Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Пуск двигателя постоянного тока с независимым (параллельным), последовательным возбуждением с регистрацией и отображением режимных параметров на компьютере

Цель работы: Изучить особенности пуска двигателя с различным видом возбуждения.

Приборы и оборудование:

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
G1	Трехфазный источник питания	201.2	~ 400 В / 16 А
G2	Источник питания двигателя постоянного тока	206.1	- 0…250 В / 3 А (якорь) / - 200 В / 1 А (возбуждение)
G3	Возбудитель синхронной машины	209.2	- 0…40 В / 3,5 А
G5	Преобразователь угловых перемещений		6 вых. каналов / 2500 импульсов за оборот
G6	Машина переменного тока	102.1	100 Вт / ~ 230 В / 1500 мин^-
М2	Машина постоянного тока	101.2	90 Вт / 220 В / 0,56 А (якорь) / 2×110 В / 0,25 А (возбуждение)
А4	Коннектор		8 аналог. диф. входов; 2 аналог. выходов; 8 цифр. входов / выходов
А5	Персональный компьютер		IBM совместимый, Windows 9*, монитор, мышь, клавиатура, плата сбора информации PCI-6023E (PCI-6024E)
А6	Трехполюсный выключатель	301.1	~ 400 В / 10 А
А10	Активная нагрузка	306.1	220 В / 3´0…50 Вт;
А12	Блок датчиков тока и напряжения	402.3	3 датчика напряжения ±100; 1000 В / ±5 В; 3 датчика тока ±1; 5 А / ±5 В
А13	Реостат	323.2	2×0…100 Ом / 1 А
Р3	Указатель частоты вращения	506.2	-2000…0…2000 мин^-1

Порядок выполнения работы

Ø Собрать последовательно по вариантам схемы электрических соединений по рисункам 13.1, 13.2 (вариант 1), 13.3 (вариант 2) и 13.4 (вариант 3).

Рисунок 13.1 - Электрическая схема соединений

Ø Ознакомиться с описанием электрических схем соединений.

Источник G1 - источник синусоидального напряжения промышленной частоты.

Источник питания G2 двигателя постоянного тока используется для питания регулируемым напряжением якорной обмотки и нерегулируемым напряжением обмотки возбуждения машины постоянного тока М2, работающей в режиме двигателя с независимым возбуждением и для питания регулируемым напряжением якорной обмотки и обмотки возбуждения машины постоянного тока М2, работающей в режиме двигателя с параллельным / последовательным возбуждением.

Возбудитель G3 служит для питания обмотки возбуждения машины переменного тока G6, работающей в режиме синхронного генератора.

Преобразователь угловых перемещений G5 генерирует импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения Р3 электромашинного агрегата.

Синхронный генератор G6 питает активную нагрузку А10, выступая в качестве нагрузочной машины.

Реостат А13 ограничивает пусковой ток двигателя М2.

Выключатель А6 предназначен для шунтирования реостата А13 после разгона двигателя М2.

Датчики тока и напряжения в блоке А12 обеспечивают гальваническую развязку силовой и измерительной цепей и преобразуют ток и напряжение якорной обмотки испытуемого двигателя М2 в пропорциональные им нормированные напряжения.

Через аналоговые входы АСН0-АСН8, АСН1-АСН9, АСН2-АСН10, АСН3-АСН11 коннектора А4 напряжения, пропорциональные току и напряжению якорной обмотки, току обмотки возбуждения и частоте вращения испытуемого двигателя М2, вводятся в компьютер А5.

Указания к проведению лабораторной работы:

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

2. Соберите электрическую схему соединений тепловой защиты машины переменного тока (рисунок 3.6)

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

4. Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений (вариант 1 для исследования двигателя с независимым возбуждением) / (вариант 2 для исследования двигателя с параллельным возбуждением) / (вариант 3 для исследования двигателя с последовательным возбуждением).

5. Переключатели режима работы источника G2, возбудителя G3 и выключателя А6 установите в положение «РУЧН.».

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

7. Установите суммарное сопротивление реостата А3 равным, например, 100 Ом.

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

9. Приведите в рабочее состояние персональный компьютер А5, и запустите прикладную программу «Регистратор режимных параметров машины постоянного тока».

10. Включите выключатель «СЕТЬ» выключателя А6, блока датчиков тока и напряжения А12, указателя частоты вращения Р3.

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

12. Включите выключатель «СЕТЬ» источника G2 и, вращая его регулировочную рукоятку, установите на его выходе «ЯКОРЬ» напряжение, например, равное 200 В.

13. Включите выключатель «СЕТЬ» возбудителя G3 и, вращая его регулировочную рукоятку, установите на его выходе напряжение, например, равное 10 В.

14. Нажмите на виртуальную кнопку «Запустить» на экране компьютера.

15. Нажмите последовательно кнопки «ВКЛ.» возбудителя G3, источника G2, спустя, например, 2 с выключателя А6 и не позднее, чем через 10 с, остановите сбор данных нажатием на виртуальную кнопку «Остановить». В результате должен осуществиться двухступенчатый пуск нагруженного двигателя постоянного тока М2 и должны записаться в компьютер данные о режимных параметрах на интервале пуска.

16. Остановите запись процессов, нажав на виртуальную кнопку «Остановить».

17. Нажмите кнопку «ОТКЛ.» источника G1.

18. Отключите выключатель «СЕТЬ» возбудителя G3, источника G2, выключателя А6, блока датчиков тока и напряжения А12 и указателя частоты вращения Р3.

19. Используя возможности программы «Регистратор режимных параметров машины постоянного тока», проанализируйте отображенные на мониторе компьютера механическую характеристику и временные зависимости тока якорной обмотки, электромагнитного момента, частоты вращения двигателя постоянного тока при пуске его в ход.

Содержание отчета по лабораторной работе

1. Зарисовать схемы проведения опытов.

2. Приведите основные характеристики, полученные в результате опыта.

3. Сделайте вывод по работе.

4. Ответьте на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы:

1. Объясните пусковые диаграммы и характеристики двигателя постоянного тока с различным видом возбуждения.

2. Для чего используются реостаты при пуске?

3. Конструкции машин постоянного тока.

4. Что такое устойчивая работа двигателя?

Лабораторная работа № 14

Определение механической характеристики двигателя постоянного тока

Цель работы: Изучить электромеханические свойства двигателей постоянного тока с независимым (параллельным), последовательным возбуждением.

Приборы и оборудование:

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
G1	Трехфазный источник питания	201.2	~ 400 В / 16 А
G2	Источник питания двигателя постоянного тока	206.1	- 0…250 В / 3 А (якорь) / - 200 В / 1 А (возбуждение)
G3	Возбудитель синхронной машины	209.2	- 0…40 В / 3,5 А
G5	Преобразователь угловых перемещений		6 вых. каналов / 2500 импульсов за оборот
G6	Машина переменного тока	102.1	100 Вт / ~ 230 В /1500 мин^-
М2	Машина постоянного тока	101.2	90 Вт / 220 В /0,56 А (якорь)/ 2×110 В / 0,25 А (возбуждение)
А10	Активная нагрузка	306.1	220 В / 3´0…50 Вт;
Р1	Блок мультиметров	508.2	3 мультиметра 0...1000 В / 0...10 А / 0…20 МОм
Р3	Указатель частоты вращения	506.2	-2000…0…2000 мин^-¹

Основные теоретические сведения

Естественная и искусственная механические характеристики

Уравнение механической характеристики:

где U – напряжение сети, В;

М – электромагнитный момент, Н·м;

С – постоянный конструктивный коэффициент двигателя;

Ф – электромагнитный поток двигателя, создаваемый обмоткой возбуждения, Вб;

R_я – внутреннее сопротивление обмотки якоря, Ом.

Параметры U, R, Ф при работе двигателя могут быть номинальными, соответствующие паспортным значениям. И могут быть отличными от паспортных. Если же задавать различные значения U, R, Ф, то можно получить семейство механических характеристик.

Естественной механической характеристикой ДПТ называется характеристика, соответствующая номинальным значениям. При изменении одного из параметров в цепи якоря получаются искусственные характеристики.

– скорость холостого хода, не зависит от R, следовательно все характеристики при различных значениях R будут выходить из одной точки – (рис. 14.1).

Рис. 14.1 - Естественная и искусственные механические характеристики ДПТ независимого возбуждения

При изменении магнитного потока Ф скорость холостого хода будет приобретать различные значения, в то же время будет меняться угол наклона механической характеристики (рис. 14.2).

Рис. 14.2 - Естественная и искусственные характеристики ДПТ независимого возбуждения при изменении магнитного потока

Порядок выполнения работы

Ø Собрать последовательно по вариантам схемы электрических соединений, представленные на рисунках 14.3 (вариант 1), 14.4 (вариант 2), 14.5 (вариант 3).

Ø Ознакомиться с описанием электрической схемы соединения.

Источник G1 - источник синусоидального напряжения промышленной частоты.

Источник питания G2 двигателя постоянного тока используется для питания регулируемым напряжением якорной обмотки и нерегулируемым напряжением обмотки возбуждения машины постоянного тока М2, работающей в режиме двигателя с независимым возбуждением и для питания регулируемым напряжением якорной обмотки и обмотки возбуждения машины постоянного тока М2, работающей в режиме двигателя с параллельным, последовательным возбуждением.

Синхронный генератор G6 питает активную нагрузку А10, выступая в качестве нагрузочной машины.

С помощью мультиметров блока Р1 контролируются напряжение и ток якорной обмотки двигателя М2.

Указания к проведению лабораторной работы:

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

2. Соберите электрическую схему соединений тепловой защиты машины переменного тока (рисунок 3.6).

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

4. Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений (вариант 1 для исследования двигателя с независимым возбуждением) (вариант 2 для исследования двигателя с параллельным возбуждением) (вариант 3 для исследования двигателя с последовательным возбуждением).

5. Переключатели режима работы источника G2 и возбудителя G3 установите в положение "РУЧН.".

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

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

8. Включите выключатель «СЕТЬ» блока мультиметров Р1 (рис.1.4 и 1.5) и указателя частоты вращения Р3.

9. Активизируйте мультиметры блока Р1, задействованные в эксперименте.

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

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

12. Вращая регулировочную рукоятку источника G2, разгоните двигатель М2 до частоты вращения n, например, равной 1500 мин^-1.

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

14. Вращая регулировочную рукоятку возбудителя G3, изменяйте ток якоря I (ток не должен превышать значения 1,0 А) двигателя М2 и заносите показания амперметра Р1.1 (ток I), вольтметра Р1.2 (напряжение U якоря двигателя М2) и указателя Р3 (частота вращения n) в таблицу 14.1.

Таблица 14.1

I, A
U, В
n, мин^-¹

15.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.

16.Используя данные таблицы 14.1, для каждого значения частоты вращения n вычислите по формуле

[H ^. м]

и занесите в таблицу 14.2 значения электромагнитного момента двигателя М2.

Таблица 14.2

n, мин^-¹
М, Н·м

Содержание отчета по лабораторной работе:

1. Зарисовать схемы проведения опытов.

2. Занести экспериментальные данные в таблицы.

3. Произвести расчеты в соответствии с методическими указаниями.

4. Используя данные таблицы 14.2, построить искомую статическую механическую характеристику n=f(М) двигателя постоянного тока.

5. Сделать вывод по работе.

6. Ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы:

1. Что такое естественная и искусственная характеристики двигателя постоянного тока?

2. Как меняется вид характеристики при изменении напряжения питания двигателя?

3. От чего зависит жесткость механических характеристик двигателя постоянного тока?

4. Почему влияет изменение магнитного потока на механические характеристики двигателя?

Лабораторная работа № 15

Определение рабочих характеристик двигателя постоянного тока с независимым возбуждением

Цель работы: Научиться получать рабочие характеристики двигателя постоянного тока с независимым возбуждением

Приборы и оборудование:

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
G1	Трехфазный источник питания	201.2	~ 400 В / 16 А
G2	Источник питания двигателя постоянного тока	206.1	- 0…250 В / 3 А (якорь) / - 200 В / 1 А (возбуждение)
G3	Возбудитель синхронной машины	209.2	- 0…40 В / 3,5 А
G5	Преобразователь угловых перемещений		6 вых. каналов / 2500 импульсов за оборот
G6	Машина переменного тока	102.1	100 Вт / ~ 230 В / 1500 мин^-
М2	Машина постоянного тока	101.2	90 Вт / 220 В / 0,56 А (якорь) / 2×110 В / 0,25 А (возбуждение)
А10	Активная нагрузка	306.1	220 В / 3´0…50 Вт;
Р1	Блок мультиметров	508.2	3 мультиметра 0...1000 В / 0...10 А / 0…20 МОм
Р2	Измеритель мощностей	507.2	15; 60; 150; 300; 600 В / 0,05; 0,1; 0,2;0,5 А.
Р3	Указатель частоты вращения	506.2	-2000…0…2000 мин^-1

Порядок выполнения работы

Ø Собрать схему электрического соединения, представленную на рисунке 15.1.

Ø Ознакомиться с описанием электрической схемы соединения.

Источник G1 - источник синусоидального напряжения промышленной частоты.

Синхронный генератор G6 питает активную нагрузку А10, выступая в качестве нагрузочной машины.

Измеритель мощностей Р2 служит для измерения активной мощности синхронного генератора G6.

С помощью мультиметров блока Р1 контролируются интересующие напряжения и токи.

Указания к проведению лабораторной работы:

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

2. Соберите электрическую схему соединений тепловой защиты машины переменного тока (рисунок 3.6).

4. Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.

5. Переключатели режима работы источника G2 и возбудителя G3 установите в положение "РУЧН.".

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

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

8. Измерьте одним из мультиметров активное сопротивление r_c статорной обмотки генератора G6 (должно быть примерно равно 21 Ом).

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

10. Активизируйте мультиметры блока Р1, задействованные в эксперименте.

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

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

13. Вращая регулировочную рукоятку источника G2, разгоните двигатель М2 до частоты вращения n, например, равной 1500 мин^-1.

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

15. Вращая регулировочную рукоятку возбудителя G3, изменяйте ток якоря I_я двигателя М2 в диапазоне 0…1 А и заносите показания ваттметра измерителя Р2 (активная мощность Р ^׳ ₂, потребляемая одной фазой синхронного генератора G6), амперметра Р1.1 (ток I_я), вольтметра Р1.2 (напряжение U_я якорной обмотки двигателя М2), вольтметра Р1.3 (напряжение возбуждения U_f двигателя М2) и указателя Р3 (частота вращения n) в таблицу 15.1.

Таблица 15.1

Р^׳_2,Н∙м
I_я, А
U_я, В
U_f, В
n, мин^-¹

16. 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.

17. Используя данные таблицы 15.1 и измеренное значение активного сопротивления r_f обмотки возбуждения двигателя М2 для каждого значения частоты вращения n вычислите и занесите в табл. 15.2 значения:

- полезной активной мощности двигателя М2 по формуле:

, [Вт];