Мета роботи. Експериментальне дослідження характеристик машини постійного струму паралельного збудження в режимі двигуна та гальмівних режимах.

Експериментальне дослідження характеристик машини постійного струму паралельного збудження в режимі двигуна та гальмівних режимах.

Тривалість заняття

Тривалість лабораторної роботи 4 години.

Обладнання, матеріали та інструменти

Електродвигуни постійного струму, асинхронний двигун, кнопки керування, магнітні пускачі, контактори, провідники, реостати, вимірювальні прилади, автоматичний вимикач, тахогенератор.

Місце проведення заняття

Лабораторна робота проводиться в лабораторії електроприводу 7м^а.

Загальні відомості

Аналітична залежність швидкості обертання w від електромагнітного моменту М двигуна постійного струму паралельного збудження визначається за рівнянням:

,

де, R_як = R_я + R_дп + R_щ + R_д - опір якірного кола, який складається з суми таких опорів, а саме: опору обмотки якоря, додаткових полюсів, щіткових контактів і зовнішнього додаткового опору /Ом/.

Розрізняють природні та штучні механічні характеристики. Природна характеристика двигуна показує залежність w =f(M), коли номінальні значення напруги, магнітного потоку і відсутній додатковий опір в колі якоря.

Штучна механічна характеристика – це залежність w =f(M), коли двигун живиться від мережі з напругою, відмінною від номінальної; наявний додатковий опір в колі якоря або обмотці збудження.

В усталеному режимі електромагнітний момент, визначається рівнянням

М=М_в+М_о ,

де М_в – момент, який діє на валі двигуна;

М_о= М_тр+ М_вен+ М_ст – момент неробочого ходу, який визначається: наявністю тертя в підшипниках, вентиляційними втратами і втратами в стальному магнітопроводі.

Знаки у рівнянні визначаються режимом роботи електричної машини.

Момент М₀ залежить від швидкості обертання двигуна, а тому для визначення п=f(M_в) необхідно мати експериментальну криву п=f(М_о).

Залежно від режиму роботи машини w=f(M_о) визначається додаванням або відніманням характеристик w=f(M) і w=f(M_о).

Запуск системи генератор-двигун відбувається у такій послідовності. Автоматичним вимикачем QF1 подається напруга на обмотки збудження генератора та навантажувального двигуна, вимикачем QF2 вмикається асинхронний двигун М в мережу, але рубильник S в якірному колі генератор-двигун (Г-Д) розімкнутий. Далі виконується запуск досліджуваного двигуна DD до номінальної швидкості обертання. Рубильник S можна вмикати лише тоді, коли сума ерс в якірному колі Г-Д буде дорівнювати нулю (показ V0 дорівнює нулю).

Дослід найзручніше виконувати в такій послідовності. Зменшуючи струм збудження машини GN і збільшуючи струм збудження машини DN, завантажуємо дослідний двигун DD до /1.5¸ 1.7/І_н. Струм навантаження
контролюємо за допомогою амперметра А1. Далі збільшуючи струм збудження машини DN, знаходимо ще декілька точок для режиму
двигуна. Щоб одержати характеристику w=f(I), необхідно для кожного значення частоти обертання двигуна робити відлік показу вольтметра V1 і амперметра А1.

Частоту обертання двигуна вимірюємо за допомогою тахогенератора TG і вольтметра V2.

Далі зменшуючи збудження машини DN, дослідний двигун DD переводиться в генераторний режим, про що свідчить зміна струму в якірному колі двигуна DD (амперметр А1). Під час роботи двигуна на штучній характеристиці Ф=0, 6Ф_н слід обмежитись лише роботою машини в режимі двигуна.

При роботі двигуна з додатковим опором у колі якоря можна зняти характеристику в режимі противмикання. Для цього необхідно спочатку зменшити струм збудження машини GN до мінімуму, а потім змінити потенціометром П напрям струму в обмотці збудження ОЗ GN. Двигун DD змінить свій напрям обертання і буде працювати в режимі противмикання.

Результати вимірювань і розрахункові дані записати в табл. 3.1.

Таблиця 3.1

Експериментальні дані

Рис. 3.1. Схема експериментальної установки

Для зняття механічних характеристик, у режимі динамічного гальмування необхідно при швидкості обертання DD w=0 увімкнути магнітний пускач KM1, тоді якір двигуна DD від’єднається від мережі живлення і замкнеться на гальмівний опір R_д. Швидкість обертання двигуна DD при R_д=const регулюється за допомогою машини DN.

Дослідний двигун DD і його обмотка збудження ОЗ DD під’єднанні до мережі за допомогою автомата QF1. Струм у колі обмотки збудження може регулюватися за допомогою опору R₁ і контролюється амперметром А3. За допомогою магнітних пускачів КМ1 і КМ2 можна увімкнути якір двигуна або в мережу, або на опір. Для визначення значення струму та напруги якоря служать А1 і вольтметр V1. Навантаження на валі двигуна в даній установці виконується навантажувальною системою Г-Д.

У табл. 3.1. фізичні величини визначаються:

Р₁=U₁× I_я - потужність, яку споживає електродвигун із мережі живлення;

Р_М=I_я²× R_я - втрати потужності в мідній обмотці якоря;

Р_Щ=2× DU_Щ× I_я - втрати потужності на щітках;

DU_Щ=0, 5 В - спад напруги в перехідному опорі між щітками і колектором;

Р_Д=0.005× Р₁ - додаткові втрати потужності;

DР₁= Р_М+ Р_Щ+ Р_Д - сумарні втрати потужності;

Р=Р₁-DР₁ - електромагнітна потужність;

R_я=0, 69 Ом - опір якірної обмотки;

М=Р/w - електромагнітний момент двигуна.

Послідовність виконання роботи

4. Ознайомитись з електричними машинами, які входять в експериментальну установку.

5. Вибрати апаратуру, вимірювальні прилади і зібрати електричну схему установки.

6. Зняти природну характеристику w =f(І_я) для режимів двигуна і рекуперативного гальмування з повним потоком збудження (Ф=Ф_н).

7. Зняти штучну характеристики w =f(І_я) для режимів двигуна і гальмування противмиканням:

а/ Ф=Ф_н ; R_д= R_д1;

б/ Ф=Ф_н ; R_д= R_д2.

8. Зняти характеристики w=f(І_я) в динамічному гальмуванні:

а/ Ф=Ф_н ; R_д= r_Г1;

б/ Ф=Ф_н ; r_д= r_Г2.

9. Розрахувати природну та штучну механічні характеристики w =f(M).

10. Порівняти експериментальні характеристики із характеристиками, побудованими за паспортними даними двигуна.

Зміст звіту

1. Назва роботи.

2. Мета роботи.

3. Порядок виконання роботи.

4. Схема експериментальної установки.

5. Паспортні дані електричних машин, апаратів керування та вимірних приладів.

6. Таблиці з даними експерименту і розрахунків.

7. Робочі і механічні характеристики досліджуваного двигуна.

8. Висновки

Питання для самоконтролю

1. Як виконується запуск установки?

2. Що необхідно зробити у схемі установки, щоб потужність споживалась з мережі змінного струму і передавалась у мережу постійного струму та навпаки?

3. Як виставити реостати r_д і r1 (де мінімум, а де максимум) під час запуску установки?

4. Що необхідно зробити в потенціометрі П, щоб струм в обмотці ОЗ GN змінив напрям? Який буде при цьому режим роботи двигуна DD?