ИСПЫТАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО

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.

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 аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.

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

· Переключатели режима работы источника G2, возбудителя G3 установите в положение " РУЧН.".

Пускать двигатель последовательного возбуждения при номинальном напряжении необходимо под нагрузкой. Так как обмотка возбуждения двигателя, с сопротивлением R_f/2, включена последовательно с обмоткой якоря, то при малых нагрузках ток возбуждения, равный току якоря, будет мал, будет мали магнитный поток возбуждения. Частота вращения двигателя в этом режиме может возрасти до недопустимо большой величины (двигатель идет вразнос), что может привести к механическим повреждениям. Поэтому момент сопротивления на валу при пуске двигателя должен составлять не меньше 25–30% номинального момента. При пуске двигателя на пониженном напряжении нагрузку можно не включать, однако необходимо следить за частотой вращения, которая не должна превышать 1.5 n_Н.

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.

· 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 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, %

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. 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.

При постоянном напряжении подводимая к двигателю мощность P₁ = U_н^. I_я изменяется пропорционально току I_я, потребляемому из сети. При нормальной схеме включения и при шунтировании обмотки возбуждения ток, потребляемый из сети, равен току якоря, а при шунтировании обмотки якоря он больше тока якоря на величину тока в шунтирующем обмотку якоря реостате. Поэтому кривые P₁ = f (P₂) по своему характеру при всех схемах включения аналогичны кривым I_а = f (P₂) и почти совпадают при нормальной схеме включения и при шунтировании обмотки возбуждения (на рис. 3.4 показаны одной кривой). Подводимая мощность Р₁ при шунтировании обмотки якоря будет больше на величину потерь в шунтирующем реостате, чем при нормальной схеме включения.

Криваяh = f (P₂) 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. КПД при нормальной схеме включения и при шунтировании обмотки возбуждения имеет почти одинаковые значения (на рис. 3.4 показана одна кривая) и при шунтировании обмотки якоря значительно уменьшается из-за больших потерь в шунтирующем обмотку реостате.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 Следующая ⇒