 |
Снятие рабочих и электромеханических характеристик при номинальном напряжении
|
|
|
|
Пуск двигателя и изменение направления вращения
Двигатель последовательного возбуждения пускается в ход так же, как и двигатель параллельного возбуждения, с той лишь разницей, что двигатель последовательного возбуждения нельзя пускать вхолостую.
В первый момент пуска якорь двигателя неподвижен Ω=0 и эдс в якоре равна нулю Е=СФΩ=0, а так как сопротивление якорной цепи Rя мало, то ток в начальный момент получается большим:
I1П = 
= 
.
Под сопротивление якорной цепи Rя подразумевается не только сопротивление собственно якоря Rа, но и обмотки возбуждения RB, в данном случае включённой последовательно с якорем: RЯ = Ra+ RВ.
Для ограничения тока при пуске последовательно с якорем включают пусковой резистор R1
.
Вначале он должен быть полностью введён, а затем в процессе пуска его постепенно выводят, так как при возрастании частоты вращения растёт эдс и ток уменьшается. Выводить резистор R1 нужно так, чтобы не было слишком больших бросков тока. По окончанию пуска пусковой резистор должен полностью выведен.
Двигатель последовательного возбуждения нельзя пускать вхолостую, без механической нагрузки на валу, во избежание “разноса”, то есть недопустимого возрастания частоты вращения. При отсутствии нагрузки на валу ток в якоре в конце пуска будет мал, а, следовательно, будет мал и магнитный поток, создаваемый тем же самым током. Как видно из равенства
,
частота вращения якоря в этом случае будет недопустимо большая и возможны механические повреждения. Нагрузка на валу при пуске в ход должна быть примерно равна 25¸30% от номинальной. Её создают при помощи нагрузочного устройства НУ.
Направление вращения двигателя изменяют, меняя направление тока либо в обмотке якоря, либо в обмотке возбуждения, так как при этом меняется знак электромагнитного вращающего момента. При одновременном изменении направления тока в обеих обмотках направление вращения не меняется.
|
|
|
Направление вращения двигателя при проведении всех опытов должно совпадать с направлением стрелки на корпусе двигателя.
Снятие рабочих и электромеханических характеристик при номинальном напряжении
Рабочие характеристики представляют собой зависимости частоты вращения якоря Ω, тока якоря I1, момента на валу М, кпд η от мощности на валу Р2
Ω, I1, М, η = ƒ(P2)
при постоянном номинальном напряжении U2 = UH = const.
Электромеханическая (скоростная) характеристика – это зависимость частоты вращения якоря Ω от тока якоря I1
Ω = ƒI1).
Снятие рабочих и электромеханической характеристик при номинальном напряжении производится в следующей последовательности. Осуществляется пуск двигателя. Пусковой резистор R1 выводится полностью. С помощью нагрузочного устройства ток якоря увеличивается на 20-30 % больше номинального. Эти данные заносятся первой точкой в таблицу 3.1. Уменьшая нагрузку двигателя до возможного минимума, снимаются ещё 5-6 точек. Момент на валу двигателя определяется с помощью тарировочной кривой М = ƒ(I3) по величине тока нагрузочного устройства I3.
Расчёты производятся по следующим формулам:
мощность, потребляемая из сети P1 = U1I1, вт;
мощность на валу двигателя P2 = MΩ, вт,
где Ω = πn/30 с-1;
коэффициент полезного действия η = Р2 / Р1.
Рабочие характеристики двигателя последовательного возбуждения приведены на рис.3.2. Зависимости Ω = f (P2), M = ƒ(P2) являются нелинейными; зависимости I1 = ƒ(P2) и η = ƒ(P2) имеют примерно такой же характер, как и у двигателя с параллельным возбуждением.
Таблица 3.1
Данные рабочих и электромеханических характеристик
|
|
|
| № п./п | Данные опытов | Расчёт | ||||||||
| U1 | U2 | I1 | n | I3 | M | Ω | P1 | P2 | η | |
| B | B | A | об/ мин | А | Нм | с-1 | вт | вт | - | |
| а) без дополнительного сопротивления в цепи якоря | ||||||||||
| . | ||||||||||
| б) с дополнительным сопротивлением в цепи якоря | ||||||||||
| . | Расчёты не производятся |
Частота вращения n определяется вспомогательным тарированным тахогенератором
На основании данных, полученных при снятии рабочих характеристик (табл. 3.1, п. а), может быть построена электромеханическая характеристика двигателя последовательного возбуждения (рис. 3.3, кривая 4), и зависимость момента от тока якоря (рис. 3.3, кривая 2).
При изменении нагрузки на валу двигателя ток в якоре меняется, что ведёт к изменению частоты вращения. Причины изменения частоты вращения двигателя последовательного возбуждения следующие: 1) изменение основного магнитного потока; 2) падение напряжения в цепи якоря; 3) реакция якоря.
Частота вращения двигателя Ω = 
.
В этой формуле Ф – результирующий магнитный поток, который можно представить в виде разности двух потоков: Ф = ФС – ΔФ,
где ФС – основной поток, создаваемый обмоткой
возбуждения;
ΔФ – изменение потока, обусловленное действием реакции якоря.
При возрастании тока якоря увеличивается основной магнитный поток, так как в двигателе последовательного возбуждения по обмотке возбуждения протекает тот же ток, что и по якорю. При возрастании тока увеличивается также падение напряжения в цепи якоря и реакция якоря, которая немного уменьшает основной магнитный поток. Однако две последние причины являются факторами второго порядка и действуют на скорость во взаимно обратном направлении. Поэтому частота вращения двигателя последовательного возбуждения практически зависит только от изменения основного магнитного потока. Если бы двигатель был не насыщен, то поток изменялся бы пропорционально току, а частота вращения - обратно пропорционально току: Ω = U/CФ 
, то есть скоростная характеристика представляла бы собой гиперболу (рис.3.3, кривая 3). В действительности скоростная характеристика совпадает с гиперболой только при малых значениях токов нагрузки. При увеличении тока растёт насыщение и электромеханическая характеристика проходит выше гиперболы (рис.3.3, кривая 4). Ток холостого хода двигателя мал. Поэтому при холостом ходе скорость двигателя превышает номинальную в 4-7 раз. Скоростная характеристика двигателя последовательного возбуждения называется “мягкой”.
|
|
|
Рассмотрим зависимость М = ƒ(I1), пренебрегая при этом моментом холостого хода.
Если магнитная система машины не насыщена, то магнитный поток пропорционален току (Ф≡І1), и тогда момент пропорционален квадрату тока (М≡І12), то есть зависимость М = ƒ(I1) – параболическая (рис. 3.3, кривая 1)
При сильном насыщении поток мало меняется при изменении тока, то есть Ф ≈ const., и зависимость вращающего момента от тока близка к прямой линии.
Следовательно, кривая М = ƒ(I1) при малых токах сливается с параболой, но по мере увеличения тока и насыщения стали рост момента замедляется.
Благодаря свойству двигателя последовательного возбуждения развивать момент приблизительно пропорционально квадрату тока, а также резко падающей скоростной характеристике, эти двигатели широко применяются в электрической тяге (краны, трамваи, троллейбусы, метро, электровозы). В двигателе последовательного возбуждения увеличение момента обеспечивается при меньшем токе, чем в двигателе параллельного возбуждения, и, следовательно, при меньшей мощности.
|
|
|
