В этом же опыте следует снять регулировочные характеристики

.

Они представляют интерес с точки зрения настройки цепи возбуждения двигателя. В учебных целях снимается одна ветвь характеристики, начиная с максимальной нагрузки до холостого хода, изменяя ток возбуждения так, чтобы частота вращения оставалась постоянной. Снимается 4–5 точек. Результаты записываются в табл. 10.4.

Т а б л и ц а 10.4

Опытные данные

Расчет

U = Uн = В

n = nн = об/мин

М, Н×м

Iв, А

Iв, А

Р2, Вт

4. Регулирование частоты вращения двигателя введением

в цепь якоря дополнительного сопротивления

Для изучения этого способа регулирования следует снять механические характеристики для двух значений сопротивления в цепи якоря при Характеристики снимаются изменением нагрузочного момента от 0 до Опытные данные записать в табл. 10.5.

Т а б л и ц а 10.5

Rд = 0

Rд =... Ом

Rд =... Ом

М, Н×м

n, об/мин

М, Н×м

n, об/мин

М, Н×м

n, об/мин

Первая колонка этой таблицы (при = 0) заполняется по данным табл. 10.2.

Анализ и обработка опытных данных

Анализ рабочих характеристик

Рабочие характеристики исследуемых двигателей строятся по данным табл. 10.2. Примерный вид этих характеристик приведен на рис. 10.3.

Рис. 10.3. Рабочие характеристики двигателей

параллельного и независимого возбуждения

Характеристика . На ход характеристик в соответствии с формулой

.

при постоянном токе возбуждения оказывают влияние внутреннее падение напряжения в якорной цепи и изменение результирующего потока под воздействием размагничивающей реакции якоря и подмагничивающей МДС стабилизирующей обмотки. В зависимости от соотношения действия указанных выше факторов характеристика будет иметь различную крутизну с ростом нагрузки.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Поскольку реакция якоря уменьшает магнитный поток, частота вращения увеличивается, а падение напряжения и поток стабилизирующей обмотки С1С2, наоборот, уменьшают частоту вращения . Если , то характеристика получается жесткой и почти линейной, а при характеристика получается падающей и двигатель при ослаблении поля работает устойчиво. Обычно в двигателях нормального исполнения преобладает второй фактор и характеристика получается падающей.

Характеристика . Характер этой зависимости объясняется из уравнения

.

При увеличении мощности частота вращения уменьшается, а момент возрастает.

Характеристики . При холостом ходе двигатель потребляет из сети некоторый ток и мощность , необходимые для покрытия потерь холостого хода. С ростом нагрузки на валу двигателя потребляемая мощность возрастает несколько быстрее полезной мощности из-за роста потерь в обмотках.

Потребляемая мощность равна (если пренебречь потерями на возбуждение)

,

поэтому и ток якоря будет изменяться по тому же закону, что и .

Характеристика . Характер изменения КПД с ростом нагрузки типичен для всех электрических машин: при малых нагрузках он достигает своего максимума, а при больших заметно падает за счет увеличения электрических потерь. Номинальный КПД (при ) несколько ниже максимального. Это делается специально, так как обычно электрические машины чаще работают с небольшой недогрузкой.

Приведенный способ определения КПД называется непосредственным, так как основан на сравнении непосредственно измеренных значений . Так как результат в сильной степени зависит от точности измерений близких по величине значений , этот метод дает приближенное значение КПД. Тем не менее для качественной оценки зависимости он вполне пригоден.

Регулирование частоты вращения двигателя

изменением тока возбуждения

Механические характеристики при разных токах возбуждения (значения этих токов рекомендованы в экспериментальной части) строятся по данным табл. 10.3 на одном рисунке.

Примерный вид экспериментально полученных зависимостей при разных токах возбуждения приведен на рис.10.4.

Вид характеристик объясняется выражением

,

где – частота вращения при холостом ходе.

Частота вращения при холостом ходе двигателя при уменьшении тока возбуждения увеличивается (так как уменьшается магнитный поток). Все характеристики пересекают ось абсцисс в точках, определяемых по формуле

.

Падающий вид характеристик объясняется преобладанием влияния падения напряжения и потока стабилизирующей обмотки по сравнению с размагничивающим действием реакции якоря .

Рис. 10.4. Механические характеристики двигателей

параллельного и независимого возбуждения

Регулировочные характеристики

Регулировочные характеристики строятся по данным табл. 10.4. Примерный вид характеристик приведен на рис. 10.5.

Рис. 10.5. Регулировочные характеристики

двигателей параллельного и независимого

возбуждения

С ростом нагрузки на валу для поддержания ток возбуждения приходится уменьшать, так как в противном случае частота вращения начнет возрастать:

.

При постоянной частоте вращения полезная мощность на валу изменяется пропорционально моменту

.

Ток якоря растет быстрее момента из-за ослабления поля в соответствии с выражением

.

Такой способ регулирования на практике получил достаточно широкое применение из-за своей простоты и небольшой стоимости регулировочной аппаратуры.

Регулирование частоты вращения введением

в цепь якоря дополнительного сопротивления

Все снятые характеристики при различных (см. табл. 10.5) следует изобразить на том же рисунке, что и механические характеристики, снятые при различных токах возбуждения (см. рис. 10.4).

Зависимость при введении в цепь якоря добавочного сопротивления имеет следующее аналитическое выражение:

,

где – суммарное сопротивление цепи якоря.

Если пренебречь потерями холостого хода, то зависимости при различных добавочных сопротивлениях имеют вид прямых, выходящих из одной точки (), причем чем больше , тем сильнее изменяется частота вращения .

Положительным свойством такого способа регулирования является то, что оно может осуществляться в достаточно широких пределах и технически легко осуществимо. Однако такое регулирование сопровождается большими потерями энергии в реостате, включенном последовательно с якорем двигателя.

Контрольные вопросы

1.   Объясните принцип действия и принципиальную схему соединения обмоток двигателя постоянного тока параллельного возбуж-
дения.

2.   В чем состоит проблема пуска в ход двигателей постоянного тока? Как она решается?

3.   Из каких последовательно включенных элементов состоит цепь якоря?

4.   Как по паспортным данным двигателя рассчитать его номинальный момент?

5.   Как определить номинальный ток возбуждения двигателя?

6.   Как изменить направление вращения двигателя?

7.   Чем опасен обрыв цепи обмотки возбуждения двигателя параллельного возбуждения?

8.   Зачем предусматривают «стабилизирующую» обмотку в двигателях параллельного возбуждения?

9.   Приведите известные вам уравнения, описывающие режимы работы двигателей параллельного возбуждения?

10. Что такое «рабочие характеристики» двигателя? Как их получить опытным путем?

11. Произведите анализ скоростной характеристики двигателя. Как влияет на нее стабилизирующая обмотка?

12. Как влияет поперечная составляющая поля реакции якоря на вид скоростной характеристики двигателя параллельного возбуждения?

13. Объясните зависимости момента на валу, тока якоря и потребляемой мощности от полезной мощности на валу двигателя.

14. Какие возможны способы регулирования частоты вращения двигателя параллельного возбуждения? Дайте их сравнительную оценку.

15. Объясните зависимость частоты вращения двигателя от приложенного к якорю напряжения при постоянных моменте и токе возбуждения.

16. Объясните зависимость частоты вращения двигателя от тока возбуждения при постоянных моменте и напряжении на якоре.

17. Чем ограничивается диапазон регулирования частоты вращения при ослаблении поля возбуждения?

18. Параллельны ли механические характеристики двигателя при ослаблении потока? Параллельны ли скоростные характеристики при ослаблении потока?

19. Дайте анализ регулировочной характеристики двигателя.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11

ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

Основная особенность двигателей с последовательным возбуждением – это «мягкая» механическая и скоростная характеристика. Эта особенность определяет область их применения в электроприводах, где требуется широкий диапазон изменения частоты вращения при изменении момента нагрузки на валу (электрическая тяга, подъемно-крановые установки т. д.). Такое «регулирование» осуществляется автоматически в процессе изменения нагрузки. «Мягкость» характеристик объясняется тем, что благодаря включению обмотки возбуждения последовательно с обмоткой якоря по ним протекает один и тот же ток и поток возбуждения изменяется в соответствии с изменением нагрузки:

.

При малых нагрузках поток возбуждения может уменьшаться до недопустимо малой величины и частота вращения может достигнуть опасных в механическом отношении значений. Это следует из фор-
мулы (8):

.

Поэтому ни в коем случае нельзя пускать двигатель с последовательным возбуждением в ход без нагрузки (вхолостую).

Обычно при пуске двигателя последовательного возбуждения его нагружают не менее чем на (0,25...0,3) с таким расчетом, чтобы частота вращения двигателя не превышала установленного предела.

Цель работы – изучить рабочие свойства двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением и способы регулирования их частоты вращения.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Экспериментальная часть

1.   Ознакомиться с паспортными данными двигателя и занести их в протокол.

2.   Снять электромеханические характеристики двигателя.

3.   Снять механические характеристики при ослаблении магнитного потока путем шунтирования обмотки возбуждения (для трех значений сопротивления реостата, шунтирующего обмотку возбуждения).

4.   Снять механические характеристики для трех значений сопротивления, шунтирующих обмотку якоря.

5.   Снять характеристики регулирования двигателя изменением подводимого к якорю напряжения:

– при постоянном моменте на валу;

­– при постоянной частоте вращения.

Обработка опытных данных

1.   Построить электромеханические характеристики на одном графике. Определить номинальные данные и сравнить их с паспортными.

2.   Построить на одном графике механические характеристики при шунтировании обмотки возбуждения и обмотки якоря. Используя эти характеристики, построить зависимость частоты вращения от тока возбуждения при .

3.   Построить характеристики регулирования частоты вращения изменением подводимого к якорю напряжения.

Экспериментальная часть

Принципиальная схема электроустановки двигателя с последовательным возбуждением приведена на рис. 11.1.

Рис. 11.1. Принципиальная схема электроустановки

для исследования двигателя постоянного тока

с последовательным возбуждением

Необходимые указания и пояснения к экспериментальной установке приведены в описании принципиальной схемы лабораторной работы по исследованию двигателей независимого и параллельного возбуждения.

Электромеханические характеристики двигателя

Рабочие свойства двигателя с последовательным возбуждением можно оценить по его электромеханическим характеристикам, снимаемым опытным путем при неизменном напряжении на зажимах якоря:

при = const.

Снятие этих характеристик производится следующим образом. С помощью электромагнитного тормоза нагружают двигатель до максимального момента . Затем постепенно уменьшают нагрузку до минимальной, при которой . В этом диапазоне снимают значения измеряемых величин (5–6 точек). Опытные и расчетные данные заносят в табл. 11.1.

Т а б л и ц а 11.1

Опытные данные

Расчетные данные

М, Н×м

n, об/мин

Ia, А

Р1, Вт

Р2, Вт

h

Расчет мощностей и КПД h производят по формулам

,

где .

Регулирование частоты вращения изменением

тока возбуждения

Ток возбуждения последовательной обмотки можно изменять, либо шунтируя эту обмотку возбуждения реостатом, что приводит к уменьшению тока возбуждения, либо шунтируя реостатом обмотку якоря, что наоборот приводит к увеличению тока возбуждения. При этом будет меняться соотношение между током возбуждения и током якоря, которые можно характеризовать коэффициентом шунтирования

.

С целью изучения влияния шунтирования обмоток возбуждения и якоря на механические характеристики двигателя последовательного возбуждения следует снять ряд механических характеристик для трех значений шунтирующего сопротивления обмотки возбуждения (при разомкнутом ключе К цепи шунтирования обмотки якоря) и для трех значений шунтирующего сопротивления обмотки якоря (при разомкнутом ключе К1 цепи шунтирования обмотки возбуждения).

Снятие этих характеристик аналогично снятию электромеханических характеристик. Для каждого значения сопротивления шунтирующего реостата следует снять 5–6 опытных точек и результаты занести в табл. 11.2.

Т а б л и ц а 11.2

М, Н×м

Шунтирование обмотки возбуждения

n, об/мин

kш =

Ia, А

Iв, А

n, об/мин

kш =

Ia, А

Iв, А

n, об/мин

kш =

Ia, А

Iв, А

Шунтирование обмотки якоря

n, об/мин

kш =

Ia, А

Iв, А

n, об/мин

kш =

Ia, А

Iв, А

n, об/мин

kш =

Ia, А

Iв, А

Пи максимальном моменте нагрузки ркомендуется установить коэффициенты шунтирования, равные:

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4