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 IвNдвигателя, снять и построить рабочие характеристики двигателя

P1, M, Ia, n, η = f(P2) приIв = IвNиU = UN= const.

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

а) при Iв = IвNи U = UN= const,

б) приIв = 0,5IвNиU = UN= const,

5. Снять и построить регулировочную характеристику двигателя при постоянной частоте вращенияIв = f(M) при n = const и U = UN= const.

6. Снять и построить регулировочную характеристику двигателя при постоянном моменте на валу n = f(U) при Mc = const и Iв = IвN= 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:

MТ= 1,285Ia, Н·м,

где Ia– 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

MN= P2NN= 1000 /148,7 = 6,725 Н·м,

где P2N= 1000 Вт - номинальная мощность двигателя (на валу); ΩN-номинальная угловая скорость вращения якоря двигателя, которая связана сноминальной частотой вращения якоря nN= 1420 об/мин соотношеним ΩN= nN· 2π/60 =1420 ·2π/60 =148,7 рад/с

Определяют величину тока тормозного устройства Ia, соответствующего номинальному моменту

Iа.Т = MN/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 nN=1420 об/мин.Соответствующий этому режиму ток возбуждения IвNявляется номинальным.Постепенно уменьшая величину тормозного момента до нуля (холостой ход)снимают рабочие характеристики. Полученные данные записывают в таблицу.

Напряжение на зажимах обмотки якоря UN= 110 Вв процессе опытаподдерживается неизменным реостатом RRр.д. Номинальное значение токавозбуждения IвNподдерживается реостатом RRв.

Таблица

Измерение Расчет
Ia Iв = IвN n Iа.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 = UN(Ia+ Iв); 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, Ia, n, η = f(P2) приIв = IвNиU = UN = const.

Скоростная (электромеханическая) характеристика

Зависимость n = f(Ia) при Iв = IвNиU = UN= const устанавливается поданным таблицы. Для получения характеристики при Iв = 0,5IвNреостатом RRв в цепивозбуждения двигателя устанавливают соответствующее значения тока.Регулируя нагрузку на валу двигателя тормозным устройством снимаютзависимость n= f(Ia). В процессе опыта величина тока якоря не должнапревысить значения IаN= 12,2 A.

Таблица

  Iв = IвN Iв = 0,5IвN
Ia А                        
n об/мин                        

Регулировочная характеристика (частота вращения n = const)

Для получения регулировочной характеристики Iв = f(M) при U = const иn = constна холостом ходу, регулируя ток Iв реостатом RRв, устанавливают указанную преподавателем частоту вращения n. Тормозным устройствомувеличивают момент двигателя и одновременно с этим регулируют токвозбуждения Iв таким образом, чтобы частота вращения оставалась постоянной.Полученные данные заносят в таблицу. По ним строят графическуюзависимость Iв = f(M).

Таблица

Измерение Расчет
n = const Iв Ia Iа.Т M ΔIв
об/мин А А А Н∙м А
           

В таблице ΔIв = Iв.х- Iв , где Iв.х– ток возбуждения при отсутствиинагрузки на валу исследуемого двигателя, то есть при IaТ= 0. Значениемомента Мрассчитывают и по данным опытастроят графическую зависимость Iв = f(M).В процессе опыта необходимо следить, чтобы ток якоря не превысилноминального значения Iа≤ IаN= 12, 2 A.

Регулировочная характеристика (момент M = const)

Для получения регулировочной характеристикиn = f(U) при Mc = const и

Iв = IвNустанавливают на валу двигателя тормозной момент

0,75·MN(Ia.Т =0,75·MN/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 IaТ ≈ 3,9 А. Данные опыта заносят в таблицу.

Таблица

Измерение Расчет
U n Iв = const Iа IaТ= 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 Iапримерно равного номинальному значению, IаN= 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= pв + pмг+ pмх + pэл.об + pэл.щ+ pд ,

где pв–электрические потери в обмотке возбуждения; pмг – магнитные потерив сердечнике якоря; pмх – механические потери на трение; pэл.об–электрические потери в обмотке якоря, обмотке добавочных полюсов и др.;pэл.щ– электрические потери в щетках; pд – добавочные потери.

Величина мощности P1, подводимой к двигателю, P1 = UN(Ia+ Iв).

Электрические потери в обмотке возбуждения pв = UNIв.

Магнитные и механические потери:рмгмх =UNIa - Ia2Ra(75)

ГдеIa.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),Ra(75) ≈ 1,2Ra

Электрические потери в обмотках якорной цепи: pэл.об= Ia2Ra.

Электрические потери в щетках: pэл.щ≈ 2ΔUщIа= 2 (0,3…1) Iа.

Добавочные потери:pд ≈ 0,01UNIa.

КПД определяют по формуле η = 100(1- Σp/P1),

и результаты расчета помещают в таблицу

Таблица

Определение к.п.д. по методу Iа А P1 Вт P2 Вт pв Вт pмг+ pмх Вт pэл.об Вт pэл.щ Вт pд Вт Σр Вт η %
Непосредственного определения (данные 2 тб)       - - - - - -  
Отдельных потерь тоже то же   -              

сопротивлениеобмоткиякоряRa= 1,1 Ом;

сопротивлениепараллельнойобмоткивозбужденияRв = 210 Ом

Ответить на вопросы.

1. Изкакихэлементовсостоитмагнитнаясистемадвигателя?

2. В какомсоотношениинаходятсятоки якоря и возбуждениядвигателя?

3. Как пустить в ход двигатель параллельного возбуждения?

4. Почемунеизменитсянаправление вращения, если изменить полярностьякорем двигателя ток и уменьшаетсячастотавращения?

6. Почемуменяется наклон скоростных (электромеханических) характеристикпри изменении тока возбуждения?

7. КакиеВызнаетеспособырегулированиячастотывращениядвигателя?

8. Какбудутменятьсятокякоря и частота вращения двигателя, если менятьвеличину сопротивления в цепи возбуждения при постоянстве тормозногомомента?

9. Какбудутизменятьсятокякоря и частота вращения двигателя, если менятьвеличину сопротивления в цепи якоряприпостоянстветормозногомомента?

10. Какбудутизменятьсятокякоря и частота вращения при постоянстветормозного момента, если изменить положениещеток?

11. Назовитепотеримощности в двигателе. Какиепотери зависят от нагрузки навалу, какие не зависят?

12. Гдеиспользуютсядвигателипостоянноготокапараллельноговозбуждения?

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

ПО ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ И ЭЛЕКТРОНИКЕ

для студентов Мариинско-Посадского филиала ФГБОУ ВПО «ПГТУ»

(среднее профессиональное образование)

направления

280703.51 «Пожарная безопасность»

280707.51 «Защита в чрезвычайных ситуациях»

по программе базовой подготовки

Составитель:

ЯКОВЛЕВА НИНА НИКОЛАЕВНА

Рабочая программа рассмотрена и утверждена

на заседании МС МПФ от «04» февраля 2013 г., протокол №7

Мариинско-Посадский филиал

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Поволжский государственный технологический университет»

429570 Мариинский Посад, ул. Николаева, 52

Наши рекомендации