Вопросы для самопроверки

1. Какие способы возбуждения применяют в генераторах постоянного тока?

2. Что называется реакцией якоря?

3. Как можно уменьшить влияние реакции якоря?

4. Какие типы якорных обмоток применяют в конструкции генераторов?

5. Почему с ростом тока якоря напряжение на зажимах генератора уменьшается?

6. Какие условия необходимо выполнять для самовозбуждения генераторов?

7. Определение основных характеристик генератора; холостого хода; внешней; регулировочной?

Лабораторная работа № 2

Исследование двигателей постоянного тока независимого возбуждения

Цель работы:

1. Ознакомиться с конструкцией электродвигателя постоянного тока и принципом его работы.

2. Изучить способ пуска, регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока.

3. Научиться снимать рабочие, механические и регулировочную характеристики двигателя.

Теоретическое введение

Двигатели постоянного тока нашли широкое применение в электроприводах, где требуется плавное регулирование скорости вращения в большом диапазоне.

При работе двигателя его якорь вращается в магнитном поле, в обмотке якоря при этом наводится ЭДС Е направленная против приложенного напряжения U:

, (1)

где: С_е – конструктивная постоянная данного двигателя; Ф– магнитный поток в воздушном зазоре, Вб; n–частота вращения.

В соответствии со вторым законом Кирхгофа

, (2)

где: R_а – сопротивление цепи якоря, Ом; I_а – ток якоря, А.

Из формулы (2) следует, что

, (3)

В первый момент пуска двигателя якорь неподвижен (n = 0), следовательноЕ = 0 и начальный пусковой ток якоря определяется формулой . Так как сопротивление якорной цепи R_аотносительно мало, то начальный пусковой ток получается очень большим, превышающий номинальный ток в 10 – 50 раз в двигателях среднем и большой мощности. Большой пусковой ток приводит к ряду нежелательных последствий. Для ограничения пускового тока при реостатном пуске на время пуска последовательно с обмоткой якоря включается пусковой реостат, сопротивление которого подбирают так, чтобы кратность пускового тока составляла 1,5 – 2 или плавно увеличивают напряжение на якоре. Из формулы (1) и (2) легко получить уравнение скоростной характеристики:

, (4)

У шунтового двигателя ток возбуждения I_В а, следовательно, магнитный поток, если не учитывать влияние реакции якоря, остается неизменным при любой нагрузке. Внутреннее падение напряжения I_а·R_a незначительно по сравнению с напряжением U сети (около 5% при номинальной нагрузке). Отсюда следует, что скорость вращения изменяется мало при изменениях нагрузки и двигатель имеет жесткие механические характеристики.

О рабочих свойствах двигателя судят по его рабочим характеристикам, которые представляют собой зависимости скорости вращения n, вращающего момента на валу М₂, потребляемой из сети мощности Р₁ и КПД от мощности на валу Р₂ при неизменном напряжении сети U и неизменном токе возбуждения I_В.

Из формулы (4) видно, что регулировать скорость вращения можно тремя способами:

1) изменением подводимого к цепи якоря напряжения U;

2) изменением сопротивления цепи якоря за счет введения дополнительного сопротивления R_доб;

3) изменением магнитного потока Ф путём введения дополнительного сопротивления в цепь обмотки возбуждения или изменения напряжения в ОВ.