Снятие естественных рабочих, скоростной и механической характеристик

При изменении нагрузочного момента М2 на валу двигателя изменяются ток якоря, подводимая мощность, электромагнитный момент, частота вращения, КПД. Зависимости этих величин от полезной мощности на валу при неизменных напряжениях источников и внешних сопротивлениях в цепях обмоток называют рабочими характеристиками (рис. 2.6).

 

 

Рис. 2.6. Рабочие характеристики двигателей независимого

и параллельного возбуждения

 

Естественные рабочие характеристики снимают при 5…7 значениях тока якоря в пределах от 110…100% номинального значения до холостого хода при номинальном напряжении якорной цепи U_а = U_Н, номинальном токе независимой обмотки возбуждения I_в= I_вн и отсутствии добавочных сопротивлений в этих цепях.

Запустите двигатель на холостом ходу и, поддерживая напряжение на якорной цепи двигателя Uа =Uн, плавно уменьшайте напряжение возбуждения двигателя Uв1 до получения частоты вращения n = 1600 об/мин. Ток возбуждения, соответствующий этому режиму работы, будем условно принимать за номинальный I_вн. Запишите его значение.

Далее в опыте поддерживайте Uа =Uн и I_в = I_вн. С помощью генератора G2 регулируйте нагрузку двигателя так, чтобы ток якоря Iа изменялся от от 1,1 Iн до тока холостого хода (Iхх» 3 А). Холостой ход двигателя соответствует выключенному генератору G2 (кнопкой S3) и установке переключателя S15→0.

В 5…7 точках при установившемся режиме измерьте значение тока якоря Iа и частоты вращения n.

 

В отчете вычислите для каждого уровня нагрузки и запишите в табличной форме значения:

-тока якоря Iа, А, и частоты вращения n, об/мин;

-электромагнитного момента M, Н.м,

 

М =Рэм /w = (UaIa – Ia ²Ra.oп)/ 2p n /60, (2.9)

 

где Ra.oп - сопротивление якорной цепи при температуре обмоток в опыте. В учебной лаборатории во время опытов машина достаточно нагревается, однако истинное значение её температуры измерить непросто. Поэтому для определенности можно принять температуру машины равной расчётной температуре tр = 75⁰С. Сопротивление медных обмоток приводят к расчётной температуре по формуле

 

Ra.oп = Ra.₇₅ = Ra.₂₀ (235 + tр) / (235 + 20), (2.10)

 

где Ra.₂₀ - сопротивления якорной цепи двигателя при температуре 20 ⁰ С.

Для исследуемой машины

Ra.₂₀ = r_а.20 + r_дп.20 + rщ.

 

Сопротивления обмоток машины при 20⁰С и номинальный ток Iн указаны в п. 2.3, а сопротивление щёточного контакта обсуждается в п. 2.2.3. В исследуемой машине установлены графитные щётки;

 

-потребляемой мощности, Вт,

 

P₁=UaIa +(Iвн)² rв.₇₅, (2.11)

 

где rв.₇₅ - сопротивление независимой обмотки возбуждения при расчётной температуре tр = 75⁰С, определяемое аналогично Ra.₇₅ (2.10);

 

-полезной мощности на валу двигателя, Вт,

 

Р₂ = М₂w (М – Мхх)2p n /60, (2.12)

 

где Мхх - момент, вычисленный по формуле (2.9) для холостого хода двигателя. Здесь для упрощения принято, что момент потерь холостого хода остается неизменным в опыте; не учитываются добавочные потери при нагрузке ;

 

-КПД двигателя, %,

h = 100(Р2 / Р1). (2.13)

 

Постройте графики естественных рабочих характеристик , , , , на едином рисунке (подобном рис. 2.6), а на следующих двух рисунках – графики естественных скоростной и механической характеристик (подобных рис. 2.3а, б). По построенным графикам рабочих характеристик определите и выпишите значения всех рабочих величин при номинальной мощности двигателя. По графику скоростной характеристики определите значения частоты вращения при нулевом и номинальном значениях тока якоря (n₀ и n_н), для чего потребуется продлить характеристику влево до пересечения с осью n. Рассчитайте номинальное изменение частоты вращения двигателя Dn_н = 100(n₀ - n_н) / n_н, % (см. пояснения к формуле (2.8).