рассчитать и построить в одной системе координат следующие механические характеристики двигателя постоянного тока, включенного в сеть
с напряжением U
а) естественную (R
:
н
= 0, rр = 0);
p
б) искусственную при включении регулировочного реостата в цепь якоря
(R
≠ 0, rр = 0);
p
в) искусственную при включении регулировочного реостата в цепь об-
мотки параллельного возбуждения (R
г) искусственную при включении регулировочного реостата R
якоря и регулировочного реостата r
ния (R
≠ 0, rр ≠ 0).
p
= 0, rр ≠ 0);
p
в цепь
p
в цепь обмотки параллельного возбужде-
р
При расчете механических характеристик явлениями насыщения и реакции якоря необходимо пренебречь.
6. Определить ток якоря I
и скорость вращения Ω при обрыве цепи об-
а
мотки параллельного возбуждения и реактивном статическом моменте сопротивления на валу, равном номинальному М
остаточного магнитного потока к номинальному Ф
и
, сделайте вывод, что произойдет с двигателем, если система ав-
= М2н, если известно отношение
с
ост/Фн
. Найдите отношения
томатической защиты из-за неисправности не отключит вовремя двигатель от
сети. Постройте механическую характеристику.
7. Повторить все расчеты и построения п. 6 при реактивном статическом
моменте сопротивления на валу: М
= 0,1М2н.
с
8. Повторить все расчеты и построения п. 6 при активном статическом
моменте сопротивления на валу: М
= 1,1М2н.
с
9. Рассчитать максимальное значение сопротивления пускового реостата
R
, включенного в цепь якоря, при реостатном способе пуска двигателя по-
max
стоянного тока с параллельным возбуждением, если известно, что пусковой ток
не должен превышать двойного номинального значения
Кратко
поясните, по каким соображениям при пуске двигателей постоянного тока
ограничивают значение тока якоря.
ном способе пуска двигателя постоянного тока с независимым возбуждением,
если известно, что
применяется в двигателях постоянного тока с параллельным возбуждением.
10. Рассчитать минимальное значение напряжения U
. Кратко поясните, почему этот способ пуска не
144
при безреостат-
min
(
)
.
анaп
II =
Iан
Iн
Uн
Rдп
Rдп
Rр
rр
ОВ
iвн
Еа
rв
11. Рассчитать ток и скорость вращения якоря двигателя с параллельным
возбуждением при его подключении к сети с напряжением U
валу (R
= 0, rр = 0; Мс = Мо = М
p
– М2н). Сравнить полученные значения тока
эм.н
без нагрузки на
min
и скорости вращения якоря с их номинальными значениями. Сделать вывод.
12. Начертить схему динамического торможения двигателя постоянного
тока с параллельным возбуждением. Объяснить, почему в этом режиме электромагнитный момент становится тормозным. Рассчитать значение добавочного сопротивления в цепи якоря, которое обеспечивает в момент переключения в
режим динамического торможения тока якоря, равный номинальному
До момента переключения на торможение двигатель работал в но-
минальном режиме на естественной механической характеристике.
Начертить механическую характеристику двигателя постоянного тока
с параллельным возбуждением в режиме динамического торможения с рассчитанным значением добавочного сопротивления в цепи якоря.
Методические указания для выполнения
расчетно-графической работы
1. Электрическая схема двигателя постоянного тока параллельного воз-
буждения с включенными регулировочными реостатами в цепи якоря и возбуждения (рис. 9.1).
Рис. 9.1. Поясняющая электрическая схема для решения
расчетно-графической работы
2. Сопротивления якоря, добавочных полюсов и регулировочных реоста-
145
0
VТ
+
н
н2
н1
η
=
P
P
н
н1
н
U
P
I =
в
н
вн
r
U
i =
вннан
iII −=
30
н
н
n⋅π
=Ω
тов, приведенные к рабочей температуре (Т = 235 ºС — для меди; Vx = 75 ºС —
рабочая температура; V
= 15 ºС — начальная температура).
0
Примечание. В дальнейших расчетах использовать сопротивление обмо-
ток и регулировочных реостатов, приведенные к рабочей температуре, Ом.
RR
=
)15()75(
x
VT
+
.
3. Номинальные параметры двигателя постоянного тока:
− номинальная мощность на входе, Вт:
;
− номинальная ток, А:
;
− номинальная ток в цепи возбуждения, А:
;
− номинальная ток в цепи якоря, А:
;
− номинальная угловая скорость вращения якоря, с
–1
:
;
− номинальный момент на валу двигателя, Нм:
146
н
н2
н2
Ω
=
Р
М
,
Ф
)Ф(
ФФ
щ
2
аэм
н
щаанн
с
U
с
RМ
с
U
с
URIU ∆
−
⋅
−=
∆−⋅−
Σ
Σ
,
щаΣанна
URIUЕ ∆−⋅−=
,
)75(дп)75(ааΣ
RRR +=
н
ан
н
Ω
=
Е
сФ
аннэм.н
IсФМ ⋅=
100
эм.н
н2эм.н
%
М
ММ
М
−
=∆
.
4. Уравнение механической характеристики двигателя постоянного тока
Ω = f(М
эм
):
Ω = Ω0 – ΔΩ – ΔΩщ =
где Ω0 — угловая скорость холостого хода;
ΔΩ — изменение скорости, обусловленное моментом на валу;
ΔΩ
— изменение скорости, обусловленное падением напряжения в щеточном
щ
переходе;
− номинальная ЭДС якоря, В:
где
Ом;
− номинальный коэффициент, Вб:
;
− номинальный электромагнитный момент, Нм:
;
− отношение электромагнитного момента к номинальному, %:
;
− ток возбуждения при включение добавочного реостата в цепи возбуж-
дения, А:
147
рв
н
в
rr
U
i
+
=
вн
в
н
ФФ
i
i
сс =
Ф
)Ф(
)(
Ф
щ
2
раэм.н
н
с
U
с
RRМ
с
U
∆
−
+⋅
−=Ω
Σ
сФ
U
н
0
=Ω
н
Фс
н
Фс
Фс
Фс
,
Ф
Ф
ФФ
н
ост
ност
сс =
,
а
щн
ап
Σ
∆−
=
R
UU
I
,Ф
апостост.п
IсМ ⋅=
− коэффициент сФ при введенном регулировочном реостате в цепи воз-
буждения, Вб:
5. Расчет и построение механических характеристик двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением, с
–1
;
.
:
;
.
5а. Естественная механическая характеристика (Rр = 0,
5б. Искусственная механическая характеристика (R
5в. Искусственная механическая характеристика (R
5г. Искусственная механическая характеристика (R
≠ 0,
р
= 0,
р
≠ 0,
р
).
).
).
).
В одной системе координат построить механические характеристики
(естественную и искусственные): Ω = f(М
эм
).
6. Параметры двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением
при обрыве цепи возбуждения (момент сопротивления реактивный, статический). Условие: М
= М2н.
с
Вб;
А;
Нм.
148
0=Ω
,
ан
ап
I
I
.
н
Ω
Ω
,
Ф
ост
с
а
с
М
I =
( )
.
Ф
Ф
Ф
ост
щ
2
ост
ас
ост
н
с
U
с
RМ
с
U
∆
−
⋅
−=Ω
Σ
,
ан
а
I
I
.
н
Ω
Ω
( )
;
Ф
Ф
Ф
ост
щ
2
ост
ас
ост
н
с
U
с
RМ
с
U
∆
−
⋅
−=Ω
Σ
,Ф
оста
Ω⋅= сЕ
Так как Мс > М
(момент сопротивления реактивный, статический), то
ост.п.
формируется режим короткого замыкания, т.е. скорость вращения будет равно
нулю (
).
Найти соотношения и сделать вывод о режиме работы двигателя:
7. Параметры двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением
при обрыве цепи возбуждения (момент сопротивления реактивный, статический). Условие: М
Так как Мс < М
= 0,1∙М2н.
с
(момент сопротивления реактивный, статический), то
ост.п.
формируется двигательный режим:
А;
Найти соотношения и сделать вывод о режиме работы двигателя.
8. Параметры двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением
при обрыве цепи возбуждения (момент сопротивления активный, статический).
Условие: М
Так как М
= 1,1∙М2н.
с
> М
с
(момент сопротивления активный, статический), то
ост.п
формируется режим электромагнитного торможения:
В;
149
,
а
щан
а
Σ
∆−+
=
R
UЕU
I
,
ан
а
I
I
.
н
Ω
Ω
Σ
−=
а
ан
н
д
2RI
U
R
Σ⋅=аанmin
2 RIU
н
Фс
;
н2эм.н0c
МMMM −==
;
в
min
min.в
r
U
i =
;ФФ
вн
в.min
нmin
i
i
сс =
;
Ф
min
min
0
с
U
=Ω
А.
Найти соотношения и сделать вывод о режиме работы двигателя:
По данным п. 6–8 построить механическую характеристику двигателя по-
стоянного тока Ω = f(М
эм
).
9. Добавочное сопротивление в цепи якоря, при котором ток якоря не будет превышать два номинальных значения, Ом:
.
10. Минимальное значение напряжения якоря, при котором ток якоря не
будет превышать два номинальных значения, В:
.
11. Ток и скорость вращения якоря двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением при его подключении к сети с напряжением U
нагрузки на валу, R
= 0,
р
:
min
без
150