«Электротехника с основами электроники»
Лабораторная работа №11
Исследование устройства и работы электродвигателя постоянного тока с параллельным возбуждением
Специальности
2-02 06 31 Технический труд и черчение
2-36 01 06-02 Оборудование и технологии сварочного производства (по направлениям)
2-52 05 31 Оборудование и технологии мебельного производства (по направлениям)
Выполнил учащийся группы № …………….… …..
(Ф.И.О. учащегося)
Инструкционная карта по выполнению лабораторной работы №11
1.Тема учебной программы: «Электрические машины постоянного тока».
2.Тема работы: «Исследование устройства и работы электродвигателя постоянного тока с параллельным возбуждением».
3.Цель работы: Сформировать умение анализировать устройство электродвигателя постоянного тока с параллельным возбуждением и его работу в разных режимах, определять коэффициент полезного действия.
4.Материально-техническое оснащение:
лабораторный стол с комплектом оборудования, электродвигатель постоянного тока параллельного возбуждения, электроизмерительные приборы, соединительные провода.
5.Теоретическая часть:
Машины постоянного тока обладают свойством обратимости: одна и та же машина может работать в режиме генератора или электродвигателя. По способу возбуждения выделяют четыре типа машин постоянного тока: с последовательным; параллельным; смешанным; независимым возбуждением.
Двигатель с параллельным возбуждением является наилучшим для электроприводов, работающих с постоянной частотой вращения и требующих плавного и экономичного регулирования скорости вращения.
Электродвигатель постоянного тока состоит из вращающегося якоря и неподвижного статора, на котором крепятся магнитные полюса. На полюсах помещается обмотка возбуждения. Обмотка возбуждения создаёт магнитный поток возбуждения.
Якорь представляет собой цилиндр с пазами, набранный из листовой стали. В пазы укладывают обмотку якоря. На валу якоря помещают коллектор, к поверхности которого примыкают щетки.
Принцип работы электродвигателя основан на взаимодействии магнитного поля с проводником, по которому протекает электрический ток. Электромагнитные силы, созданные взаимодействием тока и магнитного поля, будут создавать вращающий момент, под действием которого якорь вращается.
Для ограничения и регулирования пускового тока в цепь якоря включают пусковой реостат, т.к. пусковые токи в якоре значительно превышают номинальные. На такой ток не рассчитаны ни обмотка якоря, ни щетки его коллектора.
Регулирование частоты вращения двигателя осуществляется изменением напряжения и магнитного потока. Основной способ изменения магнитного потока возбуждения с помощью реостата Rpег.
Реверсирование, изменение направление вращения, электродвигателя производится изменением направления тока в цепи якоря или в обмотке возбуждения.
6.Практическая часть:
-анализ устройства электродвигателя постоянного тока с параллельным возбуждением;
-измерение силы тока обмотки якоря и силы тока обмоток возбуждения в различных режимах работы двигателя;
-построение рабочих характеристики двигателя по результатам измерений; --определение КПД двигателя.
6.1.Техника безопасности при выполнении работы:
Перед выполнением сборки цепей убедиться, что лабораторный стол обесточен. При выполнении работы не прикасаться к неизолированным проводам, соединительным зажимам и другим частям цепей, которые могут оказаться под напряжением. Любые изменения в схеме производить только после отключения питания. При возникновении во время выполнения работы неисправностей оборудования или приборов немедленно выключить напряжение питания и сообщить о неисправности преподавателю.
6.2.Описание выполнения задания:
- ознакомиться с измерительными приборами;
- определить предел измерения и цену деления приборов;
- определить технические характеристики приборов.
6.2.1.Собрать электрическую цепь по схеме (рис.1):
-предъявить собранную электрическую цепь преподавателю для проверки;
-убедиться, что указатель лабораторного автотрансформатора установлен в положение «0 постоянный ток»;
-ослабить ленточный тормоз на валу двигателя;
-установить в собранной электрической цепи ползунки реостатов Rпуск и Rpег в среднее положение;
-осуществить пуск двигателя, нажав кнопку «пуск», убедиться, что указатели динамометров установлены в положение «ноль»;
-установить с помощью лабораторного автотрансформатора в цепи двигателя напряжение 60В;
-переместить ползунок реостата Rпуск в крайнее (начальное) положение;
-перемещая ползунок реостата Rpег, установить силу тока возбуждения 0,5А.
-определить показания всех измерительных приборов, записать их в таблицу1:
Таблица1
Режим работы |
№п/п |
измерено |
вычислено |
|||||||||
U |
Iя |
Iв |
n |
F |
I |
М |
P1 |
P2 |
η |
|||
В |
А |
А |
1/мин |
Н |
А |
|
Вт |
Вт |
|
|||
Холостой ход |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Работа под нагрузкой |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
-не изменяя напряжение в цепи двигателя, провести исследование работы двигателя под нагрузкой;
-установить силу торможения в 1Н (по разности показаний динамометров); -нагрузку измерять динамометрами, постепенно перемещая их снизу вверх, тем самым натягивая ленточный тормоз,
-определить показания всех измерительных приборов, записать значения в таблицу1;
-увеличить нагрузку на валу двигателя до 1,5Н, определить показания всех измерительных приборов и записать их в таблицу1;
-установить силу торможения сначала в 2,0Н, потом в 2,5Н, определить показания всех измерительных приборов и записать их в таблицу1;
-не выключая двигатель, перейти к исследованию скоростной характеристики двигателя при постоянном номинальном напряжении 60В;
- установить на валу двигателя ленточным тормозом силу торможения в 1Н (по разности показаний динамометров);
-установить реостатом Rpег в цепи двигателя силу тока возбуждения Iв=0,5А;
-определить частоту вращения и записать значение в таблицу2:
Таблица2
Измерено |
|||
№ п/п |
Iв |
n |
U |
А |
1/мин |
В |
|
1 |
0,5 |
|
|
2 |
0,6 |
|
|
3 |
0,7 |
|
|
4 |
0,8 |
|
|
5 |
0,9 |
|
|
-не изменяя нагрузку на валу двигателя, при постоянном номинальном напряжении 60В, изменить реостатом Rpег силу тока возбуждения от 0,6А до 1,0А, определить показания измерительных приборов, записать их в таблицу2.
6.3.Требования к оформлению отчета:
Отчет о лабораторной работе выполнить в тетради для лабораторных работ или на листах формата А4. В отчет должны быть внесены: № группы, ФИО учащегося. Отчет должен содержать название раздела, темы работы, цели работы, схемы, графики, таблицы, основные расчетные формулы; таблицы и схемы электрических цепей чертить карандашом с применением чертежных инструментов.
-перечертить в отчет схему электрической цепи (рис.1), таблицу1, таблицу2;
-выполнить необходимые расчеты по формулам, результаты вычислений записать в таблицу1:
-вычислить силу тока двигателя во всех опытах I=Iя +Iв (А);
-вычислить во всех опытах вращательный момент двигателя М=F∙d/2 (Н*м), где d= 0,06м диаметр шкива двигателя;
-вычислить во всех опытах полезную мощность двигателя P2=M n/9,55 (Вт), где n – скорость вращения двигателя (об/мин);
-вычислить мощность, потребляемую двигателем, во всех опытах P1=U I (Вт);
-вычислить коэффициент полезного действия двигателя η = P2/P1;
-построить графики рабочих характеристик двигателя n=f(P2), I=f(P2), M=f(P2), η=f(P2), используя измерения и вычисления таблицы1.
Примерный вид рабочих характеристик двигателя (рис.2):
Построить график регулирования скорости вращения двигателя n=f(Iв), используя результаты измерений таблицы 2.
Примерный вид регулировочной характеристики двигателя (рис.3):
Проанализировать результаты измерений и вычислений, записать выводы.
6.4.Контрольные вопросы:
Объяснить, какая машина постоянного тока называется генератором, а какая – двигателем.
Объяснить, как можно регулировать частоту вращения якоря двигателя с параллельным возбуждением.
Раскрыть назначение пускового реостата у двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением.
Перечислить способы реверсирование электродвигателя постоянного тока с параллельным возбуждением.
Перечислить разновидности электродвигателей постоянного тока по способу возбуждения.
6.5.Используемая литература:
Свириденко Э. А., Китунович Ф.Г. Основы электротехники и электроснабжение. Мн., 2008.
Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
«Республиканский институт профессионального образования»
Филиал «Индустриально-педагогический колледж»
Учебная дисциплина