Коэффициент полезного действия двигателя

КПД двигателя равен отношению полезной (механической) мощности Р₂ к затраченной (электрической) Р₁:

Здесь Р₂ в кВт; М – вращающий момент двигателя, Н.м; n – частота вращения, об/мин.

.

Зависимости называются рабочими характеристиками двигателя. Графически они представлены на рис. 2.4.

Рис. 2.3. Кривая зависимости n=f(Iя) при М=const, U=const

Рис. 2.4. Рабочие характеристики двигателя

Методика проведения лабораторной работы (лаборатория № 221)

1. Ознакомиться на демонстрационном стенде «Машины постоянного тока» с устройством электродвигателя, а на лабораторном стенде – с приборами, аппаратами и подлежащим испытанию электродвигателем. Записать в отчёт о лабораторной работе технические паспортные данные двигателя.

2. На рабочей панели стенда «Двигатели постоянного тока» в соответствии с принципиальной схемой (см. рис. 2.5) собрать электрическую цепь для снятия характеристик электродвигателя постоянного тока параллельного возбуждения. Монтаж электрической цепи производить согласно монтажной схеме, указанной на рис. 2.6. В качестве нагрузки на валу испытуемого электродвигателя используется электромагнитный тормоз, тормозной момент которого изменяется при изменении тока в его обмотках возбуждения с помощью регулируемого источника постоянного напряжения. Управление тормозом производится рукояткой «Момент нагрузки электродвигателей», расположенной на панели «Нагрузочные устройства».

Изменение момента на валу и частоты вращения якоря электродвигателя производить измерительными приборами (агрегат 2), расположенными на приборной панели.

Перед пуском исследуемого электродвигателя необходимо убедиться в том, что:

а) сопротивление пускового реостата полностью введено (ручка пускового реостата находится в крайнем левом положении – цепь якоря двигателя разомкнута;

б) сопротивление реостата в цепи обмотки возбуждения электродвигателя полностью выведено (ручка реостата «Регулировка возбуждения» находится в крайнем правом положении);

в) напряжение, подводимое к цепи обмотки возбуждения электромагнитного тормоза, равно нулю (ручка «Момент нагрузки электродвигателя» находится в крайнем левом положении);

г) значение питающего напряжения электродвигателя установлено равным номинальному его значению U_ном=220 В. Установка питающего напряжения производится кнопками «­» и «¯» панели «Нагрузочные устройства» при предварительно нажатой кнопки «Вкл» на панели «Машины постоянного тока»;

д) нажатием кнопки «Агрегат № 2» на панели «Нагрузочные устройства» включено напряжение питания электрической цепи измерения момента и частоты вращения якоря электродвигателя.

3. Произвести пуск электродвигателя плавным переключением пускового реостата из положения «1» в положение «7» с выдержкой времени в каждом промежуточном положении в течение 1 – 1,5 с. После окончания процесса пуска, когда частота вращения якоря двигателя принимает установившееся значение, пусковой реостат полностью должен быть выведен (рукоятка пускового реостата должна быть в крайнем правом положении – положение «7»).

4. Снять механическую n=f₁(М), частотную n=f₂(I_я) и рабочие характеристики электродвигателя: М=f₃(P₂), n=f₄(P₂), I_я=f₅(P₂) и h=f₅(P₂) при U=U_ном=const и I_в=I_в.ном=const:

а) осуществить нагрузку электродвигателя с помощью электромагнитного тормоза; изменение момента электромагнитного тормоза должно производиться плавно; в начале опыта устанавливается ток возбуждения, при котором при номинальном питающем напряжении и токе, потребляемом двигателем, частота вращения якоря равна номинальной; это значение тока возбуждения двигателя принимается равным номинальному; в процессе проведения опыта этот ток необходимо поддерживать неизменным;

б) первые точки характеристик снимаются при холостом ходе электродвигателя, т.е. при уменьшенном до нуля моменте электромагнитного тормоза;

в) постепенно нагружая электродвигатель до значения тока, равного I=1,2I_ном, произвести регистрацию показаний всех измерительных приборов для 6–7 точек (включая точку номинального режима). Данные наблюдений записать в табл. 2.1.

5. Обработка результатов измерений:

а) по результатам измерений п. 4 построить механическую n=f₁(М) и частотную n=f₂(I_я) характеристики электродвигателя;

б) по результатам измерений и вычислений п.4 построить в одной координатной системе рабочие характеристики двигателя, т.е. зависимости момента М, частоты вращения якоря n, тока якоря I_я и КПД от полезной мощности P₂ на валу электродвигателя при постоянном номинальном значении напряжения U=U_н=const и постоянном токе возбуждения, равном номинальному его значению.

Таблица 2.1

№ измерений	Измерения	Вычисления
U, B	Iя, А	Iв, А	М, Н м	n, об/мин	I, A	P1, Вт	P2, Вт	h, %
× ××

Вычислить расчётное значение следующих величин:

1) тока, потребляемого электродвигателем:

;

2) мощности, потребляемой электродвигателем:

P₁ = U I;

3) полезной мощности на валу электродвигателя:

P₂ = 0,105 M n,

где Р₂ – мощность, Вт; М – момент, Н м (1 кГм = 9,81 Н м); n – частота вращения якоря, об/мин;

4) коэффициента полезного действия электродвигателя:

.

6. Сделать и записать выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Объясните принцип действия двигателя постоянного тока.

2. Почему в момент пуска ток якоря двигателя в несколько раз больше номинального значения и уменьшается в процессе пуска?

3. Как осуществляют пуск двигателя?

4. Какова зависимость вращающего момента двигателя от тока якоря?

5. Каким путём регулируют частоту вращения двигателя?

6. Каким путём осуществляется реверсирование двигателя?

7. Начертите рабочие характеристики двигателя.

8. Определите по данным паспорта двигателя его номинальный вращающий момент.

9. Объясните понятие противо-ЭДС?

Литература

[1, с. 465-488; 2, с.332–376; 3, с. 172–188].

Список используемой литературы

1. Гольдберг О. Д. , Хелемская С. П. Электромеханика. – М.: Академия, 2007. – 512 с.

2. Касаткин А.С., Немцов М.В. Курс электротехники. – М.: Высшая школа, 2009. – 542 с.

3. Рекус Г.Г., Чесноков В.Н. Лабораторный практикум по электротехнике и основам электроники. – М.: Высшая школа, 2001. – 256 с.

Содержание

Введение3

Лабораторная работа №1. Генераторы постоянного тока4

Лабораторная работа №2. Двигатель постоянного тока 18

Список используемой литературы 26