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_в_Nдвигателя, снять и построить рабочие характеристики двигателя

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

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

а) при I_в = I_в_Nи U = U_N= const,

б) приI_в = 0,5I_в_NиU = U_N= const,

5. Снять и построить регулировочную характеристику двигателя при постоянной частоте вращенияIв = 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_в_N= const.

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

Работа выполняется на установке, которая состоит из исследуемогодвигателя М1 и тормозного устройства М2. 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 М1 и электромагнитного тормоза М2.

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 P₂_N= 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 М2 устанавливают номинальный момент на валудвигателя. Реостатом в цепи возбуждения испытуемого двигателя RRвустанавливают номинальную частоту вращения якоря n_N=1420 об/мин.Соответствующий этому режиму ток возбуждения I_в_Nявляется 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_в_Nподдерживается реостатом RRв.

Таблица

Измерение	Расчет
I_a	I_в = I_в_N	n	I_а.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_в_NиU = U_N= const.

Скоростная (электромеханическая) характеристика

Зависимость n = f(I_a) при I_в = I_в_NиU = U_N= const устанавливается поданным таблицы. Для получения характеристики при I_в = 0,5I_в_Nреостатом 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

I_в = I_в_N

I_в = 0,5I_в_N

I_a

об/мин

Регулировочная характеристика (частота вращения n = const)

Для получения регулировочной характеристики I_в = f(M) при U = const иn = constна 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	I_в	I_a	I_а.Т	M	ΔI_в
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_a_Т= 0. Значениемомента Мрассчитывают 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 характеристикиn = f(U) при M_c = const и

I_в = I_в_Nустанавливают 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_a_Т ≈ 3,9 А. Данные опыта заносят в таблицу.

Таблица

Измерение	Расчет
U	n	I_в = const	I_а	I_a_Т= 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)

ГдеI_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	I_а А	P₁ Вт	P₂ Вт	p_в Вт	p_мг+ p_мх Вт	p_эл.об Вт	p_эл.щ Вт	p_д Вт	Σр Вт	η %
Непосредственного определения (данные 2 тб)				-	-	-	-	-	-
Отдельных потерь тоже	то же		-