Содержание отчета
Отчет по работе должен содержать:
а) цель работы;
б) схемы экспериментов и таблицы полученных результатов;
в) регулировочную и рабочие характеристики;
г) экспериментальные механические характеристики для всех опытов, построенные в одних координатных осях, выводы по проделанной работе.
5. Контрольные вопросы
1. Каков принцип действия трехфазного асинхронного двигателя?
3. Как соединить звездой выводы обмоток трехфазного двигателя?
4. Как соединить треугольником выводы обмоток трехфазного двигателя?
5. Как изменить направление вращения асинхронного двигателя?
6. Какая зависимость называется механической характеристикой?
7. Какая мощность указывается в паспорте двигателя? Что такое скольжение?
8. Какие существуют способы регулирования частоты вращения трехфазного асинхронного двигателя? Как при этом изменяется частота вращения ротора?
Лабораторная работа № 9. ИСПЫТАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА
1. Цель работы
Изучить принцип действия и устройство двигателя постоянного тока параллельного возбуждения, ознакомиться со схемой его включения в сеть и регулированием частоты вращения. Проанализировать основные характеристики двигателя с параллельным возбуждением.
2. Пояснения к работе
Электрические машины постоянного тока (МПТ) обратимы и могут работать в качестве генераторов или двигателей без изменения их схемы. Они нашли широкое применение в технике благодаря ряду преимуществ по сравнению с другими типами машин. Для двигателей это возможность плавного регулирования частоты вращения двигателя и хорошие пусковые свойства. Двигатель постоянного тока, как и любой электродвигатель, преобразует электрическую энергию, потребляемую из сети (источника электропитания), в механическую энергию вращения на валу электродвигателя. Двигатель постоянного тока с электромагнитным возбуждением так же, как и генератор, состоит из электромагнитов постоянного тока и якоря, снабженного коллектором со щетками.
Напряжение, подводимое к якорю двигателя, уравновешивается противоЭДС и падением напряжения в якоре
.
Поэтому ток в якоре
.
ПротивоЭДС пропорциональна частоте вращения якоря и магнитному потоку Ф
,
где
−
конструктивный коэффициент ЭДС.
Сопротивление якоря относительно мало, но и ток якоря невелик из-за того, что в номинальном режиме противоЭДС составляет примерно 95 % от напряжения, приложенного к якорю.
Пуск
электродвигателей постоянного тока
параллельного возбуждения производится
путем подключения их обмоток к сети при
минимальном сопротивлении в цепи
параллельной обмотки возбуждения,
которому соответствует максимальная
сила тока возбуждения
.
При этом в двигателе создается максимальный
пусковой момент.
Частоту вращения якоря двигателя при неизменном моменте на валу можно изменить путем изменений в электрической схеме включения двигателя. Это следует из следующего выражения для двигателя постоянного тока
.
Из
этого соотношения видно, что регулировать
частоту вращения двигателя
можно изменением величины напряжения
источника электропитания, изменением
величины сопротивления в цепи якоря
,
изменением величины магнитного потока
.
Для
изменения величины магнитного потока
нужно изменять ток возбуждения. Это
достигается введением регулировочного
реостата
в цепь обмотки возбуждения. При увеличении
величины регулировочного реостата
уменьшается ток возбуждения и,
следовательно, уменьшается магнитный
поток. Как видно из приведенного
соотношения, при этом увеличивается
частота вращения якоря. При значительном
уменьшении магнитного потока частота
вращения может превысить допустимую
величину и двигатель пойдет вразнос.
Поэтому у двигателей с параллельным
возбуждением нельзя допускать обрыв
цепи обмотки возбуждения во время работы
двигателя. В данной работе регулировочные
характеристики снимают в режиме холостого
хода двигателя.
Для остановки двигателя снимают нагрузку, если это возможно по технологическому процессу. Затем в цепи параллельной обмотки возбуждения выводят реостат (уменьшают сопротивление), что приводит к увеличению тока возбуждения, возрастанию магнитного потока и снижению частоты вращения. Затем вводят пусковой реостат и, наконец, отключают двигатель от сети.
Чтобы изменить направление вращения электродвигателя постоянного тока, нужно либо изменить направление тока в обмотке якоря, оставляя неизменным направление тока в параллельной обмотке возбуждения, либо изменить направление тока в обмотке возбуждения, не меняя направление тока в обмотке якоря. Обычно из-за того, что при размыкании цепи возбуждения возникает большая ЭДС самоиндукции, изменяют направление тока в обмотке якоря.
При работе электродвигателя при изменении нагрузки на его валу изменяются скорость вращения якоря, вращающий момент, ток якоря, коэффициент полезного действия и другие величины. О рабочих свойствах двигателя судят по его механической характеристике и рабочим характеристикам.
Механической
характеристикой двигателя называют
зависимость частоты вращения от момента
на валу двигателя
при
.
Механическая характеристика при
,
и
называется естественной, в
противном
случае − искусственной. Механическая
характеристика двигателя с параллельным
возбуждением − жесткая. Это значит, что
при изменении нагрузки от нуля до
номинальной нагрузки скорость вращения
якоря уменьшается относительно мало,
пропорционально падению напряжения в
цепи якоря.
Рабочие
характеристики представляют зависимости
частоты вращения
,
вращающего
момента на валу
,
потребляемой мощности
,
потребляемого двигателем тока
,
коэффициента полезного действия
от полезной мощности
при постоянном напряжении
и постоянном токе возбуждения
.
Если
пренебречь реакцией якоря, то магнитный
поток двигателя с параллельным
возбуждением при неизменном напряжении
питания − постоянная величина
.
Поэтому изменение скорости вращения
двигателя обязано только падению
напряжения в якоре
.
Поскольку при изменении нагрузки в
пределах от холостого хода до номинальной
нагрузки падение напряжения
увеличивается
не значительно по сравнению с приложенным
напряжением, то и частота вращения
двигателя с параллельным возбуждением
уменьшается не значительно. Номинальное
изменение частоты вращения двигателя
параллельного возбуждения определяется
формулой
,
где
−
частота вращения при холостом ходе,
−
номинальная частота вращения.
Коэффициент
полезного действия двигателя быстро
растет при увеличении нагрузки до
и достигает наибольшего значения при
нагрузке, когда сумма потерь холостого
хода в стали и в цепи возбуждения
(постоянные потери) равна потерям в цепи
якоря, связанным с выделением тепла
(переменные потери). Такое равенство
может наступить, например, при
.
В лабораторной работе при снятии характеристик двигатель нагружают генератором постоянного тока с независимым возбуждением.