3.Экспериментальная часть.
3.1. Определение выводов обмоток и проверка состояния изоляции двигателя постоянного тока.
Сопротивление изоляции между обмотками и обмотками относительно корпуса проверяется мегаомметром, рассчитанным на напряжение 1 кВ. Сопротивление изоляции должно быть не ниже 0,5 МОм между обмотками, обмотками и корпусом.
Выводы обмоток машины можно определить с помощью электрической лампочки или омметра. При параллельной обмотке возбуждения лампочка, соединенная с ней последовательно, будет гореть тускло (подавать постоянное напряжение следует постепенно, повышая его до указанного номинальною значения в паспорте машины). Значение сопротивления должно находиться в пределах 0,3... 0,5 кОм.
С учетом малого сопротивления якорной обмотки и обмотки последовательного возбуждения лампочка загорится ярко, а их сопротивления, измеренные мегаомметром или омметром будут практически равны нулю.
Выводы якорной обмотки можно распознать путем присоединения одного конца мегаомметра к щеткам, касаясь при этом другим его концом – к выводам обмоток на щитке электрической машины. Измеренное сопротивление, равное нулю, укажет на один из концов обмотки якоря.
Выявленные выводы электрической машины с учётом их сопротивления и яркости свечения лампочки следует обозначить на изображенной в отчёте условной этикетке выводов.
3.2. Определение дополнительного сопротивления RД и сопротивления обмоток якоря и возбуждения.
Сопротивление обмоток можно определить путём его замера непосредственно омметром или способом вольтметра и амперметра с использованием постоянного тока. При невозможности измерить сопротивление обмотки якоря его можно приближённо вычислить, используя паспортные данные машины, по выражению:
где: UН - номинальное напряжение двигателя;
IН - номинальный ток двигателя;
rН - номинальный КПД двигателя.
Сопротивление обмотки якоря в общем случае имеет весьма незначительную величину, не превышающую единиц Ома. Причём оно уменьшается с увеличением мощности двигателя. Так, например, для двигателей мощностью в десятки киловатт это сопротивление имеет значение десятые и даже сотые доли Ома. С учётом такого малого сопротивления обмотки и отсутствия противо-ЭДС ток в момент пуска двигателя превышает величину номинального тока якоря (он же практически и является током, потребляемым двигателем) в 20-40 раз. Такое увеличение тока не допустимо ни для нормальной эксплуатации двигателя, ни для питающей данный двигатель электрической сети. Данное обстоятельство вызывает необходимость ограничения пускового тока.
Основным способом уменьшения пускового тока служит включение последовательно с обмоткой якоря дополнительного сопротивления RД (пускового реостата). С учётом этого сопротивления пусковой ток определится выражением:
При этом считается нормальным, когда пусковой ток превышает номинальное значение тока двигателя в (1,5...2,5) раза. Исходя из этого соотношения, дополнительное сопротивление определится следующим образом:
где IН - номинальный ток двигателя.
В приближенных расчётах можно пренебречь сопротивлением обмотки якоря ввиду его малого значения.
Полученные данные занести в таблицу 8. 1.
Таблица 8.1.
Результаты измерений и вычислений
|
Измерить |
Вычислить | |||
|
RЯ, Ом |
RО.В., Ом |
RЯ, Ом |
RД, Ом |
IП, А |
|
|
|
|
|
|
3.2. Пуск двигателя.
Собрать схему (рисунок 8.5.), используя в цепи обмотки возбуждения амперметр А1 и в цепи обмотки якоря - А2 с пределами измерений не менее соответствующих номинальных значений тока двигателя.
Установить максимальное значение дополнительного сопротивления RД в обмотке якоря (движок реостата установить в положение максимального сопротивления). Установить минимальную величину сопротивления RВ в обмотке возбуждения (движок реостата установить в положение минимального сопротивления).
Произвести пуск двигателя. Замерить по амперметру А2 пусковой ток якоря, который может быть принят за пусковой ток двигателя. Значение тока занести в таблицу 8.2. После снижения тока якоря до номинального значения (или близкого к нему), вывести до минимума дополнительное сопротивление в цепи обмотки якоря.
Рисунок 8.5. Схема включения двигателя постоянного тока параллельного возбуждения.
При достижении установившихся оборотов двигателя (после нескольких секунд его работы) снять и записать показания амперметров А1 и А2 (значения токов IВ и IЯ), рассчитать мощность двигателя в режиме холостого хода: PХХ = U (IЯ+ IВ) и сравнить её с мощностью, потребляемой в номинальном режиме. Полученные данные занести в таблицу 8.2.
Таблица 8.2
Результаты измерений
|
IП, А |
IЯ, А |
IВ, А |
U, B |
PXX, Вт |
nXX, мин-1 |
|
|
|
|
|
|
|
Содержание отчета
После выполнения лабораторной работы студент должен обладать следующими компетенциями:
|
Студент должен ЗНАТЬ |
Студент должен УМЕТЬ |
|
|
Контрольные вопросы
Какие основные законы положены в основу работы электродвигателя?
Что такое электродвигатель?
Какие основные узлы входят в состав машины постоянного тока?
Назовите способы возбуждения машин постоянного тока.
Укажите способы реверса двигателя постоянного тока.
Изобразите схемы электрических машин с последовательным, параллельным и смешанным возбуждением.
Где находят основное применение двигатели постоянного тока?
Назовите основные характеристики двигателя постоянного тока.
Какое явление называют реакцией якоря?
Как изменился вращающий момент двигателя параллельного возбуждения, если ток якоря увеличился в 2 раза?
Тестовые задания к лабораторной работе №8
1. Укажите основные конструктивные детали машины постоянного тока.
а) Индуктор, якорь, коллектор, вентилятор.
б) Индуктор, якорь, коллектор, щетки.
в) Статор, главные полюсы, дополнительные полюсы, якорь, коллектор.
2. Что называют якорем?
а) Вращающуюся часть машины.
б) Часть машины, в которой индуцируется ЭДС.
3. Почему сердечник вращающегося якоря набирают из тонких листов электротехнической стали, изолированных друг от друга?
а) Из конструктивных соображений.
б) Для уменьшения магнитного сопротивления потоку возбуждения.
в) Для уменьшения тепловых потерь в машине.
4. На заводском щитке машины серии П указано ее номинальное напряжение, равное 220 В. Какая это машина?
а) Двигатель постоянного тока.
б) Генератор постоянного тока.
в) Для ответа на вопрос недостаточно данных.
5. Как должен изменяться магнитный поток, сцепленный с витком, чтобы в витке индуцировалась постоянная ЭДС?
а) Оставаться неизменным.
б) Изменяться по синусоидальному закону.
в) Равномерно (линейно) увеличиваться или уменьшаться.
6. Ток генератора увеличился. Как изменился вращающий момент на валу генератора?
а) Не изменился.
б) Увеличился.
в) Уменьшился.
7. При неизменном магнитном потоке возбуждения ток в обмотке якоря увеличился. Как изменился вращающий момент двигателя?
а) Не изменился.
б) Увеличился.
в) Уменьшился.
8. Каково основное назначение коллектора?
а) Крепление обмотки якоря.
б) Электрическое соединение вращающейся обмотки якоря с неподвижными клеммами машины.
в) Выпрямление переменного тока в секциях обмотки.
9. Какое явление называют реакцией якоря?
а) Уменьшение магнитного поля машины при увеличении нагрузки.
б) Искажение магнитного поля машины при увеличении нагрузки.
в) Уменьшение ЭДС обмотки якоря при увеличении нагрузки.
г) Воздействие магнитного поля якоря на основное магнитное поле полюсов.
10. Какой способ улучшения коммутации целесообразно использовать в мощных машинах при переменной нагрузке?
а) Смещение щеток с геометрической нейтрали.
б) Установку дополнительных полюсов.
11. Чем ограничивается сопротивление щетки машины постоянного тока: 1) минимально допустимое; 2) максимально допустимое?
а) 1) Ничем; 2) потерями напряжения в щеточном контакте.
б) 1) Потерями напряжения в щеточном контакте; 2) током в короткозамкнутой секции обмотки якоря.
в) 1) Током в короткозамкнутой секции; 2) потерями напряжения в щеточном контакте.
12. Чем определяется ЭДС при холостом ходе генератора последовательного возбуждения?
а) Остаточной намагниченностью полюсов.
б) Частотой вращения.
в) Тем и другим.
13. Как следует включить обмотки возбуждения компаундного генератора, чтобы уменьшить влияние тока нагрузки на напряжение генератора?
а) Согласно.
б) Встречно.
14. Ток якоря увеличился в 2 раза. Как изменился вращающий момент двигателя параллельного возбуждения?
а) Не изменился.
б) Увеличился в 2 раза.
в) Увеличился в 4 раза.
15. Укажите характеристики двигателя: 1) механическую; 2) рабочую.
а) 1) n(P2) 2) n (M).
б) 1) n (M) 2) M (P2).
в) 1) n(P2) 2) M (P2).
16. При какой нагрузке КПД двигателя достигает максимума?
а) Номинальной.
б) Равной примерно половине номинальной.
в) Несколько большей номинальной.
17. При постоянном напряжении питания магнитный поток возбуждения уменьшился. Как изменилась частота вращения двигателя?
а) Увеличилась.
б) Не изменилась.
в) Уменьшилась.
18. При прочих неизменных условиях напряжение, подведенное к обмотке якоря, уменьшилось. Как изменилась частота вращения двигателя?
а) Увеличилась.
б) Не изменилась.
в) Уменьшилась.
19. Как изменяется частота вращения двигателя параллельного возбуждения при обрыве обмотки возбуждения в режиме холостого хода?
а) Двигатель останавливается.
б) Частота резко возрастает.
20. Что произойдет, если двигатель последовательного возбуждения подключить к сети при отключенной механической нагрузке на валу?
а) Двигатель не запустится.
б) Обмотка якоря перегреется.
в) Двигатель пойдет «вразнос».