Данные опытных испытаний двигателя при различной частоте

Пределы регулирования напряжения и частоты	Измерено	Вычислено
U1, B	I1, A	P1, Bт	n, об/мин	M, Н×м	n*, o.e.	M*, o.e.	сos j1, o.e.	P2, Bт	h, o.e.
U1 = 88 В f* = 0,4
U1 = 132 В f* = 0,6
U1 = 176 В f* = 0,8
U1 = 220 В f* = 1

4. По полученным данным построить механические характеристики для
f* = 0,4; 0,6; 0,8; 1, n* = f(M*),
(рис. 23.2). где n₁ = 1500 об/мин – синхронная частота вращения; М* = М/М_н, где М_н – номинальный вращающий момент; , где Рн – номинальная мощность двигателя; n_н –
номинальная частота вращения двигателя.

5. По результатам анализа измеренных параметров сделать вывод.

Рекомендуемая литература: [1, 2, 3, 5].

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 24
ИСПЫТАНИЕ АСИНХРОННОЙ МАШИНЫ
В РЕЖИМЕ ГЕНЕРАТОРА

Цель работы: ознакомление со способами перевода асинхронной машины в генераторный режим и снятие рабочих характеристик в этом режиме.

Содержание и порядок выполнения работы

Асинхронная машина, как любая электрическая машина, обратима, т. е. асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором может ра­ботать в генераторном режиме. Генераторный режим осу­ществляется при работе машины на сеть, питаемую синхронным генератором (схема независимого возбуждения), и при работе асинхронной ма­шины на изолированную сеть при наличии батареи конденсаторов дос­таточной емкости (схема самовозбуждения).

В обоих случаях для создания магнитного поля требуется реактив­ный ток. В первом случае при параллельной работе с сетью реактив­ный ток потребляется из сети, во втором – источником реактивного тока являются конденсаторы.

Генераторный режим при независимом возбуждении. Для того чтобы асинхронный двигатель перевести в генераторный режим, требуется с помощью какого-либо двигателя увеличить частоту вращения его ротора и довести ее до частоты вращения больше син­хронной: n₁ = 60 f₁/P.

При этом направление реактивной мощности остается прежним, т. е. машина продолжает потреблять реактивную мощность, необходимую для создания вращающегося магнитного поля, а направление активной мощности меняется, т. е. машина начинает отдавать ее в сеть.

Активную мощность, отдаваемую асинхронным генератором в сеть, регулируют изменением величины отрицательного скольжения (часто­той вращения ротора n), меняя механическую мощность, подводимую со стороны первичного двигателя.

Номинальную мощность асинхронный генератор развивает (как и асинхронный двигатель) при относительно малых скольжениях, порядка нескольких процентов. Последнее обстоятельство необходимо учитывать при загрузке асинхронного генератора, медленнои осторожно повышая частоту вращения ротора, начиная с синхронной.

Рабочие характеристики асинхронного генератора. Для снятия рабочих характеристик асинхронного генератора, рабо­тающего парал­лельно с сетью, собирают схему (рис. 24.1), когда батарея конден­сатора отключена. На схеме показаны двигатель постоянного тока параллельного возбуждения и асинхронная машина, соединенные между собой валами. Для того, чтобы асинхронная машина работала в генераторном режиме, поступают следующим образом: запускают вначале асинхронную машину в двигательном режиме и замечают ее направление вращения, затем запускают двигатель постоянного тока, на­правление которого должно быть тем же. В противном случае меняют его направление вращения.

Рис. 24.1. Схема испытания асинхронного генератора

Если направление вращения постоянного тока совпадает с направлением вращения асинхронной машины, его частоту вращения увеличи­вают до синхронной. Это определяется по стробоскопическому диску, сектора которого должны остановиться. После этого включают в сеть асинхронную машину.

Если n = n₁, то скольжение S = 0. Такой режим будет являться идеальным холостым ходом асинхронной машины. Для снятия рабочих характеристик требуется постепенно увеличивать частоту вращения дви­гателя постоянного тока с помощью регулировочного реостата R_рег, при этом будет увеличиваться отдача активной мощности асинхронной ма­шины в сеть. Показания приборов записываются в табл. 24.1.

Таблица 24.1

Данные испытаний работы асинхронного генератора

параллельно с сетью

Измерено	Вычислено
Uд, В	Iд, А	Р2г, Вт	Iг, А	nск, об/мин	Uфг, В	Р1г, Вт	n, об/мин	сosj, о.е.	h, о.е.	S, о.е.

Асинхронную машину следует загружать выше номинальной мощности.

По измеренным и вычисленным параметрам строятся рабочие характеристики. Рабочими характеристиками называются зависимости I_г, h, сosj, S = f(P₂).

Частота скольжения определяется по стробоскопическому диску пу­тем подсчета числа оборотов его секторов в минуту. Мощность, отда­ваемая в сеть генератором Р_2Г = 3 U_фг I_г сosj. Мощность, потреб­ляемая асинхронным генератором

P_1г = U_д I_д / h_д,

где h_д – кпд двигателя постоянного тока. Берется h_д = 0,8. А кпд асинхронного генератора

h = P_2г / P_1г.

Коэффициент мощности

cos j = .

Скольжение

S = .

Режим работы асинхронного генератора с самовозбуждением.
Работа асинхронного генератора в автономном режиме без связи с сетью, питаемой синхронными генераторами, возможна только при наличии источника опережающего тока, которым служит конденсаторная батарея (рис. 24.2) [1].

При вращении ротора приводным двигателем в обмотке статора индуктируется небольшая по величине эдс Е_ост за счет остаточного магнитного поля ротора. Эта эдс вызывает в батарее конденсаторов ток I_С, который опережает по фазе Е_ост на угол p/ 2 и совпадает по фазе с остаточным магнитным потоком Ф_ост. Этот ток приводит к росту ре­зультирующего магнитного потока и, соответственно, увеличению эдс Е₁. Процесс нарастания тока и эдс ограничивается насыщением маг­нитной цепи генератора и емкостью конденсаторов. При постоянной скорости с повышением нагрузки напряжение и частота тока генератора будут уменьшаться. Для поддержания этих значений постоянными требуется увеличивать частоту вращения ротора за счет повышения скорости первичного двигателя.

В лабораторной работе требуется возбудить асинхронный генератор и сделать три измерения его параметров для различной нагрузки и за­писать их в табл. 24.2.

Таблица 24.2

Данные испытаний работы асинхронного генератора

с самовозбуждением

U, В	I, А	Р, Вт	nск, об/мин	n, об/мин	сosj, о.е.

По результатам лабораторной работы требуется сделать выводы.

Рекомендуемая литература: [1].

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 25
ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ
«МАГНИТНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ–ДВИГАТЕЛЬ»

Цель работы: исследование механических характеристик электро­двигателя постоянного тока при питании от магнитного усилителя.

Содержание работы

Катушка с ферромагнитным сердечником может быть регулятором некоторых электрических величин. Если такую катушку включить в цепь какого либо приемника, то при изменении длины воздушного зазо­ра сердечника изменится индуктивное сопротивление катушки, а следо­вательно, – и величина тока, напряжения, мощности приемника. Но этот зазор регулировать сложно. Поэтому в настоящее время получил рас­пространение другой способ изменения индуктивного сопротивления ка­тушки, заключающийся в подмагничивании сердечника дополнительной катушкой, питаемой постоянным током.

На этом принципе работают магнитные усилители (МУ), в которых незначительное приращение тока, напряжения или мощности в подпи­тывающей катушке вызывает существенное приращение тока, напряже­ния или мощности в приемнике, причём быстро.

Вариант устройства МУ показан на рис 25.1.

Рис. 25.1.Схема МУ с выходом на переменномтоке

Основу магнитного усилителя составляют два ферромагнитных сер­дечника, на каждом из которых расположены рабочие обмотки ОР₁ и ОР₂ и обмотки управления ОУ₁ и ОУ₂.

В цепь рабочих обмоток включен приемник с сопротивлением R_П, на­пример электрический двигатель переменного тока.

Обмотки управления питаются от источника постоянного тока, они вклю­чены последовательно-встречно, что позволяет существенно уменьшить переменную составляющую тока в цепи управления, возникающую из-за магнитной связи между обмотками ОР и ОУ. Цепь ОУ является входной, а цепь ОР – выходной цепью МУ.

При изменении постоянного тока в ОУ изменяется величина постоянного магнитного потока, в связи с этим изменяется магнитная прони­цаемость и величина индуктивного сопротивления в цепи приёмника.

Так, при отсутствии подмагничивающего тока индуктивность сердечников, индуктивное сопро­тивление ОР будут наибольшими, а ток через приемник – наименьшим. С увеличением тока подмагничивания будет происходить насыщение стали, а следовательно, – уменьше­ние магнитной проницаемости, ин­дуктивного сопро­тивления ОР, но увеличится сила тока че­рез прием­ник при неизменном напряже­нии, что можно увидеть на рис. 25.2.

Одной из важнейших величин, харак­теризующих магнитные уси­лители, явля­ет­ся коэффициент усиления.

Коэффициент усиления по току пред­ставляет собой отношение при­ращения тока приемника к приращению тока управ­ления

.

Коэффициент усиления по напряжению K_u – это отношение приращения напряжения потребителя к приращению напряжения обмот­ки управления:

.

Коэффициент усиления мощности выражается уравнением

,

или .

Магнитный усилитель, изображенный на рис. 3.1, называется усили­телем с выходом на переменном токе. Если потребитель рассчитан на питание постоянным током, то его включают через выпрямитель, а маг­нитный усилитель называют усилителем с выходом на постоянном токе.

В некоторых конструкциях МУ сердечник выполнен трехстержневым с трехфазной схемой выпрямления.

В автоматизированном электроприводе используют обмотки (ОС) для обратной связи. Если ток, протекающий по обмотке ОС, совпадает с током в ОУ (положительная обратная связь), то в этом случае увеличи­вается коэффициент усиления и быстродействие. Если такового совпа­дения токов не происходит (отрицательная обратная связь), то наблю­дается стабилизация процесса.

В лабораторной работе использован трехфазный магнитный усилитель с выходом на постоянном токе, питающий двигатель постоянного тока с независимым возбуждением.

Такая система электропривода «магнитный усилитель–двигатель» находила применение в промышленности в основном для нереверсивных механизмов небольшой мощности (до 10 кВт.).

К достоинствам магнитного усилителя как управляемого преобразователя для питания двигателя постоянного тока прежде всего следует отнести его высокую надежность в силу отсутствия вращающихся частей и подвижных контактов, практически неограниченный срок службы, простоту обслуживания, сравнительно высокий кпд и простоту суммирования управляющих сигналов. Недостатками их являются большие габариты и масса, а также значительная инерционность.

Основная зависимость, по которой можно судить о регулировочных свойствах МУ как преобразователя, – его нагрузочная характеристика «вход–выход», т. е. зависимость напряжения на выходе МУ от намагничивающей силы (напряжения или тока) управления при определенном постоянном значении тока нагрузки U_n = f(I_у) при I_n = const.

При работе МУ на двигатель его нагрузка зависит от скорости двигателя. С изменением скорости двигателя нагрузка МУ меняется и, следовательно, меняется его характеристика. Так как нагрузка и скорость двигателя непостоянны, то характеристики МУ представляются семейством зависимостей, снятых при различных значениях тока нагрузки и скорости двигателя.

Для расчета скоростных характеристик, определения коэффициента передачи (усиления) МУ, коэффициентов обратных связей и заданного напряжения в замкнутой системе «магнитный усилитель – двигатель» постоянного тока пользуются регулировочными характеристиками, представляющими собой зависимости выходного напряжения усилителя U_n (напряжения на двигателе) от напряжения управления U_n = f(U_y) при токе нагрузки I_n = const. Такие характеристики представлены семейством кривых на рис. 25.3.

При анализе работы системы автоматического управления (САУ) с магнитным усилителем в статических и динамических режимах удобно пользоваться токовыми регулировочными характеристиками, которые представляют собой зависимости тока нагрузки МУ от тока управления при постоянной скорости. Семейство этих характеристик представлено на рис. 25.4.

Рис. 25.3. Семейство регулировочных характеристик Un = f(Uy) при In = const

Рис. 25.4. Семейство токовых регулировочных характеристик In = f(Iy) при Ω = const

Коэффициент усиления МУ по напряжению определяется по регулировочным характеристикам (см. рис. 25.3) при постоянном токе нагрузки усилителя и является функцией напряжения управления и тока нагрузки усилителя (тока двигателя), ,

.

Коэффициент усиления МУ по току определяется по токовым регу­лировочным характеристикам (см. рис. 25.4) при постоянной скорости двигателя и является функцией тока управления и скорости двигателя

.

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему исследования МУ (рис. 25.5).

2. Снять регулировочную характеристику U_n = f(U_y) при I_n = const. Данные записать в табл. 25.1.

Таблица 25.1

Результаты регулировочной характеристики U_n = f(U_y) при I_n = const

Iп1 =	Iп2 =	Iп2 =	Iп2 =
Uу, В	Uп, В	Uу, В	Uп, В	Uу, В	Uп, В	Uу, В	Uп, В

3. Снять регулировочную характеристику I_n = f(I_y) при W = const. Данные записать в табл. 25.2.

Таблица 25.2

Результаты регулировочной характеристики I_n = f(I_y) при W = const

W1 =	W2 =	W3 =	W4 =
Iу, А	Iп, А	Iу, А	Iп, А	Iу, А	Iп, А	Iу, А	Iп, А

4. По результатам опытов определить коэффициенты усиления по напряжению

,

5. Снять механические характеристики, результаты опыта занести в табл. 25.3.

Таблица 25.3

Данные исследований системы «МУ – двигатель»

Режим испытания

Измерено

Вычислено

U1Ф, В

I1Ф, А

Р1Ф, Вт

Uп, В

Iп, А

Iу, А

Uу, В

n, об/мин

M, кгм

P1, Вт

P2д, Вт

P2у, Вт

сosφ, о. е.

KP

ηМУ, о. е.

ηДВ, о. е.

η, %

Uп = 0,5 Uпн

Uп = Uпн

Рис. 25.5. Схема исследования системы «магнитный усилитель-двигатель»

Расчетные формулы:

U_пн = 220 В; Р₁ = 3Р_1ф; Р_2дв = 1,027 М n;

Р_2му = U_п I_п;

6. Построить механические характеристики n = f(M) для U = 0,5U_ПН,
U = U_ПН.

7. Построить зависимости η_му; η_дв; η = f(I_п).

Рекомендуемая литература: [5].

Лабораторная работа № 26
ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ «ГЕНЕРАТОР–ДВИГАТЕЛЬ»

Цель работы: ознакомление с основными способами регу­лирования скорости двигателя постоянного тока путем изменения напряжения на якоре и изменением тока в цепи возбуждения двигателя; ознакомление с неавтоматическим управлением системой «генератор–двигатель».

Содержание работы

Уравнение скоростной характеристики двигателя постоянного тока для установившегося режима имеет вид

n = , (1)

где U – напряжение сети, В; I_а – ток якоря, А ; R_а – сопротивление обмотки якоря, дополнительных полюсов и щеточного контакта, Ом; К_е = – постоянный коэффициент, зависящий от параметров данного двигателя (Р – число пар полюсов; N – число проводников обмотки якоря, а – число параллельных ветвей обмотки якоря); Ф – результирующий магнитный поток двигателя, В_б; n – частота вращения якоря двигателя, об/мин. Из уравнения (1) следует, что частоту вращения двигателя посто­янного тока можно регулировать тремя способами:

1) изменением подводимого к двигателю напряжения U;

2) изменением магнитного потока током возбуждения;

3) введением сопротивления в цепи якоря R_д. Для электроприводов, требующих широкого диапазона регулирования частоты вращения, очень широко используют систему «гене­ратор-двигатель» («Г–Д»), упрощенная схема которой приведена на рис. 26.1.

Рис. 26.1 Принципиальная схема системы (Г–Д)

В систему «Г–Д» входят следующие машины: первичный двигатель (в лаборатории обычно асинхронный двигатель), гене­ратор постоянного тока независимого возбуждения (Г), регули­руемый рабочий двигатель постоянного тока независимого возбуждения (Д). В качестве нагрузки для рабочего двигателя используют или генератор постоянного тока, который в свою очередь загружается ламповым реостатом, или тормоз (электромагнитный или ленточный). Питание обмоток возбуждения генератора Г, двигателя Д и нагрузочного генера­тора (НГ) осуществляется от сети постоянного тока или от­дельного генератора–возбудителя.

Достоинством системы «Г–Д» является следующее: облегченный без­­реостатный запуск; регулирование частоты вращения в широком диапазоне; плавное торможение и удобное реверсирование дви­гателя. При этом управление режимами в главной цепи системы «Г–Д» легко и просто осуществляется изменением небольших токов в цепях возбуждения без какой-либо переключающей аппаратуры.

Пуск двигателя Д системы «Г–Д» осуществляется путем постепенного увеличения тока возбуждения генератора с помощью потенциометра Rг. Причем при пуске напряжение на зажимах генератора следует увеличивать так, чтобы ток в цепи якоря двигателя Д не превышал номинальный более чем в два раза. Ток возбуждения двигателя Д при пуске устанавливать максимальным (R_д = 0).

Реверсирование рабочего двигателя Д производится путем изменения полярности на зажимах генератора при помощи пере­ключателя П1, который изменяет направление тока в обмотке возбуждения генератора (ОВГ).

Регулирование частоты вращения двигателя Д, причем плавное и в широких пределах, осуществляется или за счет изменения напря­жения на зажимах генератора Г путем регулирования тока в ОВГ (в пределах 8¸1), или за счет изменения тока возбуждения самого двигателя Д (в пределах 2¸1). Таким образом, общий предел регулирования частоты вращения двигателя в системе «Г–Д» составляет примерно 16¸1.

Применение же в качестве генератора электромашинных усилителей позволяет расширить диапазон регулирования скорости двигателя до 120¸1.

Свойства двигателя оцениваются механической характерис­тикой, уравнение которой имеет следующий вид:

n = . (2)

В системе «Г–Д» U = E_г – I_аR_а; R_а = R_а + R_ад; Ф = Ф_д.

Тогда соответственно уравнения скоростной и механичес­кой характеристик приобретают следующий вид:

n = ; (1′)

n = – М, (2′)

где М – вращающий момент двигателя Д, кгм, (М = М₂ + М₀); М₂ – полезный момент на валу; М₀ – момент от потерь мощности в двигателе; R_аг, R_аг – соответственно сопротивления обмоток якоря, дополнительных полюсов и щеточных контактов генератора и двигателя, Ом; К_м – постоянный коэффициент для данного двигателя по моменту; Ф_д – результирующий магнитный поток двигателя, Вб.

Механические характеристики системы «Г–Д» при различных способах регулирования приведены на рис. 26.2.

Механические характеристики при различных напряжениях генератора является прямыми линиями, параллельными друг другу, причем чем меньше Е_г, тем ниже расположены характеристики. При изменении же магнитного потока Ф_д механические характеристики располагаются выше естественной харак­теристики, так как при уменьшении потока частота вращения двигателя возрастает.

Рис. 26.2. Механические характеристики двигателя

Проанализируем кратко переходные процессы в системе «Г–Д». При постоянной скорости вращения n = const эдс генератора однозначно определяется величиной магнитного по­тока Ф_г, т. е.

. (3)

Вращающийся момент двигателя выразится

, (4)

а величина тока в якорной цепи генератор–двигатель определится из соотношения

I = . (5)

Основное уравнение движения электропривода имеет вид

М – М_с = , (6)

где М_с – статический момент сопротивления на валу двигателя; – динамический момент, развиваемый двигателем, здесь – маховый момент, приведенный к валу двигателя. Для установившегося режима работы М – М_с = 0, т.е. М_д = 0.

При изменении Е_г, например увеличении за счет то­ка в обмотке возбуждения, увеличится и ток в якоре двигателя согласно выражения (5), что приведет к соответствующему росту вращающего момента (4).

Равновесие между М и М_с [уравнение (6)] нарушается, и появляется положительный дина­мический момент, который начинает увеличивать частоту вращения двигателя. Однако с ростом частоты вращения двигателя увеличивается эдс Е_д, что вызывает к уменьшению тока якоря (5) и момента двигателя до прежних значений в соответствии с величиной М. Это приводит к установлению равновесия между вращающим и статическим моментами (М = М_с) при повышенной установившейся частоте вращения.

Следует отметить, что если эдс Е_г быстро умень­шать, то она может стать по величине меньше, чем Е_д и ток I_а изменит свой знак [см. выражение (5)]. Это указывает на то, что двигатель перешел в генераторный режим, а генера­тор – в двигательный (тормозной режим системы «Г–Д»).

При регулировании тока возбуждения двигателя изменяют­ся Ф_д и Е_д. Например, уменьшение Ф_д и Е_д приводит к увеличению I_а согласно выражению (5), что увеличивает момент двигателя М (4), а поэтому на основании уравнения движения электропривода (6) возрастет и скорость двигателя n_д. Но с ростом частоты вращения увеличится Ед, а следователь­но уменьшатся I_а и М. Поэтому рост частоты вращения прекраща­ется, т. е. она достигает нового (более высокого) установив­шегося значения, при котором М = М_с.

Рассмотрим переходной режим при изменении нагрузки. На­пример при увеличении М_с скорость n_д станет снижаться, что приведет к увеличению тока I_а, и вращающего момента М.

Снижение частоты вращения прекратится, когда момент вращения двигателя станет равным новому моменту сопротивления (М = М_с; =0).

Благодаря преимуществам, которыми обладает система «Г–Д» в отношении плавности и диапазона регулирования частоты вращения и сохранения достаточной жесткости характеристик, она находит в настоящее время широкое применение в металлургической про­мышленности для привода мощных прокатных станов, метало-обрабатывающей и бумажной промышленности, подъемных устройствах, экскаваторах, мощных тракторах, тепловозах, морских судах и других установках.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с машинами, входящими в систему «Г–Д». Записать технические данные машин «с паспортов» и измерительных приборов.

2. Собрать схему проведения опытов (см. рис. 26.1).

3. Запустить двигатель, для этого:

а) предварительно установить ползунки потенциометра Rг и реостата Rд в положение выведенного сопротивления, т. е. так, чтобы ток возбуждения генератора был равен нулю, а ток возбуждения двигателя был максимальным. Переключатель П1 поставить в положение «вперед»;

б) запустить асинхронный двигатель (АД) с генератором. Подать напряжение в сеть возбуждения всех машин. Это осуществляется включением соответствующих пускателей нажатием кнопки «пуск»;

в) постепенно увеличивая ток возбуждения генератора Г с помощью потенциометра R_г, запустить двигатель Д. Запуск следует производить плавно, ток якоря не должен пре­вышать при этом 2 I_ан.

Выключение двигателя и всей системы Г-Д производится в обратном порядке.

4. Снять регулировочные характеристики рабочего двига­теля Д: n_д = f(I_вг); n_д = f(I_вд).

Опыт производится следующим образом, Предварительно двигатель нагружается с помощью ленточного тормоза. Затем запускается двигатель Д. Характеристику n_д = f(I_вг) снимают путем изменения тока возбуждения потенциометром R_г. Характеристика n_д = f(I_вд) снимается при
I_вг =const путем регулирования (уменьшения) тока возбуждения двигателя I_вд изменением сопротивления R_д. Частота вращения двигателя фиксируется с помощью тахометра. Данные опытов записываются в табл. 26.1.

По данным опытов построить регулировочные характерис­тики двигателя.

Таблица 26.1

Опытные данные регулировочных характеристик

№ п/п	nд = f(Iвг)	nд = f(Iвд)
Uд, В	Iвг, А	nд, об/мин	Примечание	Iвд, А	n, об/мин	Примечание
1. 2. 3. и т.д.				Iвд = const = =……….А			Uдо =…..В Iв = const = =………А

5. Снять механические характеристики рабочего двигателя при различных способах регулирования:

а) при регулировании напряжением n_д = f(М).

Опыт производится в следующем порядке. Запустить дви­гатель без нагрузки. При помощи потенциометра Rг устано­вить при холостом ходе напряжение генератора, равное номинальному напряжению двигателя U_дн. Затем последовательно нагружать двигатель, включая ламповый реостат нагрузочного генератора и записывая данные опыта в табл. 26.2. Полученные данные относятся к естественной механической характеристике. Опыт следует повторить при U_д = 0,75 U_дн; U_д = 0,5 U_дн. Полученные данные позволят построить искусственные механические характеристики при изменении U_д. Ток возбуждения двигателя при этом следует установить равный номинальному;

б) при ослаблении магнитного потока Ф_д, т. е. n_д = f(М).

Снимать эти характеристики следует при U_го = U_гн (I_вг = const) путем нагрузки двигателя. Опыт провести дважды при токах возбуждения двигателя меньше номинального. Результаты занести в табл. 26.2 и по опытным и расчетным данным построить искусственные механические характеристики при регулировании частоты вращения ослаблением магнитного потока двигателя Ф_д.

Таблица 26.2

Опытные данные механических характеристик

№ п/п	Измерения	Вычислено	Примечание
Uд, В	Iвг, А	Uнг, В	Iнг, А	nд, об/м	Pнг1, Вт	Pд2, Вт	M, кгм
									Естественная характеристика Uдо = Uдн = ….В Iвд = Iвдн = ……………А
									Искусственная характеристика Uд = 0,75 Uдн ...В Iвд = Iвдн ……………..А
									Искусственная характеристика Uд = 0,5 Uдн .....В Iвд = Iвдн ……………..А
									Искусственная характеристика Uд = Uдн ..........В Iвд = 0,75 Iвдн …………А
									Искусственная характеристика Uд = Uдн ……...В Iвд = 0,5 Iвдн …………..А

6. Произвести реверсирование и торможение рабочего дви­гателя Д.

Опыт проводится следующим образом. Не выключая асин­хронного двигателя, потенциометром уменьшить ток возбуждения генератора I_вг до нуля и переключатель П1 устано­вить в положение «назад», а затем, постепенно увеличивая ток возбуждения генератора, запустить дви­гатель Д.

Убедиться, что двигатель будет вращаться в противоположном на­прав­лении. После достижения номинального для двигателя напряжения следу­ет достаточно быстро уменьшить ток возбуждения генератора до нуля, обеспечив тем самым переход двигателя в тормозной режим (дви­гатель Д переходит в режим генератора, а генератор Г – в режим двига­теля, который будет вращать асинхронную машину, работающую в ре­жиме генератора и возвращающую энергию торможения в сеть).

Удостовериться по приборам и ходу двигателя в осуществлении торможения. В отчете описать опыт реверсиро­вания и торможения двигателя.

Расчетные формулы и пояснения к вычислениям, необходимым при оформлении отчета по работе.

1. Р_а2 – полезная мощность на валу двигателя определится из выражения, Вт,

Р_а2 = ,

где Р_нг2 = U_нг I_нг – полезная мощность нагрузочного генератора, Вт; η_нг – коэффициент полезного действия генератора, принимается равный 0,6; η_пер – коэффициент полезного действия передачи (η_пер = 1).

2. Вращающий момент М двигателя М = 0,975 , кгм, где Р_д2 – мощность двигателя, Вт; n_д – частота вращения двигателя, об/мин.

На основании проведенных опытов и полученных результатов сформулировать выводы.

Рекомендуемая литература: [3, 6].

ЛАБОРАТОРНАЯ PАБОТА № 27
ИСПЫТАНИЕ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Цель работы: ознакомление с особенностями включения и работы син­хронных двигателей путем снятия U-образных и рабочих характеристик.

Содержание работы

Синхронные двигатели имеют по сравнению с асинхронными большое преимущество, заключающееся в том, что, благодаря возбуждению постоянным током они могут работать с cosφ = 1, не потребляя при этом реактивной мощности из сети, а при работе с перевозбуждением – даже отдавать реактивную мощность в сеть. В результате улучшается коэф­фициент мощности сети и уменьшаются падения напряжения и потери мощности в ней.

Максимальный момент синхронного двигателя пропорционален U, a у асинхронного двигателя – U². Поэтому при понижении напряжения синхронный двигатель сохраняет большую нагрузочную способность.

Однако конструкция синхронных двигателей сложнее, чем короткозамкнутых асинхронных двигателей. Кроме того, синхронные двигатели должны иметь возбудитель или иное устройство для питания обмотки возбуждения постоянным током. Вследствие этого синхронные двигатели дороже асинхронных двигателей с короткозамкнутым рото­ром.

Тем не менее преимущество синхронных двигателей на