5

Лабораторна робота № 13

Тема: Дослiдження коллекторного двигуна постiйного струму з постiйним

магнiтом в якостi статора.

Мета: Визначити спiввiдношення електричних та механiчних характеристик

двигуна. Дослiдити залежнiсть швидкостi обертання ротору вiд напруги. Побудувати механiчнi залежностi: швидкiсть обертання i струм ротора вiд навантаження для декiлькох напруг. Дослiдити вплив активного опору обмоток ротору на механiчнi залежностi двигуна.

Обладнання: Стенд з коллекторним двигуном постiйного струму з постiйним

магнiтом в якостi статора, обладнаний датчиком обертiв та регулятором напруги. Блок живлення постiйного струму. Мультиметр з можливiстю вимiру частоти.

На малюнку наведено схему стенду для дослiдження двигуна.

Стенд складається з двигуна, ротор (вiсь обертання) якого закрiплено на пiдшипниках.

З заднього краю до осi пiд’єднано тахометр, що дозволяє вимiрювати швидкiсть обертання осi двигуна.

З переднього краю до осi пiд’єднано керуєме гальмо (тормоз), що дозволяє регулювати навантаження (момент сил), дiючий на двигун.

Корпус (статор) двигуна вiльно пiдвiшено на пружинах динамометра, що дозволяє вимiряти момент сил дiючий на статор за вiдхиленням стрiлки динамометру.

Тахометр двигуна дiє за принципом електромагнiтної iндукцiї. На вiсь двигуна насаджено колiщатко з зубцями (усього 38 зубцiв). Зубцi пiдмагнiченi постiйним магнiтом. На корпусi закрiплено iндукцiйну катушку.

Пiд час обертання, намагнiченi зубцi iндуцирують в катушцi змiнний електричний струм частотою f – 38 периодiв струму за один оберт колiщатка. Кiнцi катушки тахометра виведено до гнiзд на панелi стенду i позначено n∙38

( n - швидкiсть обертанння ротору).

Шкалу динамометра вiдкалiбровано в умовних одиницях – 1 одиниця шкали вiдповiдає моменту сили 4 Г∙сМ.

Затискуючи, обо розстискуючи гайкою гальмiвнi колодки можна керувати навантаженням на двигун.

На панель стенду виведено регулятор напруги живлення двигуна U i вiдповiднi контрольнi гнiзда.

Для контролю струму живлення двигуна I, в коло живлення пiд’єднано тестовий опiр R=1Ω, вимiрюючи напругу на якому, можна визначити струм. Вiдповiднi контрольнi гнiзда позначенi на панелi стенду.

План роботи

1. Наведiть формулу розрахунку струму I за напругою U_I на контрольних гнiздах “I”

I =

2. Вимiряйте внутрiшнiй опiр обмотки ротору r. Результати вимирiв занотувати.

Внутрiшнiй опiр обмотки ротора

r =

Увага! Вимiри опорiв обмоток треба виконувати за умов вiд’єднанного блоку

живлення

3. Дослiдження двигуна у режимi без навантаження.

3.1. Вiдпустити колодки гальма так, щоб вони не торкались осi двигуна

3.2. Пiд’єднати блок живлення.

3.3. Вимiряти залежнiсть частоти тахометра f (f = n∙38), струму I, моменту двигуна M для рiзних значень напруги живлення U, вiд мiнiмльно можливого (що дозволяє тахометр), до максимального значення.

Результати занести до таблицi “U_n”

Таблиця U_n

U, V

I, mA

M, Г∙сМ

f, KHz

n, об/сек

4. Дослiдження двигуна у режимi навантаження.

Вимiряти механiчну характеристику двигуна для двох значень напруги живлення U₁ U₂ згiно завдання.

U1
U2

4.1. Пiд’єднати блок живлення i виставити потрiбне значення напруги живлення U.

4.2. Вимiряти залежнiсть частоти тахометра f (f = n∙38), струму I для рiзних значень моменту двигуна M, вiд мiнiмльного (гальма повнiстю вiдпущено), до максимального значення. Пiд час дослiдiв треба контролювати значення напруги U i пiдтримувати його незмiнним. Результати вимирiв занести до вiдповiдної таблицi “U =…. M_I”

4.3. Вимiряти механiчнi залежностi (п.п. 4.2) для iншого значення напруги живлення. Результати вимирiв занести до вiдповiдної таблицi “M_I, U =…. ”

Таблиця M_I, U =

M, Г∙сМ
I, mA
f, KHz
n, об/сек
∆Ur, V
Pдж, W
Pr, W
PM, W

Таблиця M_I, U =

M, Г∙сМ
I, mA
f, KHz
n, об/сек
∆Ur, V
Pдж, W
Pr, W
PM, W

Обробка результатiв

1. Розрахувати швидкiсть обертання двигуна n i занести до таблиць “U_n” i “M_I”.

2. Побудувати графiки залежностi швидкiсть обертання двигуна n i струму I вiд напруги живлення U для режиму без навантаження.

3. Розрахувати характеристики двигуна для режиму з навантаженням i занести до таблиць “M_I”:

3.1. Падiння напруги ∆U_r на внутрiшньому опорi r обмотки ротору.

Навести формулу розрахунку ∆U_r =

3.2. Потужнiсть джерела P_дж .

Навести формулу розрахунку P_дж =

3.3. Потужнiсть P_r , що витрачається на нагрiв обмотки ротору.

Навести формулу розрахунку P_r =

3.4. Механiчної потужнiсть P_M , що витрачається на нагрiв гальма.

Навести формулу розрахунку P_M =

3.5. Перевiрити баланс електричних i механiчних потужностей.

3.6. Розрахувати ККД для випадкiв максимального навантаження.

ККД (U= ) =

ККД (U= ) =

4. Побудувати графiки залежностi швидкостi обертання n i струму I вiд навантаження M для двох значень напруги живлення U.

4.1. Оцiнити момент тертя у пiдшипниках двигуна M_тр.

M_тр =

Швидкiсть обертання i струм

Механiчнi характеристики (залежностi вiд навантаження)