Методичні рекомендації до виконання завдання

1. Скласти електричне коло за схемою, зображеною на рисунку 2.

Рис.2. Електрична схема до виконання роботи.

2. Для дослідження залежності частоти обертання ротора n від ве­личини постійної напруги живлення U в режимі холостого ходу, здійснити 5 вимірювань для різних її значень при незмінній величині струму якоря. (для змінного та постійного струмів живлення).

3. Виконати 5 дослідів для вимірювання частоти обертання ротора залежно від величини споживаного струму якоря при стабільній постійній напрузі без навантаження на валу двигуна. Дані вимірювань занести до таблиці 1.

Таблиця 1.

Постійна напруга				Змінна напруга
I=const		U= const		I= const			U= const
U (B)	n (об/хв)	I (A)	n (об/хв)		U (B)	n (об/хв)		I (A)	n (об/хв)

4. Дослідити механічні характеристики двигуна. Для цього змінювати величину механічного навантаження на шківу і за допомогою стробоскопа визначати частоту його обертання.

5. Перевести перемикач в положення змінної напруги живлення і повторити пункти 2-3.

Регулювання навантаження здійснювати завдяки натягу стрічки динамометра, яка має зчеплення з шківом, і при цьому гальмує вал двигуна з силою тертя F, що виникає між ними.

Записати покази приладів при постійному та змінному струмах для 5 показів динамометра: 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5Н. Напруга повинна бути стабільною (однаковою) для всіх 5 вимірів.

Вирахувати для кожного випадку коефіцієнт потужності , потужність на валу N та ККД двигуна . Результати вимірювань та обчислення занести до таблиці 2.

Таблиця 2.

F (H)

U (B)

I (A)

P (Bm)

N (об/хв)

N (Bm)

Теоретичні відомості

Однофазні універсальні колекторні електродвигуни.

Універсальні електродвигуни можуть працювати від мережі постійного та змінного струмів. Їх будова подібна до двигунів постійного струму, але сама конструкція дещо ускладнена. На рис. 3 зображено спрощену конструкцію універсального двигуна, що використовується в побутових приладах.

а)	б)
в)	г)

Рис. 3 . Будова колекторного універсального електродвигуна: а – технічний малюнок двигуна; б – спрощена схема двигуна; в – електрична схема ввімкнення обмоток двигуна; г – механічні характеристики двигуна.

Статор 1 такого двигуна набирають з листової електротехнічної сталі, як і в машинах змінного струму, з тим, щоб запобігти виникненню вихрових струмів. У пази статора вкладають обмотки індуктора 7 (статор має неявно виражені полюси), а також обмотки додаткових полюсів, що компенсують реакцію якоря. Кінці обмотки статора під’єднують до пластин колектора 5, на які подають напругу через графітні щітки, що кріпляться за допомогою щіткотримачів 3. Якір 6 обертається в підшипниках, що впресовані в підшипникові щитки 2.

Крім того, в універсальних двигунах рівномірно по периметру станини вкладають ще й компенсуючу обмотку, що послідовно з’єднується з обмоткою якоря, для прямої компенсації магнітного поля якоря та зменшення індуктивного опору двигуна. Така конструкція статора дає можливість підвищити коефіцієнт потужності двигуна (максимальне значення – 0,9) та коефіцієнт корисної дії (максимальне значення – 65%).

Двигун працює, як машина постійного струму, з послідовним збудженням і на постійному, і на змінному струмах. При живленні двигуна від мережі змінного струму, на його валу виникає обертовий момент завдяки тому, що напрям струму в обмотках статора та якоря змінюється одночасно.

Якір 6 та колектор 5 універсального двигуна мають ту ж саму конструкцію, що й у машинах постійного струму. Проте колектор має дещо більші розміри порівняно з колектором машини постійного струму. Пояснюється це тим, що універсальні двигуни мають велику кількість секцій в обмотці якоря, а отже і більше число колекторних пластин.

Звичайно, якір двигуна обертається в підшипниках, що розташовані в підшипникових щитах 2, а струм подається на пластини колектора через щітки, що прикріплені в корпусі щіткотримачів.

Найчастіше універсальні двигуни працюють за схемою машини постійного струму з послідовним збудженням (рис.2, в). На схемі зображено обмотки збудження з двома виводами котушок. При роботі двигуна на змінному струмові, вмикається лише частина котушки, так як опір її буде значно більшим, ніж при ввімкненні двигуна в мережу постійного струму. Дійсно котушка індуктивності для постійного струму чинитиме омічний опір, а для змінного – активний плюс індуктивний опори.

Механічні характеристики зображено на мал. 2,г. З графіка видно, що швидкість обертання якоря можна регулювати за допомогою величини напруги живлення.

Таким чином, колекторні універсальні двигуни змінного струму мають ряд переваг як над машинами постійно струму, так і над асинхронними двигунами. По-перше, в електромережі напруга змінного струму, а тому використання машин постійного струму вимагає спеціальних пристроїв для його випрямлення. По-друге, у таких двигунах, на відміну від асинхронних, можна регулювати частоту обертання ротора. По-третє, їх можна живити як від мережі змінного, так і від джерел постійного струму.

Однофазні універсальні двигуни широко використовуються насамперед у побуті: «пилососи», електродрилі, «болгарки», швейні машини, міксери тощо. Крім того, їх використовують на виробництві, залізниці і т.і.