3.4.5. Лабораторная работа 4 к разделу 4 «Машины постоянного тока» Работа 4. Исследование двигателя постоянного тока параллельного возбуждения

1. Цель работы

Теоретическое исследование рабочих и механических характеристик двигателя постоянного тока параллельного возбуждения.

Выбор электроизмерительных приборов.

2. Основные теоретические положения

Рабочие характеристики двигателей постоянного тока - это зависимости частоты вращения якоря n, полезного механического момента М₂, тока якоря I_Я, потребляемой электрической мощности Р₁ и коэффициента полезного действия  от полезной механической мощности Р₂ на валу двигателя при постоянстве напряжения U.

Частота вращения якоря определяется формулой

,

где С_Е - постоянный коэффициент, определяемый числом пар главных полюсов и типом обмотки якоря; Ф - основной магнитный поток машины; I_Я - ток в обмотке якоря; R_Я - сопротивление цепи якоря; R_РЯ - добавочное сопротивление в цепи якоря.

Полезный механический момент, развиваемый двигателем на валу,

определяется выражением

М₂ = 9,55 Р₂ /n,

где Р₂ - полезная мощность на валу двигателя. Потребляемый ток

I = I_Я + I_В,

где I_В - ток возбуждения.

Электрическая (потребляемая) мощность двигателя определяется произведением напряжения сети U и тока I , потребляемого от сети,

P₁ = UI.

Потери мощности классифицируются на электрические, механические и магнитные. Электрические потери зависят от тока в обмотках двигателя и определяются выражениями

P_Я = I ²_ЯR_Я, P_В =U I_В. где I_Я - значение тока в обмотке якоря.

Механические и магнитные потери не зависят от тока двигателя и поэтому являются постоянными для всех режимов работы. Величина этих потерь может быть вычислена по данным номинального режима Р_О = (1 - ) Р_1Н - (Р_Я + Р_В).

Полезная мощность определяется разностью между электрической мощностью Р₁ и суммой потерь мощности в двигателе P₂ = P₁ - ( Р_Я + Р_В +Р₀ ).

Машинная постоянная определяется в виде

С_Е Ф = (U_Н - I_ЯНR_Я) / n_Н .

Частота вращения якоря двигателя при изменении момента нагрузки на валу вычисляется по формуле

. Механической характеристикой двигателя называют взаимосвязь частоты вращения и момента

,

где С_М = С_Е 60 / 2  10 С_Е.

Естественная механическая характеристика двигателя параллельного возбуждения определяется при номинальных значениях напряжения на зажимах якоря и тока возбуждения

,

Искусственные механические характеристики:

 при пониженном напряжении U на якоре

;

 при введенном добавочном сопротивлении в цепи якоря

;

 при введении сопротивления в цепь возбуждения ( ослабленный магнитный поток)

.

3. Схема исследования

Схема исследования приведена на рис. 4

.

Для ограничения пускового тока последовательно с обмоткой якоря включают пусковой реостат R_П. Сопротивление пускового реостата выбирают таким, чтобы пусковой ток не превышал (1,5…2) I_Н. По мере разгона двигателя пусковой реостат плавно выводят. По окончании разгона двигателя пусковой реостат должен быть выведен полностью, так как он не рассчитан на длительное протекание тока.

Сопротивление цепи возбуждения R_РВ при пуске следует делать минимальным, чтобы ток возбуждения и магнитный поток машины были максимальными. При этом пусковой вращающий момент достигает максимального значения и двигатель быстрее разгоняется.

4. Постановка задачи

Паспортные данные двигателя постоянного тока параллельного возбуждения: номинальное напряжение на зажимах двигателя U_Н, механическая (полезная) мощность Р_2Н, номинальная частота вращения якоря

Рис. 4.

n_Н , номинальный коэффициент полезного действия _Н, а также сопротивления цепей якоря R_Я и обмотки возбуждения R_В, приведены в табл. 19.

Т а б л и ц а 19

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
UН, В	110	110	110	110	110	220	220	220	220	220
P2Н,кВт	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0	2,2	2,4	2,6	2,8
nН, об/мин	1500	3000	1500	3000	1500	3000	1500	3000	1500	3000
Н, %	77,0	76,0	80,0	78,5	80,0	80,5	81,5	83,0	84,5	85,5
RЯ, Ом	1,2	1,0	0,8	0,7	0,6	1,2	1,0	0,8	0,7	0,6
RВ , Ом	120	125	130	135	140	160	175	180	185	190

Выбор варианта производится по последней цифре шифра.