ДОСЛІДЖЕННЯ ДВИГУНА ПОСТІЙНОГО СТРУМУ З НЕЗАЛЕЖНИМ ЗБУДЖЕННЯМ

3.1. Мета роботи

3.1.1. Вивчити пристрій двигуна постійного струму. Записати паспортні дані двигуна.

3.1.2. Випробувати двигун методом генератора навантаження, отримати його механічну і робочі характеристики.

3.1.3. Засвоїти способи регулювання частоти обертання двигуна.

3.1.4. Дослідити регулювальні властивості двигуна.

 

3.2. Основні теоретичні положення

 Двигун постійного струму (ДПС) складається з:

- нерухомої частини – статора;

- частини, що обертається - якоря.

Статор - порожнистий сталевий циліндр, на внутрішній поверхні якого укріплено парне число головних полюсів з обмотками збудження постійного струму. Якщо обмотки збудження отримують живлення від стороннього джерела електричної енергії постійної напруги, двигун називають двигуном незалежного збудження.

Якір - циліндр на валу машини з пакету тонких листів електротехнічної сталі з пазами, заповненими обмоткою, приєднаною до колекторних пластин, на які накладається система щіток.

Аналіз режимів роботи двигуна можна провести на базі основних рівнянь, що описують його роботу:

U = Ея + IяRя;

Ея = СеФ n;

М = СмФIя,

 

де U - напруга живлення двигуна;

Ея – проти - е.р.с., яка індуктується в обмотці якоря;

Iя - струм якоря;

Rя - опір обмотки якоря;

Се - конструктивна постійна двигуна,

N 

Се = ------;

60а

 

- число пар головних полюсів двигуна;

N - число активних провідників якоря;

а- число паралельних гілок обмотки якоря;

п - частота обертання якоря;

М - електромагнітний момент двигуна;

См – постійна моменту двигуна,

 

N

См = -----;

2πа

Ф – магнітний потік обмотки збудження.

З першого рівняння легко визначити струм якоря

 

U - Ея

Iя = --------;

Rя

 

У початковий момент пуску, коли n = 0 і відповідно до рівняння

Ея = СеФп = 0, струм якоря в режимі пуску дорівнює:

U

Iяп = ------,

Rя

 

і т.к. і оскільки опір якірного ланцюга малий, струм Iяп досягає небезпечної для двигуна величини, тому силові двигуни постійного струму запускають за допомогою пускового реостата, який обмежує пусковий струм до безпечного значення (зазвичай до (2,5...3) Iян). І лише у міру розгону двигуна, що супроводжується збільшенням Ея, опір пускового реостату зменшується до 0.

                             U

                   Iяп = -------;

                         Rя + Rд

Для забезпечення по можливості швидкого пуску при обмеженому струмі якоря, струм збудження при пуску роблять максимальним, повністю виводячи регулювальний реостат в ланцюзі збудження двигуна.

З виразу для електромагнітного моменту витікає, що для зміни напряму обертання існують два способи:

- змінити напрям струму якоря, не змінюючи напрям струму збудження;

- змінити напрям струму збудження, не змінюючи напрям струму якоря.

Основні характеристики двигуна - механічна, регулювальна і робочі.

Рівняння механічної характеристики:

U   (Rя + Rд)

n = ------- - ------------- М.

Се Ф  Се См Ф²

 

Механічна характеристика двигуна постійного струму з незалежним збудженням:

          Рн

Мн = 9,55 ------;

          n_Н

U

 n₀ = ------.

СеФ

З рівняння механічної характеристики випливає що, регулювати частоту обертання ДПС можливо зміною напруги живлення, зміною струму збудження і зміною величини додаткового опору в колі якоря.

Регулювання частоти обертання якоря зміною величини додаткового опору Rд в ланцюзі якоря не економічно із-за значних теплових втрат в цьому ж резисторі. Краще регулювати частоту обертання якоря зміною напруги U на обмотці якоря або зміною магнітного потоку двигуна, змінюючи струм збудження.

Регулювальні властивості двигуна зазвичай характеризуються регулювальною характеристикою n₀ = f(Iв) або Iя = f(Iв) при U = Uн і постійному навантаженню на валу двигуна, зокрема в режимі неробочого руху.

Потужність Р₁, яка споживається двигуном з електричної мережі обчислюють за формулою:

Р₁ = U (Iя + Iв).

Потужність Р₂ на валу двигуна визначають методом генератора навантажувального генератора, з’єднаного з досліджуваним двигуном муфтою.

Вимірюючи потужність генератора

Ро = Uо Iо,

що працює при напрузі Uо і струмі Iо, і знаючи його к.к.д. для різних навантажень, тобто залежність h (Ро), знаходять потужність на валу двигуна так:

Ро

Р₂ = -------.

h

 

Момент двигуна визначається так:

 

         Р₂

М = 9,55 -----;

        n

Ккд двигуна визначають:

     Р₂

h _дв = -------.

   Р₁

     Робочими характеристиками є характеристики:

n(Р₂); М(Р₂), Iя(Р₂), h (Р₂),

 

які отримують при напрузі Uн = const і Iв = const. (рис.3.4).

 

 

3.3. План роботи

 

3.3.1. Дослідження робочих характеристик двигуна М3 (рис.3.1.)

Встановити перемикачі R3, R2 в позицію ”1”, перемичку П3. Для навантаження двигуна використовується генератор М2, який навантажується резистором R1.

УВАГА! Перед початком роботи переконайтеся що всі галетні перемикачі Латрів (Т1, Т1.1, Т1.3) встановлені в поз.“0”. При роботі з однофазними Латром Т1.1 і Т1.3 не допускається одночасне використання трифазного Латра Т1.

Вмикайте стенд тумблером “Мережа”. Вмикайте живлення обмотки збудження двигуна тумблером S7. Вмикайте ЛАТР Т1.3 тумблером S5. Збільшуючи напругу на якорі двигуна (контролюється приладом V4) встановити його швидкість обертання біля 3000об/мин. Включити ЛАТР Т1.1 тумблером S6, збільшуючи напругу в    обмотці збудження генератора, довести напругу на якорі генератора (прилад V3) до 60-75 В. Провести вимірювання при цьому значення Uo і Io=0.

Рис. 3.1.

 

Встановити перемичку П1. Далі змінюючи опір навантаження R1 від поз.11 до поз.1, провести вимірювання і записати дані в табл. 3.1.:

- струм двигуна М3 (прилад А3);

- частоту обертання n (прилад n);

- напруга на якорі двигуна М3 (прилад V4);

- напруга на генераторі М2 (прилад V3);

- струм генератора М2 (прилад А2).

 

                                               Таблиця 3.1

 

Виміри						Обчислення
Двигун			Генератор
U, B	Iя дв,А	n,об/хв		Uо,В	Iо,А	Р1,Вт	Р2,Вт	hдв	М,Нм	Рг,Вт

 

3.3.2. Зняття регулювальної характеристики двигуна:

Iв = f(Iя), при n = const; U = const.

Встановити на схемі R2 в поз.1 (рис. 3.1.). При тих же положеннях перемикачів Латрів Т1.1, Т1.3, перемичка П3 – встановлена, П1 – відсутній, знов включити в тій же послідовності тумблери. Провести вимірювання, відзначити величину швидкості. Прибрати перемичку П3. Зменшити струм збудження двигуна до 80мА, при цьому швидкість збільшиться. Встановити перемичку П1 і змінюючи R1 від поз.11 до поз.1 (R1 – зменшується) знизити швидкість приблизно до колишнього значення. Знов зменшити струм збудження резистором R2, і зменшуючи R1 повернуться до колишньої швидкості. Вимірювання провести при струмах збудження біля 60 мА, 40 мА і запишіть в табл. 3.2. вимірювальні параметри:

- струм якоря двигуна;

- струм збудження двигуна.

                                                 Таблиця 3.2

 

	Номер досліду
	1	2	3	4	5	6
Струм якоря Iя, А
Струм збудження Iв, А

 

3.3.3. Дослідження можливості регулювання частоти обертання двигуна, вимірюванням струму збудження: n = f(Iв) при Uн = const .

В схемі рис. 3.1. перемикачі П1 та П3 – відсутні. R2 в поз.1, змінюючи величину опору R2 від поз.1 до поз.11, записати в табл. 3.3.вимірювані величини:

- частоту обертання двигуна;

- струм збудження двигуна;

- струм якоря двигуна.

Для цього провести включення роботи як і в попередніх дослідах. Резистором R2 послідовно отримати значень струму збудження близько 100, 80, 60 мА. При цьому заміряти швидкість і струм якоря.

 

3.4. Обробка результатів лабораторної роботи

                                           Таблиця 3.3

 

	Номер опиту
	1	2	3	4	5	6
Струм якоря Iя, А
Частота обертання n, об/хв
Струм збудження Iв, А

 

3.4.1. Зробити необхідні розрахунки для побудови робочих характеристик двигуна.

3.4.2. Побудувати механічну характеристику двигуна

 

М = f (n)

при Rд = 0.

 

3.4.3. Побудувати робочі характеристики двигуна.

3.4.4. Побудувати регулювальну характеристику двигуна.

 

3.5. Контрольні питання

3.5.1. Охарактеризувати пристрій ДПС.

3.5.2. Охарактеризувати принцип роботи ДПС.

3.5.3. Охарактеризувати пусковий реостат?

3.5.4. Охарактеризувати способи регулювання частоти обертання ДПС.

3.5.5. Що називається механічною характеристикою ДПС?

3.5.6. Пояснити регулювальну характеристику ДПС.

3.5.7. Пояснити робочі характеристики ДПС.

3.5.8. Як визначається корисна потужність на валу двигуна?

 

4. ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4

 

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться: