Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Предварительное задание к эксперименту




Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 2.6

ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

СМЕШАННОГО И ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

 

Цель работы: изучение устройства и принципа действия двигателя постоянного тока; освоение приемов расчета основных электрических и механических величин; снятие и анализ рабочих характеристик двигателя.

 

Общие сведения

 

Двигатель постоянного тока (ДПТ) состоит из неподвижной части (статора) и вращающейся части (якоря), разделенных воздушным зазором. Статор имеет станину, на внутренней поверхности которой крепятся основные и дополнительные полюсы. Основные полюсы с обмотками возбуждения служат для создания в машине магнитного потока, а дополнительные – для улучшения коммутации. Вращающаяся часть машины (якорь) состоит из сердечника, обмотки и коллектора. Сердечник имеет цилиндрическую форму. Он набирается из колец или сегментов листовой электротехнической стали, на внешней поверхности которых выштампованы пазы. В пазы сердечника укладываются секции, которые выводятся на коллектор и припаиваются к его пластинам, образуют замкнутую обмотку якоря. Коллектор набран из медных пластин клинообразной формы, изолированных друг от друга и от корпуса изолирующими прокладками, образующих в сборе цилиндр, который крепится на валу якоря. Электрические машины постоянного тока могут работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя, т.е. обладают свойствами обратимости. В режиме двигателя осуществляется преобразование электрической энергии постоянного тока в механическую энергию, снимаемую на валу.

По способу возбуждения различают: двигатели независимого возбуждения; двигатели параллельного возбуждения; двигатели последовательного возбуждения; двигатели смешанного возбуждения.

На рис. 6.1 приведена схема включения двигателя смешанного возбуждения. Магнитное поле двигателя возбуждается двумя обмотками: обмоткой параллельного возбуждения ОВШ и обмоткой последовательного возбуждения ОВС. В двигательном режиме работы обмотки включены согласно. Двигатель параллельного возбуждения имеет только обмотку ОВШ.

При подаче на щетки двигателя напряжения U от внешнего источника электроэнергии по обмот-кам якоря и возбуждения протекают токи, которые возбуждают магнитный поток Ф двигателя дву-мя обмотками: обмоткой параллельного возбуждения Фовш и обмоткой последовательного возбуждения Фовс:

 

.

 

В результате взаимодействия то-ка якоря I я и магнитного потока Ф создается вращающийся момент

 

Рис. 6.1
, (6.1)

 

где C м – постоянная машины, зависящая от ее конструктивных
данных.

Вращающий момент М двигателя уравновешивается моментом сопротивления М с рабочей машины. В данной работе нагрузкой на валу двигателя является трехфазный синхронный генератор (СГ) переменного тока, к которому подключается регулируемое нагрузочное сопротивление R н1. При вращении якоря с частотой n его обмотка пересекает магнитный поток Ф и в ней согласно закону электромагнитной индукции наводится ЭДС:

 

, (6.2)

 

где C е – конструктивная постоянная машины.

 

Ток якоря I я и ЭДС E направлены навстречу друг другу (см.
рис. 6.1), поэтому E обычно называют противо-ЭДС. Напряжение на зажимах якоря U равно сумме противо-ЭДС и падения напряжения на внутреннем сопротивлении якоря:

 

. (6.3)

 

Из выражений (6.3) и (6.2) ток якоря определяется по формуле

 

. (6.4)

 

В момент пуска, когда , ЭДС в обмотке якоря также равна нулю, и ток якоря достигает значения

 

,

 

что недопустимо. Для ограничения пускового тока I п.я в цепь якоря включается пусковой реостат R п (см. рис. 6.1). Величина пускового тока в этом случае

 

.

 

Искусственное (с помощью пускового реостата) снижение пускового тока приводит, как это видно из формулы (6.1), к снижению пускового момента М п. Чтобы сохранить достаточную величину М п, необходимо запускать двигатель при максимальном потоке, для чего регулировочный реостат R в в цепи ОВШ должен быть в момент пуска полностью выведен, .

При разгоне двигателя возрастает частота вращения n, противо-ЭДС увеличивается, а ток якоря уменьшает-ся, поэтому реостат R п постепенно выводится. В установившемся режиме, когда , пусковой реостат R п полностью выведен, ток якоря достигает значения, определяемого нагрузкой двигателя. С ростом нагрузки М с > М, что вызывает уменьшение частоты вращения n и соответствующее увеличение тока якоря I я (формула (6.4)) и вращающего момента М (формула (6.1)) до тех пор, пока не наступит новое равенство при сниженной частоте вращения n. При уменьшении нагрузки на валу двигателя М с < М частота вращения n увеличивается, а ток якоря уменьшается. Таким образом, всякое изменение нагрузки на валу двигателя вызывает в нем автоматическое изменение n, I я, М.

Подставляя в уравнение (6.3) выражение ЭДС и полагая, что в цепь якоря может быть включено добавочное сопротивление R д (в данной работе ), получаем уравнение скоростной характеристики двигателя:

 

. (6.5)

 

Основной характеристикой двигателя является механическая характеристика, выражающая зависимость n (М). Используя соотношения (6.1) и (6.5), запишем уравнение механической характеристики:

 

.

 

Как видно, частоту вращения двигателя можно регулировать тремя способами: включением реостата R д в цепь обмотки якоря (реостатное регулирование); изменением магнитного потока Ф, т.е. изменением I в (полюсное регулирование); изменением питающего напряжения U (якорное регулирование).

Механическую характеристику n (М), получаемую при , и , называют естественной. При реостатном способе регулирования искусственные механические характеристики более мягкие, чем естественные, так как с введением R д в цепь обмотки якоря увеличивается наклон характеристик n (М). При полюсном регулировании, которое обычно состоит в уменьшении тока возбуждения I в, увеличиваются скорость идеального холостого хода п х и наклон характеристик n (М). В случае якорного регулирования изменится только величина п х, а наклон характеристик останется неизменным. Эксплуатационные свойства двигателя определяются рабочими характеристиками n, I, M, f (P) при и .

Для построения рабочих характеристик двигателя используются следующие соотношения. Мощность, потребляемая двигателем из сети:

 

.

 

Мощность, отдаваемая генератором:

 

,

 

так как нагрузка синхронного генератора (СГ) чисто активная.

Коэффициент полезного действия двигателя

 

.

 

Полезная мощность на валу двигателя

 

,

 

где .

Ток возбуждения двигателя параллельного и смешанного возбуждения определяется по закону Ома:

 

и не зависит от нагрузки двигателя (R в принять равным 0). Ток I, потребляемый из сети двигателем параллельного или смешанного возбуждения, определяется по первому закону Кирхгофа:

 

 

и изменяется при изменении нагрузки.

Номинальный момент двигателя

 

.

 

Момент М на валу двигателя для заданного варианта определяется по уравнению (6.1):

 

.

 

Номинальный ток якоря: . Противо-ЭДС Eном определяется из уравнения (6.3).

Частота вращения якоря n для заданного варианта определяется по уравнению (6.5) при .

 

Предварительное задание к эксперименту

 

Для двигателя постоянного тока в табл. 6.1 заданы номинальные величины: мощность на валу P ном, номинальное напряжение U ном, частота вращения якоря n ном, КПД hном, сопротивление обмотки якоря R я, сопротивление обмотки возбуждения R в. Определить:

1. Номинальные значения мощности и тока P 1ном, I ном, потребляемые двигателем из сети.

2. Номинальный ток якоря I яном, ток возбуждения I в, а также номинальную противо-ЭДС E ном.

3. Ток I 1, потребляемый двигателем из сети, согласно своему варианту, заданному в табл. 6.1.

4. Номинальный момент М ном, а также момент М на валу двигателя для своего варианта.

5. Частоту вращения якоря n для заданного в табл. 6.1 относительного значения тока якоря при номинальном напряжении сети U ном и номинальном потоке Фном обмотки ОВШ (потоком ОВС пренебречь).

6. Результаты предварительного расчета к эксперименту записать в табл. 6.3.

 

Т а б л и ц а 6.1

 

№ варианта Тип двигателя (ДПТ) P ном, кВт U ном, В n ном, мин–1 hном R я, Ом R овш, Ом
  П31УЧ 0,88     0,8 7,3   0,3
  П31-С1-УЧ 0,88     0,8 4,3   0,4
  П31М 0,88     0,8 5,7   0,5
  П31УЧ 0,82     0,75 5,1   0,6
  П31М 0,61     0,74 1,7   0,7
  П418-5 2,7     0,82 2,8   0,8
  П55Л183 0,8     0,74 2,1   0,9
  П31 1,0     0,75 4,9    

 

Поделиться:





Читайте также:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...