1. Цель работы

   1. Исследование характеристик двигателя постоянного тока независимого возбуждения, построение энергетических диаграмм электродвигателя.

2. Программа работы

   1. Изучить схему для экспериментального исследования электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ), состав и назначение модулей, используемых в работе.

   2. Собрать схему для экспериментального исследования ДПТ. Провести пробное включение.

   3. Снять естественную механическую и электромеханическую характеристику.

   4. Провести обработку экспериментальных данных, составить отчет и сделать заключение по работе.

3. Приборы и оборудование

В лабораторной работе используются следующие модули:

• модуль питания стенда (МПС);

• модуль питания (МП);

• модуль добавочных сопротивлений №2 (МДС2);

• модуль автотрансформатора (ЛАТР);

• силовой модуль (СМ);

• модуль преобразователя частоты (ПЧ);

• модуль ввода/вывода (МВВ).

4. Порядок выполнения работы

   1. Перед выполнением лабораторной работы необходимо привести модули в исходное состояние:

• переключатель SA1 модуля ЛАТР установить в нижнее положение, ручку автотрансформатора установить в крайнее положение против часовой стрелки;

• переключатель SA1 модуля МДС2 установить в положение «∞».

2. Исследуемая машина постоянного тока входит в состав электромашинного агрегата, включающего в себя собственно исследуемую машину постоянного тока М2, нагрузочную машину – машину переменного тока – М1 и импульсный датчик скорости М3.

Для выполнения работы на персональном компьютере должна быть запущена программа Labdrive и выбрана соответствующая работа.

Описание программного обеспечения Labdrive и LabShow приведено в приложениях Д, Е.

Схема для исследования двигателя постоянного тока независимого возбуждения представлена на рисунке 1.

Якорная цепь ДПТ подключается к выходу регулируемого источника постоянного тока модуля автотрансформатора через датчики тока и напряжения. Обмотка возбуждения подключается к нерегулируемому источнику постоянного тока МП.

Выходы ДТ, ДН и ПЧН силового модуля подключаются к входам А1, А2 и А3 соответственно модуля МВВ.

Рисунок 1 – Схема для исследования двигателя независимого возбуждения

Тормозные режимы обеспечивает асинхронный электродвигатель, подключенный к преобразователю частоты, переведенному в режим регулирования момента. Перед началом работы необходимо перевести ПЧ в режим регулирования по моменту (Приложение А).

После перевода ПЧ в режим регулирования момента установить SA1 МДС2 в положение»0» и не менять до окончания работы.

3. Естественная механическая и электромеханическая характеристики:

• естественная механическая характеристика двигателя постоянного тока независимого возбуждения представляет собой зависимость частоты вращения от момента нагрузки при номинальных значениях напряжениях якоря, тока возбуждения и отсутствии дополнительного сопротивления в якорной цепи: n = f(M_H) при U_Я = const, i_B = const и R_ДЯ = 0;

• естественная электромеханическая характеристика двигателя независимого возбуждения представляет собой зависимость частоты вращения от тока якоря при номинальных значениях напряжения на зажимах якоря, тока возбуждения и отсутствии дополнительного сопротивления в цепи якоря: n = f(I_Я) при U_Я = const, i_B = const и R_ДЯ = 0.

Опыт проводится в следующей последовательности:

• включить автоматы QF1 и QF2 модулей МПС и МП соответственно;

• переключатель SA1 модуля ЛАТР перевести в верхнее положение;

• ручкой автотрансформатора установить номинальное напряжение U_Я = 200В, произвести первое измерение;

• подать разрешение на работу ПЧ (SA3) и, выбрав переключателем SA1 модуля необходимое направление вращения, задавать с помощью потенциометра RP1 тормозной момент. Если частота вращения двигателя увеличивается, поменять направление задания момента.

• при проведении опыта, контролировать ток якоря. Он не должен превышать 1,5 А;

• в процессе проведения опыта необходимо снять точку холостого хода, несколько точек двигательного режима. Данные опыта занести в таблицу 1.

Таблица 1 – Данные опыта

n, об/мин
IЯ, А
UЯ, В
РЯ, Вт
∆РЭЛ, Вт
∆РМЕХ, Вт
РВ, Вт
η
ω, 1/с
МВ, Н·м

После проведения опыта установить все переключатели модулей в исходное состояние.

Расчетные данные.

Мощность, подводимая к двигателю, Вт:

Р_Я= U_Я I_Я.

Потери в якорной цепи ДПТ, Вт:

∆Р_ЭЛ= I_Я²·r_Я,

где r_Я – сопротивление якорной цепи ДПТ (Приложение В), Ом.

Мощность на валу двигателя:

Р_В= Р_Я - ∆Р_ЭЛ - ∆Р_МЕХ,

где ∆Р_МЕХ – механические потери электродвигателя (Приложение В), Вт.

Коэффициент полезного действия для двигательного режима:

Коэффициент полезного действия для генераторного режима:

Частота вращения двигателя, 1/с:

Момент на валу двигателя, Н·м:

По данным таблицы 1 построить механическую, электромеханическую характеристики, а также зависимость η = f(M_B), η = f(I_Я).

4. Энергетические диаграммы

Энергетические диаграммы представляют собой графическое отображение распределения потерь и показывают направление потоков мощностей в электроприводе. Диаграмма отображается в масштабе для конкретного режима работы и для конкретной точки. Направление потоков мощностей показывается стрелками с указанием величин потерь, примерный вид диаграммы для двигательного режима представлен на рисунке 2.

Рисунок 2 – Энергетическая диаграмма ДПТ для двигательного режима

В лабораторной работе необходимо построить диаграммы для двигательного режима, а также для режима холостого хода.