ИСПЫТАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА

Стр 1 из 7Следующая ⇒

Кафедра электромеханики

ИСПЫТАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА

Методические указания

К выполнению лабораторных работ

Иваново 2008

Составители: Ю.Б. КАЗАКОВ

А.И. ТИХОНОВ

Редактор В.П. ШИШКИН

Методические указания предназначены для студентов, выполняющих лабораторные работы по электрическим машинам постоянного тока в рамках дисциплин «Электромеханика», «Электрические машины», «Электротехника».

Приведены схемы и программы испытаний генераторов и двигателей постоянного тока с разными типами возбуждения, методы снятия характеристик, их виды, контрольные вопросы при подготовке к отчетам.

Рецензент

кафедра электромеханики Ивановского государственного энергетического университета

ИСПЫТАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА

Электронным мультиметром

Для измерения электрических величин (тока, напряжения и омического сопротивления) используется мультиметр. До его подключения к цепи необходимо выполнить следующие операции:

- установить род тока (постоянный/переменный);

- выбрать диапазон измерений соответственно ожидаемому результату измерений;

- правильно подсоединить зажимы мультиметра к измеряемой цепи (рис. В2 – рис. В4).

Рис. В2. Присоединение мультиметра (как вольтметра) для измерения напряжения

Указания по сборке схемы эксперимента

· Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.

· Соберите электрическую схему соединений тепловой защиты машины переменного тока.

· Соедините гнезда защитного заземления " " устройств, используемых в эксперименте, с гнездом " РЕ" трехфазного источника питания G1.

· Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.

· Переключатели режима работы источника G2, возбудителя G3 и выключателей А6 и А8 установите в положение " РУЧН.".

· В трехфазной трансформаторной группе А2 установите номинальное напряжение вторичных обмоток равным 230 В.

· Установите в каждой фазе реостата А3 сопротивление 8 Ом.

Пуск синхронного двигателя

· Включите выключатель «СЕТЬ» выключателей А6 и А8, блока мультиметров Р1, указателя частоты вращения Р3.

· Активизируйте мультиметры блока Р1.

· Включите выключатель А8 кнопкой «ВКЛ».

· Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся лампочки.

· Включите выключатель «СЕТЬ» возбудителя G3 и, вращая его регулировочную рукоятку, установите напряжение 20 В.

· Включите выключатель А6 кнопкой «ВКЛ». При этом двигатель М1 должен начать вращаться.

· Нажмите кнопку " ВКЛ." возбудителя G3. Двигатель М1 при этом должен перейти в синхронный режим работы с сетью.

· Отключите выключатель А8 кнопкой «ОТКЛ».

Нагрузочные характеристики

Нагрузочная характеристика представляет собой зависимость напряжения генератора от тока возбуждения при постоянном нагрузочном токе и постоянной частоте вращения: U = f (i_в) при I = пост., n = n_н.

Нагрузочные характеристики снимаются при независимом возбуждении (рис. 1.2):

· Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений (рис. 1.2).

· Регулировочные рукоятки источника G2 и возбудителя G3 поверните против часовой стрелки до упора.

· Регулировочные рукоятки активной нагрузки А10 установите в положение " 0"

· Пустите синхронный двигатель.

· включите выключатель " СЕТЬ" и нажмите кнопку " ВКЛ" источника G2.

· Установите путем регулирования тока возбуждения I_внапряжение U якорной обмотки генератора M2, равным, например, 140 В.

· Меняя положение регулировочных рукояток активной нагрузки А10 и поддерживая путем регулирования тока возбуждения I_в ток I якорной обмотки неизменным и равным, например, 0, 15 А, изменяйте напряжение U якорной обмотки генератора M2 и заносите значения тока в цепи возбуждения I_в и напряжения на нагрузке U в табл. 1.2.

Таблица 1.2. Нагрузочная характеристика

U = f (i_в) при I = А = пост., n = n_н.

U, В	i_в, А

По опытным данным на одном рисунке строятся нагрузочные характеристики и расчетная характеристика холостого хода. Примерный вид характеристик показан на рис. 1.6.

При независимом возбуждении вследствие, возникающих при нагрузке генератора падения напряжения в сопротивлении цепи якоря и размагничивающего действия реакции якоря, нагрузочная характеристика располагается ниже характеристики холостого хода

При смешанном возбуждении со встречным включением обмоток параллельного и последовательного возбуждений нагрузочная характеристика располагается еще ниже, что вызвано размагничивающим влиянием последовательной обмотки возбуждения. При смешанном возбуждении с согласным включением обмоток параллельного и последовательного возбуждений нагрузочная характеристика может располагаться даже выше характеристики холостого ход, что вызвано подмагничивающим влиянием последовательной обмотки возбуждения.

Размагничивающее действие реакции якоря можно определить по характеристикам холостого хода и нагрузочной, если построить характеристический треугольник.

В одних координатных осях (рис. 1.7) строится характеристика холостого хода (1) и нагрузочная характеристика (2) для номинального тока генератора независимого возбуждения. Отмечаем отрезок |АА’| равный U_н, определяем ток возбуждения i_ВН = |ОА’|, соответствующий номинальному режиму. Отложив отрезок |АВ|, равный суммарному падению напряжения в цепи якоря I_НR_я, можно получить ЭДС генератора при номинальной нагрузке |А’В|. Здесь I_НR_я – включает в себя падение напряжения в сопротивлениях обмоток якоря и добавочных полюсов, последовательной обмотки возбуждения, компенсационной обмотки и в переходном сопротивлении щеточных контактов. Из точки В проводится отрезок ВС до пересечения с характеристикой холостого хода и определяется ток возбуждения i_ВХХ= |ОС’|, при котором на холостом ходу в якоре индуктируется ЭДС такой же величины. Отрезок |С’А’| = |СB| в масштабе тока возбуждения представляет размагничивающее действие реакции якоря.

Треугольник АВС (катет |АВ| соответствует падению напряжения в якорной цепи, а |ВС| – размагничивающей реакции якоря) является характеристическим треугольником генератора при номинальном напряжении и номинальном токе якоря.

Внешние характеристики

Внешняя характеристика представляет зависимость напряжения на зажимах генератора от тока нагрузки при постоянном сопротивлении цепи возбуждения и постоянной частоте вращения: U = f (I), R_в = пост. и n = n_н = пост.

Внешние характеристики в лабораторной работе могут быть сняты при независимом (рис. 1.2) и параллельном (рис. 1.3) возбуждениях.

В генераторе независимого возбуждения напряжениена зажимах цепи возбуждения предполагается постоянным и так как R_в= пост., то ток возбуждения остается неизменным. Таким образом, внешняя характеристика в этом случае снимается при постоянном токе возбуждения.

В генераторах с самовозбуждением (с параллельным или смешанным возбуждениями) при постоянном сопротивлении цепи параллельной обмотки (R_в) ток возбуждения в ней i_в = U/R_в будет изменяться пропорционально изменению напряжения U на зажимах якоря.

Снятие характеристик при независимом возбуждении:

· Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений (рис. 1.2).

· Регулировочные рукоятки источника G2 и возбудителя G3 поверните против часовой стрелки до упора.

· Регулировочные рукоятки активной нагрузки А10 установите в положение " 0"

· Пустите синхронный двигатель.

· Включите выключатель " СЕТЬ" и нажмите кнопку " ВКЛ" источника G2.

· Вращая регулировочную рукоятку источника G2, установите и поддерживайте неизменным в ходе эксперимента ток возбуждения I_f, равным, например, 0, 1 А.

· Перемещая регулировочные рукоятки нагрузки А10, изменяйте ток I якорной обмотки генератора M2 и заносите значения тока в цепи якоря I и напряжения на нагрузке U в табл. 1.3.

Снятие характеристик при параллельном возбуждении:

· Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений (рис. 1.3).

· Регулировочные рукоятки источника G2 и возбудителя G3 поверните против часовой стрелки до упора.

· Установите суммарное сопротивление реостата А13, равным 200 Ом и закоротите его проводником.

· Регулировочные рукоятки активной нагрузки А10 установите в положение " 0".

· Пустите синхронный двигатель. Генератор постоянного тока M2 должен самовозбудиться. Если самовозбуждение не произошло, то необходимо поменять присоединение концов обмоток возбуждения к выводам обмотки якоря, и/или увеличить частоту вращения, и/или уменьшить сопротивление в цепи возбуждения.

· Перемещая регулировочные рукоятки нагрузки А10 по часовой стрелке, изменяйте ток I якорной обмотки генератора M2 и заносите значения тока якоря I и напряжения U якорной обмотки генератора M2 в таблицу 1.3.

· Перенесите закоротку с реостата А13 на активную нагрузку А10.

· Уменьшая сопротивление реостата А13 до нуля, продолжайте заносить значения тока якоря I и напряжения U якорной обмотки генератора M2 в таблицу 1.3.

Таблица 1.3. Внешние характеристики

U = f(I); R_в = (Ом); n = n_н = (об/мин)

Независимое возбуждение	Параллельное возбуждение
I, А	U, В	i_в, А	I, А	U, В	i_в, А

По опытным данным строятся внешние характеристики генератора для разных способов возбуждения на одном рисунке. Примерный вид характеристик показанна рис. 1.8. В генераторе независимого возбуждения с увеличением нагрузочного тока напряжение на его зажимах уменьшается вследствие увеличения падения напряжения в цепи якоря и уменьшения ЭДС, обусловленного уменьшением результирующего магнитного потока, из-за роста размагничивающего действия реакции якоря (кривая 1, рис. 1.8)

В генераторе параллельного возбуждения, внешняя характеристика которого снимается при постоянном сопротивлении цепи возбуждения, с увеличением тока нагрузки ток возбуждения не остается постоянным, а уменьшается из-за понижения напряженияна зажимах машины. Это обстоятельство является причиной более сильного снижения напряжения у генератора параллельного возбуждения (кривая 2, рис. 1.8).

В генераторах смешанного возбуждения с встречным включением обмоток возбуждения (когда магнитные потоки последовательной и параллельной обмоток возбуждения направлены противоположно друг другу) напряжение с ростом нагрузочного тока понижается из-за возрастающего размагничивающего действия последовательной обмотки и уменьшения тока в параллельной обмотке возбуждения, что приводит к сильному ослаблению результирующего магнитного потока (кривая 4).

Внешние характеристики в генераторах смешанного возбуждения при согласном включении обмоток (когда магнитные потоки последовательной и параллельной обмоток совпадают по направлению) располагаются выше, чем при параллельном возбуждении (кривые 3 и 3’, рис. 1.8). Это объясняется возрастающим подмагничивающим действием последовательной обмотки возбуждения. С ростом тока якоря это ведет к увеличению результирующего магнитного потока, а следовательно, к увеличению ЭДС и напряжения на зажимах генератора. В зависимости от величины намагничивавшей силы последовательной обмотки внешние характеристики генератора со смешанным согласным возбуждением могут идти выше или ниже, чем при независимом возбуждении.

По характеристикам определяется изменение напряжения генератора при переходе от холостого хода к номинальной нагрузке

ВОЗБУЖДЕНИЯ

2.1. Программа работы

1. Ознакомиться с конструкцией, разобрать принцип действия, записать паспортные данные двигателя.

2. Снять и построить рабочие характеристики: P₁, I, M, n, h = f (P₂) при U = U_н = пост., i_в1 = i_вн = пост.

3. Снять и построить скоростные характеристики: n = f (I), при U = U_н = пост., i_в = пост. для двух значений тока возбуждения: i_в = 0, 75 i_вн и i_в = i_вн. Определить изменение частоты вращения при изменении нагрузки от номинальной до режима холостого хода.

4. Снять и построить регулировочные характеристики: i_в = f (I) при U = U_н = пост. и n = n_н= пост.; U = f (I_я) при i_в = i_вн = пост. и n = n_н = пост.

5. Снять и построить механические характеристики: n = f (M ) при U = U_н = пост.; i_в = i_вн = пост. для трех значений сопротивлений регулировочного реостата в цепи якоря R_р1 = 0, R_p₂ > 0, R_p₃ > R_p₂, для которых при токе якоря I_a = I_н двигатель развивает частоту вращения соответственно n_н, 0, 8n_н, и 0, 6n_н.

Электрические схемы соединений

Рис. 2.1. Схема включения синхронного генератора.

Рис. 2.2. Схема включения обмоток при параллельном возбуждении

Рис. 2.3. Схема включения обмоток при независимом возбуждении

В качестве нагрузки двигателя постоянного тока выступает синхронный генератор, работающий на активную нагрузку. Схема включения синхронного генератора приведена на рис. 2.1.

Схемы для снятия характеристик двигателя постоянного тока при параллельном и независимом возбуждениях приведены на рис. 2.2 и 2.3.

Источник питания G2 двигателя постоянного тока используется для питания регулируемым напряжением обмотки якоря и нерегулируемым напряжением обмотки возбуждения машины постоянного тока М2, если она работает в режиме двигателя с независимым возбуждением. Реостат А11 ограничивает ток в цепи возбуждения двигателя постоянного тока. Реостат А13 ограничивает ток в цепи якоря двигателя постоянного тока. Синхронный генератор М1 работает на активную нагрузку А10, выступая в качестве нагрузочной машины. Возбудитель G3 служит для питания обмотки возбуждения синхронного генератора. Измеритель мощностей Р2 служит для измерения активной мощности синхронного генератора. С помощью мультиметров блока Р1 фиксируются значения напряжения и токов. Преобразователь угловых перемещений G5 генерирует импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения Р3 электромашинного агрегата.

Рабочие характеристики

Рабочие характеристики двигателя представляют зависимости подводимой мощности, тока якоря, вращающего момента, частоты вращения и КПД от полезной мощности: Р₁, I, М, n, h = f (Р₂) при постоянных напряжении U = U_н = пост. и токе возбуждения i_в = i_вн = пост.

Схема для испытания представлена на рис. 2.2. Снятие рабочих характеристик производится следующим образом:

· Регулировочные рукоятки источника G2 и возбудителя G3 поверните против часовой стрелки до упора.

· Установите сопротивления реостата возбуждения А11 и реостата А13 равными 0 Ом.

· Включите выключатели «СЕТЬ» блока мультиметров Р1 и измерителя мощностей Р2.

· Активизируйте мультиметры блока Р1.

· Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся лампочки.

· Включите выключатель " СЕТЬ" и нажмите кнопку " ВКЛ." источника G2.

· Установите в каждой фазе активной нагрузки А10 величину 100 %.

· Вращая регулировочную рукоятку источника G2, разгоните двигатель до частоты вращения n равной 1500 мин^-1.

· Включите выключатель " СЕТЬ" и кнопку " ВКЛ." возбудителя G3.

· Двигатель при номинальном напряжении нагружается до номинального тока якоря, при этом ток возбуждения регулируется так, чтобы частота вращения была равна номинальной. Ток возбуждения, соответствующий этим условиям, является номинальным i_вн.

· Вращая регулировочную рукоятку возбудителя G3, изменяйте ток якоря Iя двигателя постоянного тока в диапазоне 0…0, 6 А и заносите значения тока якоря I_я двигателя, напряжения U_я якорной обмотки двигателя, ток возбуждения i_В двигателя и частоты вращения n в таблицу 2.1.

· По завершении эксперимента сначала у возбудителя G3, а затем у источника G2 поверните регулировочную рукоятку против часовой стрелки до упора, нажмите кнопку " ОТКЛ." и отключите выключатель " СЕТЬ". Отключите источник G1 нажатием на кнопку – гриб.

Таблица 2.1. Рабочие характеристики U =, В, i_в = i_вн =, А.

Опытные данные	Расчетные данные
I_я, А	U_я, В	i_В, А	n, об/мин	Р₁, Вт	Р₂, Вт	М, н^.м	М₂, н^.м	h, %

При электромеханическом преобразовании энергии в двигателе возникают потери: в стали якоря ‑ на гистерезис и вихревые токи, пропорциональные индукции в квадрате и частоте перемагничивания в степени 1.4.-1.7; в обмотках и щеточном контакте, пропорциональные квадратам токов и сопротивлениям; механические – в подшипниках, при трении щеток о коллектор, вентиляционные. Потери в стали и механические не зависят от тока нагрузки и определяются в режиме холостого хода. Электрические потери в цепи якоря зависят от квадрата тока нагрузки.

По опытным данным табл. 2.1 и сопротивлению обмотки возбуждения двигателя R_f определяются расчетные значения:

- потребляемой двигателем электрической мощности, с учетом того, что обмотка возбуждения состоит из двух катушек соединенных последовательно и через них протекает ток i_В

, Вт;

- электромагнитного момента двигателя

, H ^. м;

- полезной мощности двигателя

, Вт,

где Р₀ – потери в стали, добавочные и механические в двигателе (могут быть приняты ~ 19 Вт);

- момент на валу двигателя , H ^. м,

при этом М₂ = М – М₀, где М₀ – момент холостого хода;

- коэффициента полезного действия двигателя

, %.

По опытным и расчетным данным строятся для сравнения на одном рисунке рабочие характеристики Р₁, I_а, М, n, h = f (Р₂). Примерный вид рабочих характеристик представлен на рис. 2.4. Зависимость тока якоря от полезной мощности отклоняется от прямой линии в сторону оси ординат из-за возрастания нагрузочных потерь, пропорциональных квадрату этого тока.

Из соотношения следует, что на частоту вращения двигателя параллельного и независимого возбуждения влияют встречно действующие явления: падение напряжения в цепи якоря и размагничивающее действие реакции якоря. Если преобладает влияние размагничивающего действия реакции якоря, то частота вращения при увеличении нагрузки возрастает, и, наоборот, частота вращения двигателя уменьшается, если преобладает влияние падения напряжения (падающаяхарактеристика).

Вращающий момент растет несколько быстрее, чем полезная мощность Р₂, так как при увеличении нагрузки частота вращения двигателя уменьшается.

Кривая h = f (Р₂) имеет характер, типичный для всех электрических машин. Наибольшего значения КПД достигает при такой нагрузке, при которой постоянные потери (потери холостого хода и потери на возбуждение) равны переменным потерям, зависящим от квадрата тока якоря.

2.3. Скоростные характеристики

Скоростной характеристикой является зависимость n = f (I_a) при U = U_н = пост. и i_в = пост. Рекомендуется снятьскоростные характеристики при двух значений тока возбуждения: i_в = 0, 75 i_вн и i_в = i_вн.

Схема для испытания представлена на рис. 2.2.

Скоростные характеристики снимаются так же, как и рабочие характеристики. Характеристика при i_в = i_вн может быть построена по данным, полученным при снятии рабочих характеристик (из п. 2.2). Характеристика при i_в = 0, 75 i_вн снимается при введенном сопротивлении в цепи возбуждения двигателя постоянного тока. Для этого с помощью реостата А11 подбирается нужное значение тока возбуждения. Данные опыта заносятся в табл. 2.2.

Таблица 2.2. Скоростные характеристики

i_в = 0, 75 i_вн = …, А	I_в = i_вн =…, А
I_a, А	n, об/мин	I_a, А	n, об/мин

По опытным данным на одном рисунке построить скоростные характеристики при разных токах возбуждения.

По характеристикам определяется номинальное изменение частоты вращения двигателя при переходе от номинальнойнагрузки к режиму холостого хода при обоих способах возбуждения двигателя. ,

где n₀, n_н – частоты вращения соответственно при холостом ходе и номинальной нагрузке. Для двигателя параллельного возбуждения обычно Dn = 2-8%. Скоростные характеристики для двигателя параллельного возбуждения при разных токах возбуждения показаны на рис. 2.5.

Механические характеристики

Механические характеристики представляют зависимость частоты вращения от момента n = f (M) при постоянном напряжении U = U_н = пост., постоянном токе возбуждения i_в = i_вн = пост. и постоянном сопротивлении в цепи якоря R_р.

Характеристики снимаются посхеме 2.2. Характеристика, снятая при R_p = 0, называется естественной. Для построения естественной характеристики можно воспользоваться результатами рабочих характеристик (из пункта 2.2). Рекомендуется снять характеристики еще для двух различных сопротивлений регулировочного реостата в цепи якоря, при которых при номинальной нагрузке I_a = I_a_н, номинальном напряжении U = U_н и номинальном токе возбуждения i_в = i_вн двигатель развивает частоты вращения соответственно 0, 8 n_н и 0, 6 n_н.

При номинальном напряжении и номинальном токе возбуждения двигатель нагружается до номинального тока, а затем в цепь якоря вводится сопротивление R_р (реостат А13) такой величины, чтобы частота вращения стала равной 0, 8n_н. После этого, не изменяя сопротивления R_p и поддерживая напряжение сети и ток возбуждения неизменными, уменьшают нагрузку на валу двигателя до нуля. Записывают 5-6 значений n [об/мин], U_я [В] и I_я [А]. Вычисляется момент по соотношению

, H ^. м.

По данным опытов строят механическую характеристику (табл. 2.5). Аналогично проводится опыт и при сопротивлении R_р (А13), соответствующем частоте вращения, равной 0, 6n_н. Примерный вид характеристик показан на рис. 2.8.

Таблица 2.5. Механические характеристики

n = f (M), U = U_н = B, i_в = i_вн = А

R_p₁ = 0	R_p₂ > 0	R_p₃ > R_p₂
n, об/мин	U_я, В	I_я, А	M, н^.м	n, об/мин	U_я, В	I_я, А	M, н^.м	n, об/мин	U_я, В	I_я, А	M, н^.м

Из уравнения механическойхарактеристики двигателя

следует, что при i_в = i_вн = пост., а следовательно, при Ф » пост. и при неизменном моменте частота вращения с увеличением сопротивления регулировочного реостата А13 снижается.

Таким образом, введением регулировочного сопротивления в цепь якоря двигателя можно изменять частоту вращения в сторону понижения. Однако этот способ регулированияне экономичен, так как с понижением частоты вращения понижается КПД за счет увеличения потерь в регулировочном реостате.

Контрольные вопросы

1. Объяснить устройство и принцип действия двигателя.

2. Пояснить способы пуска двигателя.

3. Объяснить вид рабочих, скоростных, регулировочных и механических характеристик двигателя.

4. Пояснить способы регулирования частоты вращения двигателя.

5. Как изменить направление вращения двигателя?

6. В каких элементах конструкции выделяются потери?

ВОЗБУЖДЕНИЯ

3.1. Программа работы

1. Ознакомиться с конструкцией, разобрать принцип действия, записать паспортные данные двигателя.

2. Снять и построить рабочие характеристики: Р₁, I_я, M, n, h = f (P₂) при U = U_н = пост. для нормальной схемы и схемы с шунтированием обмотки возбуждения.

3. Снять и построить регулировочные характеристику U = f (I_я) при n = n_н = пост.

4. Снять и построить механические характеристики n = (М) при U = U_н = пост. для нормальной схемы включения и трех значений сопротивлений регулировочного реостата в цепи якоря R_р1 = 0, R_p₂ > 0, R_p₃ > R_p₂, для которых при токе якоря I_a = I_н двигатель развивает частоту вращения соответственно n_н, 0, 8n_н, и 0, 6n_н.

Электрические схемы соединений

Рис. 3.1. Схема включения синхронного генератора.

В качестве нагрузки двигателя постоянного тока выступает синхронный генератор, работающий на активную нагрузку. Схема включения синхронного генератора приведена на рис. 3.1.

Схемы для снятия характеристик двигателя постоянного тока последовательного возбуждения приведены на рис. 3.2 и рис. 3.3.

Источник питания G2 двигателя постоянного тока используется для питания двигателя постоянного тока М2 регулируемым напряжением. Реостат А13 ограничивает ток в цепи якоря двигателя постоянного тока. Реостат А11 шунтирует обмотки возбуждения двигателя постоянного тока. Его сопротивление нельзя делать очень малым, чтобы не снизить предельно ток в обмотке возбуждения и магнитный поток в двигателе. Синхронный генератор М1 работает на активную нагрузку А10, выступая в качестве нагрузочной машины. Возбудитель G3 служит для питания обмотки возбуждения синхронного генератора. Измеритель мощностей Р2 служит для измерения активной мощности синхронного генератора. С помощью мультиметров блока Р1 фиксируются значения напряжения на якоря, ток двигателя и ток обмотки возбуждения. Преобразователь угловых перемещений G5 генерирует импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения Р3 электромашинного агрегата.

Рабочие характеристики

Рабочие характеристики двигателя представляют зависимости подводимой мощности, тока якоря, вращающего момента, частоты вращения и КПД от полезной мощностина валу: Р₁, I, M, n, h = f (P₂) при постоянном напряжении на зажимах двигателя U = U_н = пост.

Снятие рабочих характеристик двигателя при нормальной схеме (рис. 3.2.) производится следующим образом:

· Регулировочные рукоятки источника G2 и возбудителя G3 поверните против часовой стрелки до упора.

· Установите сопротивление реостата А13, равными 0 Ом.

· Установите в каждой фазе активной нагрузки А10 суммарную ее величину 100 %.

· Включите выключатели «СЕТЬ» блока мультиметров Р1 и измерителя мощностей Р2.

· Активизируйте мультиметры блока Р1.

· Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся лампочки.

· Включите выключатель " СЕТЬ" и нажмите кнопку " ВКЛ." источника G2.

· Вращая регулировочную рукоятку источника G2, разгоните двигатель до частоты вращения n, например, равной 2200 мин^-1.

· Включите выключатель " СЕТЬ" и нажмите кнопку " ВКЛ." возбудителя G3.

· Вращая регулировочную рукоятку возбудителя G3, изменяйте ток якоря Iя двигателя в диапазоне 0…0, 6 А и заносите значения тока якоря I_я двигателя постоянного тока, напряжения U_я якорной обмотки двигателя и частоты вращения n в таблицу 3.1.

Таблица 3.1. Рабочие характеристики

Опытные данные	Расчетные данные
I_я, А	U_я, В	n, об/мин	Р₁, Вт	Р₂, Вт	М, н^.м	М₂, н^.м	h, %

По опытным данным табл. 3.1 и сопротивлению обмотки возбуждения двигателя R_f определяются расчетные значения:

- потребляемой двигателем электрической мощности, с учетом того, что обмотка возбуждения состоит из двух катушек с сопротивлениями R_f, соединенных параллельно, и через каждое протекает ток 0.5I_я

, Вт;

- электромагнитного момента двигателя

, H ^. м;

- полезной мощности двигателя

, Вт,

где Р₀ – потери в стали, добавочные и механические в двигателе (могут быть приняты ~ 19 Вт);

- момент на валу двигателя , H ^. м,

при этом М₂ = М – М₀, где М₀ – момент холостого хода;

- коэффициента полезного действия двигателя

, %.

Снятие рабочих характеристик при шунтировании обмотки возбуждения (рис. 3.3) проводится также как и ранее, но при изменении нагрузки дополнительно записывается ток обмотки возбуждения i_В. Предварительно устанавливается сопротивление шунтирующего реостата R_А11 порядка 1000 Ом. Оно должно быть подобрано так, чтобы по нему протекал ток I_Ш, равный примерно 0, 25i_в. Формируется таблица 3.2.

Таблица 3.2. Рабочие характеристики двигателя последовательного возбуждения при шунтировании обмотки возбуждения

Опытные данные	Расчетные данные
I_я, А	U_я, В	i_В, А	Р^׳_2, Вт	n, об/мин	Р₁, Вт	Р₂, Вт	М, н^.м	h, %

При расчете потребляемой двигателем электрической мощности следует учесть, что обмотка возбуждения состоит из двух катушек с сопротивлениями R_f, соединенных параллельно, и через каждое протекает ток 0.5i_B, а через шунтовое сопротивление R_А11протекает ток I_Ш = I_я – i_В.

, Вт.

Полезная мощность двигателя на валу

, Вт.

Применяются схемы и с шунтированием обмотки якоря. При шунтирования обмотки якоря шунт будет включен почти на номинальное напряжение.

По опытным и расчетным данным строятся на одном рисунке рабочие характеристики Р₁, I_я, М, n, h = f (Р₂). Примерный вид рабочих характеристик показан на рис. 3.4.

Из соотношения следует, что при U = пост. частота вращения двигателя последовательного возбуждениязависит от: падения напряжения в якорной цепи; реакции якоря; изменения потока возбуждения при изменении нагрузкина валу двигателя. Влияние на частоту вращения первых двух факторов противоположно и до некоторой степени компенсируется. Основное значение имеет изменение потока возбуждения при изменении нагрузки двигателя, так как обмотка возбуждения включена последовательно с обмоткой якоря.

Для двигателя с ненасыщенной магнитной системой Ф ~ I_a и формулу для частоты вращения можно представить в виде

Очевидно, что скоростная характеристика двигателя с ненасыщенной магнитной системой с ростом нагрузки имеет вид гиперболы.

При шунтировании обмотки возбуждения и при том же значении тока якоря, что и при нормальной схеме включения, магнитный поток будет меньше, а частота вращения двигателя больше, и, следовательно, зависимость n = f (Р₂) расположится выше, чем при нормальной схеме включения. При шунтировании обмотки якоря, наоборот, магнитный поток будет больше, а частота вращения двигателя меньше, и, следовательно, зависимость n = f (Р₂) пройдет ниже, чем при нормальной схеме включения.

При небольших токах, когда магнитная система машины ненасыщена, поток пропорционален току (Ф ~ I_a) и уравнение для электромагнитного момента принимает вид

т. е. кривая момента двигателя с ростом нагрузки имеет параболический характер.

При шунтировании обмотки возбуждения (и при одном и том же значении тока якоря) вследствие уменьшения магнитного потока вращающий момент будет меньше, и моментная характеристика расположится ниже, а при шунтировании обмотки якоря из-за увеличения магнитного потока момент будет больше и моментная характеристика расположится выше, чем при нормальной схеме включения.

При увеличении нагрузки и тока двигателя магнитная система машины насыщается, рост потока замедляется и скоростная характеристика отклоняется от гиперболы вверх, а моментная характеристика отклоняется от параболы вниз.

12 3 4 5 6 7 Следующая ⇒