лабор_роботи

перевищення струму недопустиме тому, що може призвести до руйнування обмотки якоря, колектора та викликати великий механічний удар. Щоб запобігти цьому на час пуску двигуна послідовно до кола якоря вмикають пусковий реостат з опором Rп. В момент під’єднання двигуна до мережі пусковий струм зменшиться: Iп=U/(Rя+Rп). При зростанні частоти обертання якоря двигуна в його обмотці виникає ЕРС

пуску опір пускового реостата Rп максимальний. При збільшенні частоти обертання якоря двигуна опір пускового реостата плавно зменшують до нульового значення.

Частоту n обертання якоря двигунів постійного струму паралельного збудження визначають за формулою:

n U Iя (Rя RД )

СЕФ

ірегулюють трьома способами:

-зміною напруги U, що підводиться до клем двигуна;

-зміною загального опору кола якоря додатковим резистором Rд, який вмикають послідовно до обмотки якоря:

-зміною магнітного потоку Ф (струму збудження Iз) регулювальним реостатом Rр, який ввімкнений в коло збудження.

Верхня границя частоти обертання якоря обмежується зростаючим впливом реакції якоря і руйнуванням колектора і обмотки якоря. Тому обрив кола збудження недопустимий. Номінальне зниження частоти обертання якоря визначається за формулою:

n% n0 nн 100% nн

41

і для двигунів з паралельним збудженням становить

Δn=(2÷10)%.

Для зміни напряму обертання якоря двигуна необхідно змінити напрям струму в обмотці якоря або в обмотці збудження. Це досягається зміною полярності напруги на затискачах двигуна.

Взаємодія струму провідників якоря та магнітного поля обмотки збудження викликає появу обертального моменту:

М=СМФІя,

де СМ – конструктивний коефіцієнт моменту.

Внаслідок дії цього моменту якір двигуна обертається. Найбільшого значення обертальний момент досягає при максимальному магнітному потоці, який забезпечується нульовим значенням опору регулювального реостата.

Властивості двигуна постійного струму паралельного збудження визначаються механічною характеристикою n=f(M) (рисунок 4.1,а) та робочими характеристиками:

n=f 1(P2); M= f 2(P2); Iя= f 3(P2); P1= f 4(P2); η=f5(P2), які знімають при U=Uн=const і Iз=const. Робочі характеристики

Рисунок 4.1 – Механічна (а) і робочі (б) характеристики двигуна постійного струму паралельного збудження

42

Опис лабораторної установки

Об’єктом дослідження служить двигун постійного струму паралельного збудження, який живиться від мережі постійного струму через автоматичний двополюсний вимикач SF1 (рисунок 4.2).

В колах двигуна ввімкнений пусковий Rп і регулювальний Rр реостати, а також вимірювальні прилади: PA1, PA2, PV1. Частота обертання вала двигуна вимірюється тахометром, який на схемі дослідження не зображений. Навантаженням двигуна постійного струму служать обмотки трифазного асинхронного двигуна (АД) з короткозамкнутим ротором та реостат навантаження Rнав, які з’єднані послідовно. Потужність навантаження визначається за показами вимірювальних приладів PA3 i PV2 в колі навантаження.

43

+ -

SF1

PV2

SA1

SF1

+-

Рисунок 4.2 – Схема дослідження двигуна постійного струму паралельного збудження

44

Програма роботи

1 Зібрати електричну схему, приведену на рисунку 4.2. Ввести повністю пусковий реостат Rп (опір максимальний), а регулювальний реостат Rр в колі збудження виведений (опір мінімальний). Замкнути вимикач SF1 і при зростанні частоти обертання якоря поступово вивести пусковий реостат Rп (опір мінімальний).

2 Дослідити вплив напруги на затискачах якоря Я1Я2 двигуна на частоту його обертання. Для цього необхідно пусковим реостатом Rп встановлювати різні значення напруги на затискачах якоря і тахометром фіксувати частоту обертання валу двигуна. Впродовж всього досліду з допомогою регулювального реостата Rр підтримувати сталий струм збудження: Iз≈Ізн, де Ізн – номінальне значення струму збудження. Результати досліду записати в таблицю 4.1.

Таблиця 4.1 – Залежність частоти обертання від напруги

3 Дослідити вплив струму збудження на частоту обертання якоря двигуна. Для цього необхідно регулювальним реостатом Rр встановлювати різні значення струму збудження і тахометром фіксувати відповідні частоти обертання валу двигуна. Впродовж усього досліду з допомогою пускового реостата Rп підтримувати на затискачах якоря двигуна сталу напругу: Uя=Uян (Uян – номінальна напруга на затискачах якоря двигуна). Результати досліду записати в таблицю 4.2.

45

Таблиця 4.2 – Залежність частоти обертання від струму збудження

4 Дослідити двигун в режимі навантаження. Встановити реостат Rнав в положення, при якому його опір максимальний. Замкнути однополюсний вимикач SA1 і реостатами Rп та Rр встановити номінальну напругу Uн двигуна і номінальний струм збудження Iзн. Покази приладів записати в таблицю 4.3. Змінювати навантаження двигуна постійного струму реостатом Rнав (6÷7 дослідів) , при цьому для кожного досліду з допомогою реостатів Rп і Rр підтримувати сталими номінальну напругу Uн та номінальний струм збудження Ізн. Покази приладів записати в таблицю 4.3.

Таблиця 4.3 – Результати досліджень і розрахунків в режимі навантаження

Обробка результатів дослідів

1 Побудувати залежності частоти обертання якоря двигуна n від напруги Uя та струму Із:

n=f1(Uя) при Із=const; n= f 2(Iз) при Uя=const.

2 Розрахувати для всіх дослідів п.4 і записати в таблицю

4.3наступні величини:

-потужність, яку споживає двигун

P1=U(Iя+Iз),

де U – напруга живлення двигуна (PV1); - потужність на валу двигуна

P2=Uнав·Iнав,

де Uнав – напруга навантаження (PV2); Інав – струм навантаження (PA3). - момент на валу двигуна

M 9550 P2 ;

- коефіцієнт корисної дії двигуна

P2 .

P1

3 Використовуючи дані з таблиці 4.3 побудувати в масштабі графіки механічної та робочих характеристик двигуна постійного струму паралельного збудження.

4 Зробити висновки з проведеної роботи.

47

Контрольні запитання

1 Будова двигуна постійного струму

2 Принцип дії двигунів постійного струму

3 Призначення пускового реостата

4 Способи регулювання частоти обертання валу двигуна паралельного збудження

5 Як змінити напрям обертання валу двигуна?

6 Механічна характеристика двигуна постійного струму паралельного збудження

7 Робочі характеристики двигуна постійного струму паралельного збудження

8 Як визначається напруга, прикладена до якоря двигуна? 9 Як визначається струм в обмотці якоря?

10 Як визначається частота обертання якоря двигуна?

48

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 5

ДОСЛІДЖЕННЯ СПОЖИВАННЯ РЕАКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ АСИНХРОННИМ ДВИГУНОМ З КОРОТКОЗАМКНУТИМ РОТОРОМ

Мета роботи

1 Освоїти методику визначення залежностей споживання активних і реактивних потужностей від навантаження та напруги трифазним асинхронним двигуном з короткозамкнутим ротором .

2 Експериментально дослідити способи зниження споживання реактивної потужності асинхронним двигуном.

3 Згідно дослідних даних побудувати залежності споживання активної та реактивної потужностей, струму та коефіцієнта потужності двигуна від навантаження на валу та напруги на йогозатискачах.

Основні теоретичні положення

Електротехнічні установки створюють в мережах, що живлять їх, активні і реактивні навантаження. Приймачі, що мають індуктивний характер навантаження – асинхронні двигуни, трансформатори, повітряні лінії – вважають споживачами реактивної енергії, а приймачі, що мають ємнісний характер, – статичні конденсатори, перезбуджені синхронні машини, кабельні лінії – генераторами реактивної енергії. Відповідно до цього перші приймачі характеризуються додатньою реактивною потужністю Q, а другі – від’ємною.

49

Реактивною потужністю Q прийнято називати добуток напруги U на навантаженні, струму I, що протікає в ньому, на синус кута φ між ними:

Q = UІsinφ.

Реактивна потужність вимірюється у «вольт–амперах реактивних» – скорочено «ВАр». Реактивна потужність пропорційна середньому за чверть періода значенню енергії, яка створює змінну складову електричного і магнітного полів ємності та індуктивності. За один період змінного струму ця енергія двічі передається джерелом живлення у коло і двічі повертається назад. Вона пов’язана зі зворотними процесами обміну електричною енергією між індуктивними та ємнісними елементами (або між реактивними споживачами та генераторами). Реактивна потужність витрачається на створення магнітного потоку в апаратах і машинах. Обмін реактивною потужністю між приймачами та генераторами призводить до додаткових втрат енергії в системі електропостачання, тому зниження споживання реактивної потужності є актуальною задачею, рішення якої дає значний техніко–економічний ефект.

Мірою співвідношення між активною і реактивною потужностями є коефіцієнт потужності cos – відношення

активної потужності Р до повної S

де S=UI–повна потужність, яка вимірюється в вольт–амперах (ВА). Коефіцієнт потужності показує, яку частину повної потужності складає активна потужність. Значення коефіцієнта потужності залежить від характеру опору приймачів, їх коефіцієнта завантаження та значень напруги на затискачах споживачів. Так, у асинхронних двигунах в залежності від їх

50