ЛАБЫ ВСЕ ПРИНЯТЫ / 6 лб
.pdf
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральноегосударственноеавтономноеобразовательноеучреждениевысшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙУНИВЕРСИТЕТ»
Инженерная школа энергетики (ИШЭ)
Отделение электроэнергетики и электротехники
«ИСЛЕДОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ»
ОТЧЁТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ 6
по дисциплине:
ЭМиА
Исполнитель: |
|
|
|
студенты |
5А06 |
Сергеев Алексей Сергеевич |
21.12.2022 |
|
|||
|
|
Арефьев Александр Владимирович |
|
Руководитель: |
|
|
|
К.т.н. доцент |
|
Бейерлейн Евгений Викторович |
|
Томск – 2022
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучить конструкцию и принцип действия двигателя параллельного возбуждения. Приобрести практические навыки экспериментального исследования характеристик двигателя.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
1. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК
Рабочими характеристиками двигателя параллельного возбуждения называют |
|||||||||
зависимости: I |
ад |
f Р |
; P |
f Р |
; M f Р |
; |
f Р |
; n f Р |
при |
|
2д |
1д |
2д |
2д |
д |
2д |
2д |
|
|
Uд Uдн , Iвд Iвдн .
Рис. 1 - Электрическая схема для исследования двигателя постоянного тока параллельного возбуждения
2
Рис. 2 - КПД нагрузочного генератора
Механическая характеристика двигателя параллельного возбуждения для опыта №2.
P2г Uг Iаг 225 ∙ 1,1 = 247,5 Вт.
Полезная мощность двигателя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
P |
Р |
Р |
|
|
/ |
|
247,5 |
= 294,6, Вт. |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
2д |
|
1г |
|
|
|
2г |
|
г |
0,84 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где г — КПД генератора определяют по рис. 2 , Р1г — потребляемая |
||||||||||||||||||||
мощность генератора, P2н 1 кВт — номинальная мощность генератора. |
||||||||||||||||||||
Потребляемая мощность двигателя |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
P |
U |
д |
I |
ад |
I |
вд |
|
220 ∙ (2,5 + 0,24) = 602,8, Вт. |
||||||||||||
1д |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
КПД двигателя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р2д |
|
|
294,6 |
= 0,49, о.е. |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
д |
|
|
Р1д |
602,8 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Полезный момент на валу двигателя |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
M |
|
9,55Р |
|
/ n |
9,55∙294,6 |
= 1,76, Н·м. |
|||||||||||||
|
2 |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2д |
|
|
|
|
|
1600 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
3
Электромагнитный момент холостого хода
M |
|
9,55 |
Р0 |
|
9,55∙272,8 |
= 1,58, Н·м. |
|
0 |
|
||||||
|
|||||||
|
|
n0 |
1650 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
где P0 — мощность, потребляемая двигателем на холостом ходу, n0 — частота вращения двигателя на холостом ходу.
Электромагнитный момент двигателя
M M 0 M 2 1,58 + 1,76 = 3,34, Н·м.
4
Таблица 1. Рабочие характеристики двигателя
опыта |
|
Опыт |
|
|
|
|
Расчет |
|
|
|||
Двигатель |
Генератор |
Генератор |
|
|
Двигатель |
|
||||||
|
|
|
|
|||||||||
№ |
Iад, |
n, |
Uг, |
Iаг, |
P2г, |
ηг, |
P1д, |
P2д, |
|
ηд, |
M2, |
M, |
А |
об/мин |
В |
А |
Вт |
о.е. |
Вт |
Вт |
|
о.е. |
Н·м |
Н·м |
|
|
|
|||||||||||
1 |
1 |
1650 |
250 |
0 |
0 |
0 |
272,8 |
0 |
|
0 |
0 |
1,58 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
2,5 |
1600 |
225 |
1,1 |
247,5 |
0,84 |
602,8 |
294,6 |
|
0,49 |
1,76 |
3,34 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
3 |
1590 |
220 |
1,6 |
352 |
0,82 |
712,8 |
429,3 |
|
0,60 |
2,58 |
4,16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
3,5 |
1570 |
215 |
1,9 |
408,5 |
0,815 |
822,8 |
501,2 |
|
0,61 |
3,05 |
4,63 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
4 |
1500 |
205 |
2,6 |
533 |
0,8 |
932,8 |
666,3 |
|
0,71 |
4,24 |
5,82 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание |
|
|
|
|
|
||
Uдн = 220 В,
M0 = 1,58 Н·м,
Iвд = 0.24 A
RД = 0
2. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
Механической характеристикой двигателя параллельного возбуждения называют зависимость n f (M ) , при Uд Uдн , Iвд Iвдн , RД const
Двигатель параллельного возбуждения имеет естественную и искусственные механические характеристики. Естественную механическую характеристику, ( RД 0 ) получают по табл. 1.
Искусственные механические характеристики получают при включении в цепь якоря разных по величине добавочных сопротивлений RД. Результаты опытов заносят в табл. 2. Естественная и искусственные характеристики построены в одних осях координат.
5
Таблица 2. Искусственные механические характеристики двигателя
опыта |
|
Опыт |
|
|
|
|
|
|
|
Расчет |
|
|
|
|
||
Двигатель |
Генератор |
Генератор |
|
|
Двигатель |
|
|
|||||||||
Iад, |
n, |
Uг, |
|
Iаг, |
P2г, |
ηг, |
P1д, |
|
P2д, |
ηд, |
|
M2, |
М |
|||
№ |
|
|
|
|||||||||||||
А |
об/мин |
В |
|
А |
|
Вт |
о.е. |
Вт |
|
Вт |
о.е. |
|
Н·м |
|
||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
1 |
1,2 |
1500 |
212 |
|
0 |
|
|
0 |
0 |
316,8 |
|
0 |
0 |
|
0 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
2,0 |
1350 |
180 |
|
0,9 |
|
|
162,0 |
0,8 |
492,8 |
|
192,9 |
0,4 |
|
1,4 |
3,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
2,2 |
1320 |
175 |
|
1 |
|
|
175,0 |
0,8 |
536,8 |
|
213,4 |
0,4 |
|
1,5 |
3,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
2,4 |
1290 |
173 |
|
1,1 |
|
|
190,3 |
0,8 |
580,8 |
|
233,5 |
0,4 |
|
1,7 |
3,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
2,6 |
1250 |
160 |
|
1,4 |
|
|
224,0 |
0,8 |
624,8 |
|
280,0 |
0,4 |
|
2,1 |
4,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
3,8 |
1100 |
130 |
|
2,6 |
|
|
338,0 |
0,8 |
888,8 |
|
433,3 |
0,5 |
|
3,8 |
5,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uдн = |
|
220 В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
M0 = |
|
2,02 Н·м |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Iвд = |
|
0,24 А |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
RД1 RД . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3. Искусственные механические характеристики получают при включении в цепь якоря разных по величине добавочных сопротивлений RД.
опыта |
|
Опыт |
|
|
|
Расчет |
|
|
|
|||
Двигатель |
Генератор |
Генератор |
|
Двигатель |
|
|
||||||
|
|
|
|
|||||||||
№ |
Iад, |
n, |
Uг, |
Iаг, |
P2г, |
ηг, |
P1д, |
P2д, |
ηд, |
M2, |
M, |
|
А |
об/мин |
В |
А |
Вт |
о.е. |
Вт |
Вт |
о.е. |
Н·м |
Н·м |
||
|
||||||||||||
1 |
1,0 |
1400 |
195 |
0 |
0 |
0 |
272,8 |
0 |
0 |
0 |
1,86 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
1,9 |
1200 |
160 |
0,8 |
128,0 |
0,84 |
470,8 |
152,38 |
0,32 |
1,21 |
3,07 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
2,2 |
1150 |
145 |
1,1 |
159,5 |
0,82 |
536,8 |
194,51 |
0,36 |
1,62 |
3,48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
2,6 |
1000 |
125 |
1,65 |
206,3 |
0,815 |
624,8 |
253,07 |
0,41 |
2,42 |
4,28 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
3 |
900 |
110 |
2,1 |
231,0 |
0,8 |
734,8 |
288,75 |
0,39 |
3,06 |
4,92 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
3,6 |
800 |
90 |
2,7 |
243,0 |
0,78 |
844,8 |
311,54 |
0,37 |
3,72 |
5,58 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание |
|
|
|
|
|
||
Uдн =220 В
M0 =1,86 Н·м
Iвд =0,24 А
RД2 RД1 .
6
3. ИССЛЕДОВАНИЕ СКОРОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
Скоростной характеристикой двигателя постоянного тока называется зависимость n f Iад , при Uд Uдн , Iвд const , RД 0 . Опыты проведены для
трех значений тока возбуждения: Iвд Iвн , Iвд 0,8Iвн , Iвд 1, 2Iвн . Скоростную характеристику при Iвд Iвн получают по табл. 1.
Для получения скоростных характеристик при токе возбуждения, отличающемся от номинального ( Iвд Iвн ), устанавливают нужное значение тока
возбуждения двигателя регулированием сопротивления резистора R1.
По результатам табл. 4 построены скоростные характеристики при различных токах возбуждения в одних осях координат.
Таблица 4. Скоростные характеристики двигателя
№ опыта |
Iад, А |
n, об/мин |
1 |
1,7 |
1900 |
|
|
|
2 |
2,6 |
1890 |
|
|
|
3 |
3 |
1860 |
|
|
|
4 |
3,5 |
1850 |
|
|
|
5 |
3,8 |
1810 |
|
|
|
6 |
4 |
1750 |
|
|
|
Примечание
Uд Uдн 220 В
Iвд 0,8Iвн 0,2 А
7
Таблица 5. Скоростные характеристики двигателя
№ опыта |
|
Iад, А |
|
n, об/мин |
|
1 |
|
1,3 |
|
1700 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2,5 |
|
1650 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
2,8 |
|
1620 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
3 |
|
1600 |
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
3,5 |
|
1570 |
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
4 |
|
1550 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание |
|
||
|
|
Uд Uдн 220 В |
|
||
|
|
Iвд Iвн 0,22 А |
|
||
|
|
Таблица 6. Скоростные характеристики двигателя |
|||
|
|
|
|
|
|
№ опыта |
|
Iад, А |
|
n, об/мин |
|
1 |
|
1,2 |
|
1500 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2,2 |
|
1450 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
2,3 |
|
1450 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
2,5 |
|
1420 |
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
2,8 |
|
1400 |
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
4 |
|
1350 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание |
|
||
|
|
Uд Uдн 220 В |
|
||
|
Iвд 1, 2Iвн |
0,35 А |
|
||
4. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕГУЛИРОВОЧНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
Двигатель параллельного возбуждения имеет регулировочные характеристики |
||||
двух видов: n f Iвд |
при Uд Uдн , |
М М0 ; |
Iвд f Iад |
при Uд Uдн , |
n nн const .
8
4.1. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕГУЛИРОВОЧНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Регулировочную характеристику Iвд f Iад получают в режиме нагрузки (
M M 0 ), |
обеспечивая n nн , |
Iн Iад 1,2Iн . По результатам табл. 7 построена |
|||||
регулировочная характеристика. |
|
|
|
|
|||
|
Таблица 7. Регулировочная характеристика двигателя вд = ( ) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ опыта |
Iвд, А |
|
n, об/мин |
|
|
|
|
|
1 |
0,35 |
|
1500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
0,3 |
|
1560 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
0,25 |
|
1650 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
0,2 |
|
1750 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
0,18 |
|
1900 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание |
|
|
|
|
|
|
|
Uд Uдн 220 В |
|
||
|
|
|
|
M0 = 1,58 Н·м, |
|
||
Таблица 8. Регулировочная характеристика двигателя вд = (ад)
№ опыта |
Iвд, А |
Iад, А |
1 |
0,3 |
1,2 |
|
|
|
2 |
0,25 |
2,5 |
|
|
|
3 |
0,22 |
4,6 |
|
|
|
Примечание
Uд Uдн 220 В
n nн 1500 об/мин
9
АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
Рис. 3 Зависимость тока возбуждения от полезной мощности
Зависимость выходит не из начала координат, так как двигатель в режиме холостого хода (P2 = 0) потребляет из сети ток холостого хода I0, который идет на перекрытие механических, магнитных потерь и потерь в стали.
Рис. 4 Зависимость потребляемой мощности от полезной
С увеличением полезной мощности увеличивается значение тока двигателя, пропорционально току растет потребляемая мощность из сети. С ростом полезной
10