Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электрические машины. Учебное пособие.pdf
– изменением напряжения, подводимого к якорю (только для двигателей
Ф
)Ф(
)(
Ф
щ
2
даэм
с
U
c
RRМ
c
U
∆
−
+
−=Ω
∑
Ω
1
2
М
Ω
Ω
с независимым возбуждением).
После включения добавочного сопротивления R
в цепь якоря скорость
д
вращения изменяется только в сторону уменьшения, так как:
(4.26)
,
и связана с потерями мощности в регулировочном реостате и понижением КПД
двигателя.
На рис. 4.8 приведены механические характеристики двигателя постоянного тока при регулировании скорости вращения путем ввода в цепь якоря добавочного сопротивления.
1
2
с
Рис. 4.8. Механическая характеристика двигателя постоянного тока
при регулировании скорости вращения путем ввода
в цепь якоря добавочного сопротивления:
1 — Rд = 0; 2 — Rд > 0
Согласно уравнению (4.25) регулирование скорости изменением магнитного потока (тока возбуждения) возможно как в сторону повышения, так
и в сторону понижения ее. Кроме того, уменьшение магнитного потока Ф приводит к увеличению тока якоря I
(формула (4.16)), а он ограничен условиями
а
коммутации и нагрева.
71
При размыкании (обрыве) цепи возбуждения в работающем двигателе
Ω
Ω
Ω
1
2
М
Ω1 Ω
I
= 0, Ф = Ф
в
= (0,02 – 0,03)·Фн, вращающий момент, создаваемый в двигателе:
ост
М
= с·Ф
ост
. (4.27)
ост·Iа
Если М
противления, то двигатель пойдет «вразнос» (
> Мс независимо от того, реактивный или активный момент со-
ост
→ ∞). Если М
< Мс, а мо-
ост
мент сопротивления реактивный, двигатель остановится и перейдет в режим
короткого замыкания. Ток в якоре достигнет значения (формула (4.17)). Если
< Мс, а момент сопротивления активный, то двигатель пойдет «вразнос»
М
ост
→ ∞).
(
На рис. 4.9 приведены механические характеристики двигателя постоянного тока при регулировании скорости вращения якоря изменением магнитного
потока (тока возбуждения).
Согласно уравнению (4.25) регулирование скорости изменением напряжения якоря возможно как в сторону повышения, так и в сторону ее понижения. Кроме того, увеличение напряжения якоря приводит к увеличению тока
якоря I
, а он ограничен условиями коммутации и нагрева. Однако в этом слу-
а
чае необходим отдельный источник постоянного тока с регулируемым напряжением, а двигатель должен быть с независимым возбуждением.
2
с
Рис. 4.9. Механические характеристики двигателя постоянного тока
при регулировании скорости вращения якоря изменением
магнитного потока (тока возбуждения):
1 — Ф
min
(I
в.min
); 2 — Ф
max (Iв.max
)
72
Таким образом, при регулировании скорости изменением напряжения
Ω
0
1 2 Мс Ω1 Ω2 3
Ω
якоря используют два отдельных источника постоянного тока.
На рис. 4.10 приведены механические характеристики двигателя постоянного тока при регулировании скорости вращения изменением напряжения якоря.
3
Рис. 4.10. Механические характеристики двигателя постоянного тока
при регулировании скорости вращения изменением напряжения якоря:
1 — Uа = Uн; 2 — Uа = 0,75Uн; 3 — Uа = 0,5U
н
Для изменения направления вращения двигателя (реверсирование) необходимо изменить направление тока в якоре или в обмотке возбуждения. Изменение направления токов осуществляется переключением полярности на обмотке якоря или обмотке возбуждения. При изменении полярности на зажимах
изменится направление тока и направления вращения якоря. Одновременное
изменение направления токов в обмотках якоря и возбуждения к изменению
направления вращения якоря не приведет.
4.8. Регулировочные и рабочие характеристики
двигателя постоянного тока
Регулировочные свойства двигателя постоянного тока оцениваются регулировочными характеристиками, представляющими зависимость скорости
вращения якоря от тока возбуждения Ω = f(I
73
) при U = const и Мс = 0 и зависи-
в
мость скорости вращения якоря от напряжения, приложенного к его зажимам
( )
212
,,,, РfРIМ =ηΩ
Ω
0
Ωн I
Ω = f(U) при I
= const и Мс = 0. Регулировочные характеристики описывают-
в.н.
ся выражением (4.24).
На рис. 4.11 представлена регулировочная характеристика двигателя постоянного тока Ω = f(I
), на рис. 4.12 — регулировочная характеристика Ω = f(U).
в
вн
Рис. 4.11. Регулировочная характеристика двигателя
постоянного тока Ω = f(I
Регулировочная характеристика Ω = f(I
ния I
нитной цепи двигателя и при I
скорость увеличивается в соответствии с кривой намагничивания маг-
в
= 0 скорость вращения стремится к бесконечно-
в
сти — двигатель идет «вразнос».
Характеристика Ω = f(U) линейная, так как связана только с напряжением, подводимым к якорю.
Рабочие характеристики представляют собой зависимость
при постоянном напряжении в сети и неизменном токе
возбуждения в двигателе.
На рис. 4.13 представлены рабочие характеристики двигателя постоянного тока с независимым возбуждением.
) при Uа = const и Мс = 0
в
) нелинейная. По мере уменьше-
в
Рабочая характеристика Ω = f(Р
ния напряжения в якоре. С увеличением Р
) жесткая за счет незначительного паде-
2
растет момент на валу М2. Но так
2
как скорость Ω несколько уменьшается, то момент М
мощности Р
.
2
74
растет несколько быстрее
2
Ω
М2 I P1 η 0
P2
P2H
η Ω М2 I P1
Ω
U
н
Рис. 4.12. Регулировочная характеристика двигателя постоянного тока:
Ω = f(U) при I
= const и Мс = 0
в.н.
Рис. 4.13. Рабочие характеристики двигателя постоянного тока
с независимым возбуждением
Увеличение Р
и мощности Р
КПД резко повышается с увеличением Р
, потребляемой из сети.
1
и М2 сопровождается увеличением тока якоря двигателя Iа
2
, но затем, при большой нагруз-
2
ке, уменьшается в связи с ростом электрических потерь в цепи якоря.
75
5. Лабораторная работа «Испытания двигателя
ьный
Номинальная
постоянного тока с независимым возбуждением»
5.1. Цель работы
1. Ознакомиться с конструкцией двигателя постоянного тока с независи-
мым возбуждением.
2. Изучить способы пуска двигателя постоянного тока (в данной работе
используется способ пуска двигателя постоянного тока при пониженном
напряжении в цепи якоря).
3. Освоить способы регулирования скорости вращения якоря двигателя.
4. Освоить способ испытания двигателя постоянного тока методом непосредственной нагрузки.
5.2. Объект и средства испытания
Объект испытания — двигатель постоянного тока с независимым воз-
буждением (табл. 5.1–5.3).
Таблица 5.1
Паспортные данные двигателя постоянного тока
с независимым возбуждением
Номинальная
Номинальное
Номинал
скорость
Тип дви-
мощность
напряжение
ток якоря Iан,
вращения
гателя
Р
, кВт
2н
Uн, В
А
якоря п
об/мин
Д-12-У2 2,5 220 14,6 1 140
П-31 1,5 220 8,6 1 500
,
н
Средства испытания:
– испытательный стенд;
– трех- и однофазный автотрансформаторы (ЛАТР);
– выпрямители переменного тока;
– электромагнитный тормоз.
76
На испытательный стенд напряжение подается автоматическим выключа-
в.н
U
Ток возбуж-
щ
U∆
номинальный
в.н
нимальный
Д-12-У2
1,3
220
0,7
0,55
2,0
П-31
2,2
220
0,45
0,35
2,0
Обозначение
начало
конец
Обмотка добавочных полюсов
В1
В2
Двухсекционная добавочного полюса,
Компенсационная, двухсекционная, при-
1С1
1С2
телем трехфазного переменного тока напряжением 220 В и выключателем постоянного тока напряжением 110 В.
Таблица 5.2
Дополнительные данные двигателей постоянного тока
Тип
двигателя
Суммарное
сопротивление
цепи якоря
, Ом
R
а∑
Буквенные и цифровые обозначения выводов
обмоток машин постоянного тока
Название обмотки
Номинальное
напряжение
цепи возбуж-
дения
, В
дения, А
I
ми
Изображение
на схемах
Потери напря-
жения на
щетках
в.min
I
В
Таблица 5.3
выводов
,
Обмотка якоря
присоединенная к якорю с обеих сторон
с четырьмя выводами
Компенсационная обмотка
соединенная к якорю с обеих сторон
с четырьмя выводами
77
А1 А2
1В1
2В1
1В2
2В2
С1 С2
2С1 2С2
Окончание табл. 5.3
Обозначение
Последовательная обмотка
Независимая обмотка возбуждения
( )
2
Рf=η
Название обмотки
Изображение
выводов
на схемах
начало конец
D1 D2
возбуждения
Параллельная обмотка возбуждения Е1 Е2
Независимая обмотка возбуждения
F1 F2
F1 F2
с четырьмя выводами для последовательного и параллельного включения
Вспомогательная по продольной оси
Вспомогательная по поперечной оси
F3 F4
H1 H2
J3 J4
На лицевой части стенда расположены: измерительные приборы электромагнитной системы (амперметры, вольтметры, тахометр), выключатель добавочного сопротивления в цепи якоря двигателя, реостат для регулирования
напряжения в цепи электромагнитного тормоза и ЛАТРы для регулирования
напряжения в цепях якоря и возбуждения двигателя.
Электромагнитный тормоз используется в качестве нагрузочного устройства.
5.3. Рабочее задание
1. Ознакомиться с конструкцией двигателя постоянного тока и нагрузочным устройством, занести в табл. 5.1, 5.2 паспортные и дополнительные данные
исследуемого двигателя.
2. По паспортным и дополнительным данным рассчитать величины, приведенные в табл. 5.4.
3. Снять и построить регулировочные характеристики Ω = f(I
U
= const и Мс = 0 и Ω = f(U) при I
ан
4. Снять и построить рабочие характеристики Ω, М
= const и Мс = 0.
в.н.
, Ia, Р1,
2
) при
в
.
5. Рассчитать и построить энергетическую диаграмму двигателя постоянного тока с независимым возбуждением.
6. Снять и построить моментные, скоростные и механические характеристики для условий, предусмотренных в п. 4.6.
78
5.4. Методические рекомендации
30
н
н
π=Ωп
н
щаанан
н
Ф
Ω
∆−⋅−
=
∑
URIU
с
ннан
Ф Ω= сЕ
аннэм.н
Ф IсМ =
н
2н
2н
Ω
=
Р
М
в.нв.нананн1
IUIUР +=
∑
−=∆
2н1н
РРр
%100
эм.н
2нэм.н
М
ММ
М
−
=∆
%1001
н1
∆∑
−=η
Р
р
по выполнению рабочего задания
Электрическая схема испытательного стенда приведена на рис. 5.1.
1. Для ознакомления с конструкцией двигателя и нагрузочного устрой-
ства использовать учебно-методическую литературу, рекомендованную препо-
давателем, а также плакаты и стенды, установленные в лаборатории.
2. По паспортным и дополнительным данным вычислить:
; (5.1)
; (5.2)
; (5.3)
; (5.4)
; (5.5)
; (5.6)
; (5.7)
; (5.8)
. (5.9)
79
Рассчитанные данные занести в табл. 5.4.
М∆
η
Единицы
Расчетные величины
Таблица 5.4
Величины сФ
н
Е
ан
М
эм.н.
М
2н
Р
1н
∑р
н
Вб В Н·м Н·м кВт Вт % %
измерения
Значения
3. Снять регулировочные характеристики.
3.1. Ω = f(I
тока возбуждения I
) при Uан = const и Мс = 0. Установить номинальное значение
в
при Uа = Uан. Затем уменьшать ток возбуждения через ин-
в.н
тервалы так, чтобы получить 6–7 замеров. Последний замер должен быть при
минимальном токе возбуждения I
. Показания амперметра и тахометра зане-
в.min
сти в табл. 5.5.
Внимание! Уменьшать значение тока возбуждения меньше значения
минимального тока возбуждения категорически запрещено, так как двигатель может уйти «вразнос».
Таблица 5.5
Регулировочная характеристика Ω = f(I
) при Uан = const и Мс = 0
в
Измерено Вычислено
Uан, В Мс, Нм Iв, А п, об/мин Ω, рад/с
Построить регулировочную характеристику Ω
3.2. Ω = f(U) при I
тока возбуждения I
тем при I
= const понижать значение напряжения якоря через равные интер-
в.н.
= const и Мс = 0. Установить номинальное значение
в.н.
и номинальное значение напряжения якоря Uа = Uан. За-
в.н.
= f(Iв).
2
валы до возможно минимального напряжения (6–7 замеров). Показания вольтметра и тахометра записать в табл. 5.6.
80