- •Работа № 1. Исследование механических характеристик двигателя постоянного тока независимого возбуждения при питании от сети.
- •1. Программа работы.
- •Подготовка к работе.
- •Экспериментальные исследования.
- •2. Расчет характеристик.
- •3. Экспериментальные исследования.
- •Общие положения.
- •Подготовка к работе
- •Включить автоматические выключатели ав1, ав2 и ав3 в силовом шкафу лаборатории.
- •Установить переключатель s1 на стенде №2 в положение 1 - «сеть-сеть».
- •4. Оформление отчёта и анализ полученных результатов.
- •Работа № 2. Исследование механических характеристик двигателя постоянного тока последовательного возбуждения при питании от сети
- •Программа работы.
- •Подготовка к работе.
- •Экспериментальные исследования.
- •Общие положения.
- •Подготовка к работе.
- •3.3 Снятие механических характеристик.
- •4. Оформление отчёта и анализ полученных результатов.
- •Работа № 4 Исследование механических характеристик асинхронного двигателя с фазным ротором при питании от сети.
- •Экспериментальные исследования.
- •3.1 Общие положения.
- •Подготовка к работе
- •Включить автоматические выключатели ав1, ав2 и ав3 в силовом шкафу лаборатории.
- •Установить переключатель s2 в положение 2 - «исследование механических характеристик».
- •3.3 Снятие механических характеристик
- •4. Оформление отчёта и анализ полученных результатов.
- •Работа №5. Исследование механических характеристик системы преобразователь частоты - асинхронный двигатель
- •2. Механические характеристики при частотном регулировании скорости.
- •3. Экспериментальные исследования.
- •3.1 Общие положения.
- •Подготовка к работе
- •Включить автоматические выключатели ав1 и ав2 в силовом шкафу лаборатории.
- •4. Оформление отчёта и анализ полученных результатов.
Работа № 1. Исследование механических характеристик двигателя постоянного тока независимого возбуждения при питании от сети.
1. Программа работы.
Подготовка к работе.
Рассчитать и построить механические характеристики:
Естественную.
Искусственную при заданном ослабленном магнитном потоке Ф.
Искусственную при заданном добавочном сопротивлении в цепи якоря Rп.
Динамического торможения при заданном сопротивлении Rш.
Искусственную для схемы шунтирования якоря сопротивлением Rш и последовательном сопротивлении Rп тех же, что и в п. 1.1.3 и 1.1.4.
Экспериментальные исследования.
Осуществить пуск двигателя.
Снять механические характеристики, перечисленные в п. 1.1.1 1.1.5.
. Составление отчёта.
Отчет должен включать:
Принципиальную электрическую схему установки.
Паспортные данные машин.
Расчёты теоретических характеристик и таблицы с результатами экспериментальных исследований.
Графики теоретических и экспериментальных характеристик.
Анализ полученных результатов и выводы, которые должны включать оценку свойств двигателя по следующим показателям:
вид механической характеристики в зависимости от схемы включения двигателя и ее параметров;
жёсткости естественной и искусственных механических характеристик;
обоснование причин расхождения теоретических и экспериментальных характеристик.
2. Расчет характеристик.
Основной статической характеристикой двигателя является его механическая характеристика = f (М), которая для двигателя постоянного тока имеет вид:
, (1.1)
где U - напряжение якорной цепи, R - ее полное сопротивление, Ф - магнитный поток, См - конструктивная постоянная двигателя; и М - текущие значения скорости (рад/с) и момента (Нм).
В двигателях постоянного тока независимого возбуждения магнитный поток при отсутствии насыщения магнитной системы не зависит от нагрузки, т.е. СмФ = соnst. U и R для различных схем включения двигателя могут отличаться, но при изменении нагрузки остаются постоянными, т.е. U = const и R = const. Поэтому в координатах и М механическая характеристика (1.1) представляет собой прямую линию:
= 0 - С , (1.2)
где 0 = - скорость идеального холостого хода (М = 0), которая соответствует точке пересечения характеристики с осью ; С = - статическое падение скорости, обусловленное изменением нагрузки. Оно определяет наклон характеристики. Так как М является аргументом функции , то угол наклона характеристики зависит только от сомножителя . Если он постоянен, то падение скорости С пропорционально нагрузке М. В этом случае теоретическая механическая характеристика строится по двум точкам: 1) = 0, М = 0; 2) при произвольном значении момента М (обычно номинальном) и значении , рассчитанном по (1.1) или (1.2) для этого значения момента.
В двигателях постоянного тока:
М = сМФ IЯ . (1.3)
Ниже приводятся паспортные данные двигателей.
Двигатель постоянного тока независимого возбуждения - 4П0100S1
Номинальная механическая мощность, кВт - 0.55
Номинальная скорость вращения, об/мин - 1000
Номинальное напряжение питания якоря, В - 220
Номинальный ток якоря, А - 3.5
Номинальный ток возбуждения, А - 0.58
Полное сопротивление якоря при 75 град. С, Ом - 13.7
Вентильный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов - CFM71S
Номинальный момент, Нм - 5
Номинальный фазный ток, А - 2.2
Номинальное напряжение питания при соединении обмоток звездой, В - 380
Номинальная скорость вращения, об/мин – 2000
Расчет естественной механической характеристики производится по паспортным данным двигателя и уравнениям (1.1) или (1.2). Для этого необходимо предварительно рассчитать R и сМФ. При работе на естественной характеристике дополнительных сопротивлений в цепи якоря нет, поэтому R – это полное сопротивление якорной цепи двигателя. Величину сМФ оценивают с помощью кривой намагничивания двигателя, показанной на рис. 1.1. Построение естественной механической характеристики (линия 1 на рис. 1.3) производится по двум точкам: 1) 0, М = 0; 2) Н, МН.
Расчет искусственной механической характеристики при ослабленном магнитном потоке двигателя Ф. В отличие от естественной характеристики магнитный поток двигателя Ф ФН. Поэтому для определения 0, С и необходимо найти новое значение СМФ. Преподавателем задается значение тока возбуждения IВ IВН при котором должна сниматься характеристика и оценка СМФ осуществляется с помощью кривой намагничивания двигателя. Построение искусственной характеристики (линия 2 на рис. 1.3) производится по двум точкам:
1) 0 = , М = 0;
2) М = СМФIН , = 0 - .
Расчет искусственной механической характеристики при введении в цепь якоря добавочных сопротивлений ограничивается вычислением величины С. Так как скорость идеального холостого хода от сопротивления якорной цепи не зависит и характеристика снимается при номинальном магнитном потоке, то 0 будет такой же как на естественной характеристике. Статическое падение скорости С = , где R = RД + RП, и = 0 - С рассчитываются для заданного значения RП при М = МН. Искусственная механическая характеристика (линия 3 на рис. 1.3) строится по двум точкам: 1) М = 0, = 0; и 2) М = МН, = 0 - С. При значительной величине сопротивления RП скорость может стать отрицательной, что свидетельствует о переходе двигателя в режим торможения противовключением.
Расчёт механической характеристики в режиме динамического торможения ведут исходя из условия, что она проходит через начало координат, так как якорь отключен от сети и U = 0, т.е. при М = 0, = 0 = 0. Скорость во второй точке механической характеристики (линия 4 на рис. 1.3) определяется при М = МН по формуле = - С для сопротивления R = RД + RТ.
Расчёт искусственной механической характеристики при шунтировании якоря сопротивлением RШ и последовательном сопротивлении RП выполняют по формуле:
. (1.4)
Из (1.4) следует, что при такой схеме включения двигателя изменились обе составляющие выражения (1.2). Скорость идеального холостого хода рассчитывается по формуле: , а статическое падение скорости при М = МН – по формуле: . Величина скорости в этой точке равна: . Характеристика (линия 5 на рис. 1.3) строится по двум точкам: 1) M = 0, ; 2) М = МН, .