с параллельным возбуждением

Цель работы:

1) ознакомиться с устройством и принципом действия двигателя с параллельным возбуждением;

2) научится пускать двигатель и изменять направлениевращения, оценить влияние нагрузки на характеристики двигателя;

3) познакомиться со способами регулирования частоты вращения и структуройпотерь мощности.

Порядок выполнения работы

1.Познакомиться с устройством двигателя постоянного тока (ДПТ).

2.Собрать на лабораторном стенде схему двигателя, осуществить пускдвигателя, изменить направление вращения.

3. Определить опытным путем номинальный ток возбуждения I_вN двигателя, снять и построить рабочие характеристики двигателя

P₁, M, I_a, n, η = f(P2) приI_в = I_вNиU = U_N= const.

4. Снять и построить скоростную (электромеханическую)характеристику двигателя n = f(I_a):

а) при I_в = I_вN и U = U_N= const,

б) при I_в = 0,5I_вN и U = U_N= const,

5. Снять и построить регулировочную характеристику двигателя при постоянной частоте вращения Iв = f(M) при n = const и U = U_N = const.

6. Снять и построить регулировочную характеристику двигателя при постоянном моменте на валу n = f(U) при M_c = const и I_в = I_вN= const.

7. Рассчитать коэффициент полезного действия двигателя для заданного значения тока якоря.

 

Работа выполняется на установке, которая состоит из исследуемогодвигателя М1 и тормозного устройства М 2. В качестве тормозногоустройства используется двигатель постоянного тока параллельноговозбуждения, работающий в режиме электромагнитного тормоза. Величинатормозного момента регулируется реостатом (реостат обзначен

символом RRнг), включенным последовательно с якорем и определяется извыражения:

M_Т= 1,285I_a.Т, Н·м,

где I_a.Т – ток в обмотке якоря электромагнитного тормоза (амперметр РА3).

Перед началом работы необходимо записать паспортные данныеисследуемого двигателя М 1 и электромагнитного тормоза М 2.

 

Пуск и реверс двигателя

Соберите схему испытаний, запустите двигатель М1 и отметьте направление вращения якоря. Останавите двигатель и изменитенаправление вращения. Перед испытаниями двигателя направление вращенияего должно соответствовать указанному стрелкой на подшипниковом щите.

 

Рабочие характеристики

Рассчитывают номинальный момент двигателя М1 по формуле

M_N= P_2N/Ω_N= 1000 /148,7 = 6,725 Н·м,

где P_2N= 1000 Вт - номинальная мощность двигателя (на валу); Ω_N -номинальная угловая скорость вращения якоря двигателя, которая связана сноминальной частотой вращения якоря n_N = 1420 об/мин соотношеним Ω_N= n_N· 2π/60 =1420 ·2π/60 =148,7 рад/с

Определяют величину тока тормозного устройства I_a.Т, соответствующего номинальному моменту

I_а.Т = M_N/1,285 = 6,725/1,285 = 5,23 A

тормозного двигателя М 2 устанавливают номинальный момент на валудвигателя. Реостатом в цепи возбуждения испытуемого двигателя RRв устанавливают номинальную частоту вращения якоря n_N =1420 об/мин.Соответствующий этому режиму ток возбуждения I_вNявляется номинальным.Постепенно уменьшая величину тормозного момента до нуля (холостой ход)снимают рабочие характеристики. Полученные данные записывают в таблицу.

Напряжение на зажимах обмотки якоря U_N= 110 Вв процессе опытаподдерживается неизменным реостатом RRр.д. Номинальное значение токавозбуждения I_вN поддерживается реостатом RR в.

Таблица

Измерение	Расчет
Ia	Iв = IвN	n	Iа.Т	Ω	М	Р1	Р2	𝞰
A	A	об/мин	A	рад/с	Н∙м	Вт	Вт	%

 

Угловую скорость Ω вращения якоря определяют посоотношению Ω = n · 2π/60. Значения подводимой к двигателю электрическоймощности P1, мощности на валу P2 и к.п.д. η рассчитывают по формулам:

P₁ = U_N(I_a+ I_в); P₂ = M Ω; η = 100 P₂/P₁.

Метод определения к.п.д. по отношению полезной мощности P2 кподводимой мощности P1 называется методом непосредственного определения.На практике имеет широкое распространение определение к.п.д. по методуотдельных потерь.

По полученным данным строят рабочие характеристики двигателя

P₁, M, I_a, n, η = f(P₂) приI_в = I_вNиU = U_N = const.

 

Скоростная (электромеханическая) характеристика

 

Зависимость n = f(I_a) при I_в = I_вN и U = U_N= const устанавливается поданным таблицы. Для получения характеристики при I_в = 0,5I_вN реостатом RRв в цепивозбуждения двигателя устанавливают соответствующее значения тока.Регулируя нагрузку на валу двигателя тормозным устройством снимаютзависимость n= f(I_a). В процессе опыта величина тока якоря не должнапревысить значения I_аN = 12,2 A.

Таблица

Iв = IвN

Iв = 0,5IвN

Ia

А

n

об/мин

 

Регулировочная характеристика (частота вращения n = const)

 

Для получения регулировочной характеристики I_в = f(M) при U = const и n = const на холостом ходу, регулируя ток I_в реостатом RRв, устанавливают указанную преподавателем частоту вращения n. Тормозным устройствомувеличивают момент двигателя и одновременно с этим регулируют токвозбуждения I_в таким образом, чтобы частота вращения оставалась постоянной.Полученные данные заносят в таблицу. По ним строят графическуюзависимость I_в = f(M).

Таблица

Измерение	Расчет
n = const	Iв	Ia	Iа.Т	M	ΔIв
об/мин	А	А	А	Н∙м	А

 

В таблице ΔI_в = I_в.х- I_в, где I_{в. х}– ток возбуждения при отсутствиинагрузки на валу исследуемого двигателя, то есть при I_aТ = 0. Значениемомента М рассчитывают и по данным опытастроят графическую зависимость Iв = f(M).В процессе опыта необходимо следить, чтобы ток якоря не превысилноминального значения I_а≤ I_аN = 12, 2 A.

 

Регулировочная характеристика (момент M = const)

 

Для получения регулировочной характеристики n = f(U) при M_c = const и

I_в = I_вN устанавливают на валу двигателя тормозной момент

0,75· M_N (I_a._Т =0,75· M_N /1,285 = 0,75·6,725/1,285 ≈ 3,9 A).

Постепенно снижаютрегулировочным реостатом RRр.д напряжение на якоре двигателя ступенями по10 В, одновременно с этим сохраняя постоянство тормозного момента. Опытпроводят до тех пор, пока удается поддержать постоянным тормозной момент,то есть I_aТ ≈ 3,9 А. Данные опыта заносят в таблицу.

Таблица

Измерение	Расчет
U	n	Iв = const	Iа	IaТ = const	M	P2
В	Об/мин	А	M	M	Н∙м	Вт

 

Определение КПД двигателя по методу отдельных потерь

 

Метод отдельных потерь широко используется на практике. Предлагаетсяопределить значение к. п. д. двигателя по методу отдельных потерь для одногозначения тока якоря I _апримерно равного номинальному значению, I_аN = 12,2 А.Это значение тока якоря Iаберется из табл. 2.1. Рассчитанное по методу отдельныхпотерь значение КПДследует сравнить со значением КПД, найденным методомнепосредственного определения при снятии рабочих характеристик.

Согласно методу отдельных потерь определяют: потери на возбуждение;потери магнитные и механические; электрические потери в обмотках, обтекаемыхтоком якоря; электрические потери в щетках и добавочные потери. Коэффициентполезного действия по методу отдельных потерь рассчитывают по формуле:

η = 100(1- Σp/P₁),

где Σр – сумма отдельных потерь мощности, которые в двигателепреобразуются в тепло.

Сумма потерь Σp= p_в + p_мг+ p_мх + p_эл.об + p_эл.щ+ p_д,

где p_в– электрические потери в обмотке возбуждения; p_мг – магнитные потерив сердечнике якоря; p_мх – механические потери на трение; p_эл.об –электрические потери в обмотке якоря, обмотке добавочных полюсов и др.; p_эл.щ – электрические потери в щетках; p_д – добавочные потери.

Величина мощности P₁, подводимой к двигателю, P₁ = U_N(I_a+ I_в).

Электрические потери в обмотке возбуждения p_в = U_NI_{в .}

Магнитные и механические потери: р_мг +р_мх =U_NI_a.х - I_a²R_a(75)

Где I_a.х – ток в обмотке якоря двигателя при холостом ходе (значение токаберется из табл. 2. при Ia.т = 0 А); Ra(75) – сопротивление цепи обмотки якоряпри температуре 75°С (без учета сопротивления щеточного контакта), R_a(75) ≈ 1,2R_a

Электрические потери в обмотках якорной цепи: p_эл.об= I_a²R_a.

Электрические потери в щетках: p_эл.щ≈ 2ΔU_щI_а= 2 (0,3…1) I_а.

Добавочные потери:p_д ≈ 0,01U_NI _a.

КПД определяют по формуле η = 100(1- Σp/P₁),

и результаты расчета помещают в таблицу

Таблица

Определение к.п.д. по методу	Iа А	P1 Вт	P2 Вт	pв Вт	pмг+ pмх Вт	pэл.об Вт	pэл.щ Вт	pд Вт	Σр Вт	η %
Непосредственного определения (данные 2 тб)				-	-	-	-	-	-
Отдельных потерь тоже	то же		-

сопротивлениеобмоткиякоря Ra = 1,1 Ом;

сопротивлениепараллельнойобмоткивозбуждения R в = 210 Ом

 

Ответить на вопросы.

1. Изкакихэлементовсостоитмагнитнаясистемадвигателя?

2. В какомсоотношениинаходятсятоки якоря и возбуждениядвигателя?

3. Как пустить в ход двигатель параллельного возбуждения?

4. Почемунеизменитсянаправление вращения, если изменить полярностьякорем двигателя ток и уменьшаетсячастотавращения?

6. Почемуменяется наклон скоростных (электромеханических) характеристикпри изменении тока возбуждения?

7. КакиеВызнаетеспособырегулированиячастотывращениядвигателя?

8. Какбудутменятьсятокякоря и частота вращения двигателя, если менятьвеличину сопротивления в цепи возбуждения при постоянстве тормозногомомента?

9. Какбудутизменятьсятокякоря и частота вращения двигателя, если менятьвеличину сопротивления в цепи якоряприпостоянстветормозногомомента?

10. Какбудутизменятьсятокякоря и частота вращения при постоянстветормозного момента, если изменить положениещеток?

11. Назовитепотеримощности в двигателе. Какиепотери зависят от нагрузки навалу, какие не зависят?

12. Гдеиспользуютсядвигателипостоянноготокапараллельноговозбуждения?

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

ПО ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ И ЭЛЕКТРОНИКЕ

для студентов Мариинско-Посадского филиала ФГБОУ ВПО «ПГТУ»

(среднее профессиональное образование)

направления

280703.51 «Пожарная безопасность»

280707.51 «Защита в чрезвычайных ситуациях»

по программе базовой подготовки

 

 

Составитель:

ЯКОВЛЕВА НИНА НИКОЛАЕВНА

 

Рабочая программа рассмотрена и утверждена

на заседании МС МПФ от «04» февраля 2013 г., протокол №7

 

Мариинско-Посадский филиал

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Поволжский государственный технологический университет»

429570 Мариинский Посад, ул. Николаева, 52