Тяговые электрические машины (стр. 4 )

анализ и обработка опытных данных

Необходимо обратить внимание, что в схеме рис. 3.1 параллельная (шунтовая) обмотка возбуждения подключена непосредственно к якорю, тогда как в схеме рис. 3.2 шунтовая обмотка подключена параллельно последовательной цепи, состоящей из якоря и сериесной обмотки возбуждения.

Для генератора смешанного возбуждения внешние характеристики описываются выражением

Характер внешней характеристики при увеличении тока нагрузки () определяется размагничивающим действием реакции якоря (), встречным или согласным включением обмоток возбуждения (), внутренним падением напряжения (), причем,

и, кроме того, для схемы рис. 3.1 существует зависимость тока возбуждения от напряжения на зажимах якоря

,

а для схемы рис. 3.2 – зависимость тока возбуждения от напряжения на зажимах якоря и падения напряжения на сериесной обмотке, так как

.

Определение рабочего участка изменения тока нагрузки проводится для каждой внешней характеристики, снятой по п.1 экспериментальной части. Для определения рабочего участка на график внешней характеристики накладывается гиперболическая зависимость , причем начальная точка А соответствует . Иллюстрация рабочего участка АВ приведена на рис. 3.3.

рис. 3.3. Иллюстрация рабочего участка АВ

Оценка стабилизации напряжения проводится для каждой внешней характеристики, снятой по п.2 экспериментальной части на основании формулы

,

где определяется согласно рис. 3.4.

Рис. 3.4. К определению

контрольные вопросы

1. От чего зависит величина напряжения на зажимах генератора при холостом ходе?

2. Объясните процесс самовозбуждения ГПТ.

3. Назначение обмотки последовательного возбуждения в генераторе смешанного возбуждения.

4. Каким образом определяется по внешним характеристикам ГПТ согласное и встречное включение шутновой и сериесной обмоток возбуждения?

5. Применение ГПТ в электрических тяговых устройствах.

6. Почему для автономного электрического транспорта является предпочтительной система «дизель – генератор постоянного тока – двигатель постоянного тока» (Д – ГПТ – ДПТ)?

7. Из-за чего в системе «дизель – ГПТ» генератор должен иметь внешнюю характеристику гиперболического вида?

8. Оцените перспективность применения для тепловоза системы «дизель – ГПТ – полупроводниковой инвертор – асинхронный двигатель» (Д – ГПТ – ПИ – АД) по сравнению с системой «Д – ГПТ – ДПТ».

9. Оцените перспективность применения для тепловоза системы «дизель – синхронный генератор – циклоконвертор – асинхронный двигатель» по сравнению с системой «Д – ГПТ – ДПТ10».

10. Какие технические решения можно применить для обеспечения стабилизации напряжения ГПТ при изменении тока нагрузки?

11. Как оценить качество стабилизации напряжения ГПТ?

лабораторная работа № 4

исследование двигателя постоянного тока

последовательного возбуждения

До настоящего времени в электроприводах транспортных устройств в основном применяются двигатели постоянного тока последовательного и смешанного возбуждения.

Основная особенность двигателей с последовательным возбуждением – это «мягкая» механическая и скоростная характеристики. Эта особенность определяет область применения в электроприводах, где требуется широкий диапазон изменения частоты вращения при изменении момента нагрузки на валу (электрическая тяга, подъёмно-крановые установки и 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 достигнет опасных в механическом отношении значений. Это следует из формулы

.

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) Мн с таким расчетом, чтобы частота вращения двигателя не превышала установленного предела.

Применение двигателей смешанного возбуждения обусловлено тем, что для них наиболее просто реализуются требуемые показатели пусковых и тормозных режимов. Однако для сохранения свойств двигателей последовательного возбуждения двигатели смешанного возбуждения изготавливаются с повышенной степенью компаундирования (отношение намагничивающих сил сериесной и шунтовой обмоток в номинальном режиме). Обычно степень компаундирования (см. каталоги серии ДК). Для указанной степени компаундирования эксплуатационные свойства двигателя смешанного возбуждения практически не отличаются от свойств двигателя последовательного возбуждения.

Цель работы

Изучить рабочие свойства двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением и способы регулирования их частоты вращения.

ПРОГРАММА 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 трёх значений сопротивления реостата, шунтирующего обмотку возбуждения).

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

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 М = 0,8МН = const.

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

Экспериментальная часть

Принципиальная схема электроустановки двигателя с последовательным возбуждением приведена на рис 4.1.

1. Электромеханические характеристики двигателя

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

при .

Рис. 4.1. Принципиальная схема электроустановки для

исследования двигателя постоянного тока с последова-

тельным возбуждением

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 снимаются значения измеряемых величин (5...6 точек). Опытные и расчётные данные заносятся в табл. 4.1.

Т а б л и ц а 4.1

Опытные данные	Расчетные данные
М, Нм	n, об/мин	Iа, А	Р1, Вт	Р2, Вт

Расчет мощностей и КПД h производится по формулам

,

где

2. 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 же 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 «К2» 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.4.2.

Рекомендуется установить при максимальном моменте нагрузки коэффициенты шунтирования, равные:

= 0,4; 0,6; 0,8 – при шунтировании обмотки возбуждения;

= 1,5; 1,8; 2,1 – при шунтировании обмотки якоря.

Т а б л и ц а 4.2

	М, Нм
Шунтирование обмотки возбуждения
=	n, об/мин
, А
, А
=	n, об/мин
, А
, А
=	n, об/мин
, А
, А
Шунтирование обмотки якоря
=	n, об/мин
, А
, А
=	n, об/мин
, А
, А
=	n, об/мин
, А
, А

3. Регулирование частоты вращения двигателя