Литература

1. Касаткин А. С., Немцов М. В. Электроника. — М.: Энергоатомиздат, 1983, с. 166—170, 173—182.

2. Борисов Ю. М., Липатов Д- Н., Зорин Ю. Н. Электротехника.—М.: Энергоатомиздат, 1985, с. 301—318, 320—321, 329—330.

3. Иванов И. И., Равдоник В. С. Электротехника. М.: Высш. шк., 1984, с. 135—137, 143—145, 151 — 152, 155—161.

Лабораторная работа № 26 исследование двигателя постоянного тока параллельного (шунтового) возбуждения

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1. Изучение устройства и принципа действия двигателей постоянного тока;

2. ознакомление с методами пуска, регулирования частоты вращения и реверсирования двигателей;

3. исследование свойств двигателей путем снятия, построения и анализа рабочих и механических характеристик двигателей;

4. развитие навыков чтения электрических схем.

Краткие теоретические сведения

Пуск двигателя постоянного тока

1. Прямой пуск

Ток в обмотке якоря при работе двигателя равен

I_я=(U-E)/R_я

При пуске двигателя в первый момент частота вращения якоря n равна нулю, и э.д.с., индуктируемая в якоре, также равна нулю. Если двигатель включить в сеть без добавочного сопротивления в цепи якоря, то пусковой ток будет равен

I_я=U/R_я

А так как сопротивление якоря обычно невелико, то пусковой ток будет очень большим и может значительно превышать номинальный ток, что очень опасно для двигателя.

2. Пуск с пусковым реостатом.

Для уменьшения пускового тока в цепь якоря включают пусковой реостат ПР, сопротивление которого должно быть таким, чтобы ток двигателя не превышал (1,5÷2) I_ном.

Величина тока в якоре по мере разгона двигателя будет уменьшаться за счет возникновения противо э.д.с. Ток в якоре в период разгона определяется по формуле

I_я=(U-E)/(R_я+R_пр)

где R_пр – сопротивление пускового реостата ПР.

С увеличением частоты вращения двигателя пусковой реостат ПР постепенно выводится. Пуск заканчивается полным выключением сопротивления пускового реостата. Оставлять пусковой реостат невьведенным хоти бы частично недопустимо, так как он рассчитай на непродолжительное включение и при длительной нагрузке может перегореть.

3. В лабораторной работе применяется схема пуска при понижении U (автотрансформаторный пуск).

Содержание и порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с устройством и принципом действия испытуемого двигателя, используя для этого макет двигателя в разрезе. Записать его паспортные данные, указанные на заводском щитке.

2. Подобрать измерительные приборы и аппараты в соответствии с номинальными данными машины и схемой установки. Записать технические данные приборов.

3. Собрать схему лабораторной установки (рис. б) и дать проверить ее преподавателю.

4. Вывести полностью добавочный регулировочный реостат РР в цепи якоря двигателя.

5. Пустить двигатель в ход без нагрузки с помощью автотрансформатора.

6. Снять рабочие характеристики двигателя:

n = f(P₂); M =f(P₂); η=f(P₂); при U=const и I_в=const,

где п – частота вращения двигателя;

М – вращающий момент на валу двигателя;

η – КПД двигателя.

Для этого:

а) пустить двигатель в ход без нагрузки;

б) показания всех приборов записать в табл. 1

в) нагружать двигатель с помощью генератора постоянного тока, включая выключатели S1..S6. Показания приборов записать в табл. 1. Для каждого опыта определить частоту вращения якоря.

Таблица 1 Рабочие характеристики двигателя

№ п/п

Опытные данные

Расчетные данные

для двигателя

для генератора

U

Iя

Iв

n

Uг

Iг

I

P1

Pг

P2

M

η

В

А

мА

мин -1

В

А

А

Вт

Вт

Вт

Нм

-

1 . . . 7

7. Снять механические характеристики двигателя

п=f (M) при U=const и (R_я+R_р)=const,

где R_р – сопротивление регулировочного реостата РР в цепи якоря;

а) естественная механическая характеристика двигателя строится по данным табл.1;

б) для снятия искусственной механической характеристики необходимо в цепь якоря двигателя ввести добавочный реостат РР, нагружать двигатель, включая выключатели S1..S6, и записать показания приборов в табл. 2.

Таблица 2 Искусственная механическая характеристика двигателя

№ п/п

Опытные данные

Расчетные данные

для двигателя

для генератора

U

Iя

Iв

n

Uг

Iг

I

P1

Pг

P2

M

η

В

А

мА

мин -1

В

А

А

Вт

Вт

Вт

Нм

-

1 . 7

8. Снять регулировочную характеристику

n = f(I_в) при U=const, M=M₀,

(где M_o – вращающий момент двигателя в режиме холостого хода).

Для этого произвести пуск двигателя без нагрузки. Добавочный реостат в цепи якоря РР должен быть выведен – R_p=0. Убедиться в том, что реостат РВ в цепи возбуждения тоже полностью выведен, то есть ток возбуждения имеет максимальное значение. Далее, уменьшая ток возбуждения через равные промежутки шкалы миллиамперметра путем введения реостата РВ, снять зависимость n=f(I_в). Опытные данные занести в таблицу 3.

Таблица 3 Регулировочная характеристика двигателя

№ п/п	U	Iя	Iв	n
	В	А	мА	мин -1
1
2
3
4
5

9. Снять регулировочную характеристику I_в=f(Iя) при U= const, n=const и R_p=0.

Для этого:

а) пустить двигатель в ход без нагрузки и записать показания всех приборов в таблицу 4;

б) нагружать двигатель при помощи генератора постоянного тока, включая выключатели S1..S6. Для каждой нагрузки посредством реостата РВ уменьшать ток возбуждения таким образом, чтобы восстанавливалась начальная частота вращения, с которой двигатель вращался без нагрузки. Показания приборов записать в табл. 4.

Таблица 4 Регулировочная характеристика двигателя

№ п/п	U	Iя	Iв	n
	В	А	мА	мин -1
1 . . 5

10. Составить отчет требуемой формы по выполненной работе, в котором отразить следующие графические зависимости:

а) по данным табл. 1 построить на одном рисунке рабочие характеристики двигателя

n = f(P₂); M = f(P₂); η = f(P₂) при U = const и I_в= const;

б) по данным табл. 1 и 2 построить на одном рисунке естественную и искусственную механические характеристики двигателя

n = f(M) при U = const и Rp = 0; n = f(M) при U=const, (R_я+R_р)=const;

в) по данным табл. 3 построить регулировочную характеристику двигателя

n=f(I_в) при U=const;

г) по данным табл. 4 построить регулировочную характеристику двигателя

I_я=f(I_я) при U=const, n=const и R_p=0

д) объяснить письменно причины изменения всех величин, изображенных на графиках.

ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

Расчет величин в табл. 1 и 2 производится по следующим формулам:

1. Ток, потребляемый двигателем из сети

I=I_я+I_в

где I_я – ток якоря двигателя;

I_в – ток возбуждения двигателя.

2. Мощность, потребляемая двигателем из сети (подведенная к двигателю)

P₁=U(I_я+I_в)=U I , Вт,

где U – напряжение на зажимах двигателя.

4. КПД двигателя (по этой формуле можно определить η, если генератор и двигатель однотипны и имеют одинаковую мощность).

5. Полезная мощность на валу двигателя

P₂ = P₁-η.

6. Полезный момент на валу двигателя

М = 9550 *P₂/n , Н-м,

где P₂ – мощность в кВт.

п — частота вращения двигателя, 1/мин.