- •Работа № 1. Исследование механических характеристик двигателя постоянного тока независимого возбуждения при питании от сети.
- •1. Программа работы.
- •Подготовка к работе.
- •Экспериментальные исследования.
- •2. Расчет характеристик.
- •3. Экспериментальные исследования.
- •Общие положения.
- •Подготовка к работе
- •Включить автоматические выключатели ав1, ав2 и ав3 в силовом шкафу лаборатории.
- •Установить переключатель s1 на стенде №2 в положение 1 - «сеть-сеть».
- •4. Оформление отчёта и анализ полученных результатов.
- •Работа № 2. Исследование механических характеристик двигателя постоянного тока последовательного возбуждения при питании от сети
- •Программа работы.
- •Подготовка к работе.
- •Экспериментальные исследования.
- •Общие положения.
- •Подготовка к работе.
- •3.3 Снятие механических характеристик.
- •4. Оформление отчёта и анализ полученных результатов.
- •Работа № 4 Исследование механических характеристик асинхронного двигателя с фазным ротором при питании от сети.
- •Экспериментальные исследования.
- •3.1 Общие положения.
- •Подготовка к работе
- •Включить автоматические выключатели ав1, ав2 и ав3 в силовом шкафу лаборатории.
- •Установить переключатель s2 в положение 2 - «исследование механических характеристик».
- •3.3 Снятие механических характеристик
- •4. Оформление отчёта и анализ полученных результатов.
- •Работа №5. Исследование механических характеристик системы преобразователь частоты - асинхронный двигатель
- •2. Механические характеристики при частотном регулировании скорости.
- •3. Экспериментальные исследования.
- •3.1 Общие положения.
- •Подготовка к работе
- •Включить автоматические выключатели ав1 и ав2 в силовом шкафу лаборатории.
- •4. Оформление отчёта и анализ полученных результатов.
4. Оформление отчёта и анализ полученных результатов.
В отчете должны быть приведены: принципиальная электрическая схема установки; паспортные данные машин; задание на работу; расчетные формулы с необходимой расшифровкой величин; примеры расчета, доведенные до числового результата одной точки характеристики; таблицы, в которых сведены результаты полного расчета характеристик; таблицы с экспериментальными данными; теоретические и экспериментальные характеристики, построенные на одном рисунке; оценка влияния параметров схемы на вид механических характеристик; обоснование причин расхождения теоретических и экспериментальных характеристик.
Сравнение и анализ механических характеристик с точки зрения влияния внешних факторов, а также расхождения теоретических и экспериментальных характеристик должны проводиться раздельно по двум показателям: скорости идеального холостого хода и углу наклона механических характеристик.
Исходя из того, по какому из этих показателей отличаются характеристики, на основании (1.1) устанавливается предполагаемая причина расхождения.
Работа № 2. Исследование механических характеристик двигателя постоянного тока последовательного возбуждения при питании от сети
Программа работы.
Подготовка к работе.
Пользуясь электромеханической характеристикой испытуемой машины, рассчитать и построить следующие характеристики двигателя:
Переходную характеристику.
Естественную механическую характеристику.
Искусственную механическую характеристику при заданном добавочном сопротивлении в цепи якоря RП.
Механическую характеристику динамического торможения с самовозбуждением с добавочным сопротивлением в цепи якоря RТ.
Искусственную механическую характеристику для сложной схемы включения при шунтировании якоря ИМ сопротивлением RШ = RТ и последовательном сопротивлении RП, имеющих те же значения, что и в п.п. 1.1.3 и 1.1.4.
Экспериментальные исследования.
Осуществить пуск двигателя.
Снять механические характеристики, перечисленные в п. 1.1.2 1.1.5.
Составление отчёта.
Отчёт должен включать:
Принципиальную электрическую схему установки.
Паспортные данные машин.
Расчёты теоретических характеристик и таблицы с результатами экспериментальных исследований.
Графики теоретических и экспериментальных характеристик.
Анализ полученных результатов и выводы, которые должны включать оценку свойств двигателя по следующим показателям:
вид механической характеристики в зависимости от схемы включения двигателя и ее параметров;
жёсткости естественной и искусственных механических характеристик;
обоснование причин расхождения теоретических и экспериментальных характеристик.
Расчет характеристик.
В электрических машинах с последовательным соединением обмоток якоря и возбуждения ток якоря IЯ является одновременно и током возбуждения IВ. Так как магнитный поток Ф нелинейно зависит от IВ, то уравнение механической характеристики (1.1) представляет собой сложную нелинейную зависимость от M.
Механические характеристики рассчитывают при помощи кривой намагничивания, которая для двигателей последовательного возбуждения называется переходной характеристикой и определяется выражением:
CМФ = f (IB). (2.1)
Для двигателей последовательного возбуждения в паспортных данных приводится номинальная электромеханическая характеристика = f (I), устанавливающая связь между скоростью и током. Используя ее, можно выполнить расчет переходной характеристики (рис. 2.1) по формуле:
, (2.2)
где Uн – номинальное напряжение питания двигателя, RД = RЯ + RПОВ. Расчёт следует вести, задаваясь рядом значений тока IВ=I в пределах, заданных электромеханической характеристикой. Результаты расчёта представляются в табличной форме (см. табл. 2.1).
C помощью переходной характеристики находят все механические характеристики двигателя (рис. 2.2), используя выражение для скорости и момента соответственно
= E / СМФ , (2.3)
М = СМФ IЯ , (2.4)
где Е = UЯ - IЯRЯ – ЭДС вращения двигателя, UЯ – напряжение на якоре двигателя. Напряжение UЯ в общем случае не равно напряжению питания двигателя U и зависит от его схемы включения. Основанием для поиска UЯ является уравнение равновесия электрических напряжений в цепи двигателя (первый закон Кирхгофа).
Как следует из (2.3) и (2.4), механическая характеристика двигателя оказывается заданной в параметрической форме – и скорость, и момент в каждой точке вычисляются исходя из значения тока возбуждения IВ. При этом для расчета момента требуется еще и ток якоря IЯ. При отсутствии шунтирующих сопротивлений эти токи равны друг другу, но в сложных схемах включения двигателя это не так.
Результаты расчетов представить в виде таблиц 2.3 и 2.4.
Ниже приводятся паспортные данные двигателей.
Двигатель постоянного тока независимого возбуждения – ДП100LУХЛ4
Номинальная механическая мощность, кВт – 0.55
Номинальная скорость вращения, об/мин – 1000
Номинальное напряжение питания, В – 220
Номинальный ток, А – 3.7
Сопротивление якоря при 75 град. С, Ом – 12
Сопротивление последовательной обмотки возбуждения при 75 град. С, Ом – 4.8
Вентильный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов – CFM71S
Номинальный момент, Нм - 5
Номинальный фазный ток, А - 2.2
Номинальное напряжение питания при соединении обмоток звездой, В - 380
Номинальная скорость вращения, об/мин – 2000
Расчёт естественной механической характеристики (кривая 1 на рис.2.2) сводится к определению момента М по (2.4) для принятых исходных значений IЯ и , которые берутся из электромеханической характеристики.
Расчёт искусственной механической характеристики с добавочным сопротивлением в цепи якоря RП (кривая 2 на рис.2.2) связан с определением (см. табл. 2.1) ЭДС вращения Е = UН - IЯR, где R = RД + RПОВ, для ряда значений IЯ и нахождением скоростей двигателя по формуле (2.3). Расчет момента двигателя по (2.4) в данном случае дает совпадающий с естественной характеристикой результат и повторно не производится. Это – следствие параметрического задания механической характеристики.
Расчёт механической характеристики динамического торможения с самовозбуждением (кривая 4 на рис.2.2) ведут путем вычисления скорости согласно (2.3), учитывая, что U = 0, т.е. Е = - IЯR, где R = RД + RТ - полное сопротивление замкнутой цепи якоря двигателя. Токам задают те же значения, что и в предыдущих расчётах. Как и в предыдущем случае, расчет момента двигателя по (2.4) дает совпадающий с естественной характеристикой результат и повторно не производится.
Расчёт характеристик двигателя последовательного возбуждения в схеме с шунтированием якоря сопротивлением RШ и последовательным сопротивлением RП связан с вычислением ЭДС вращения Е. Процедура расчёта представлена в табл. 2.2. Задаваясь значениями тока возбуждения IВ, определяются падения напряжений в последовательном и параллельном контурах, рассчитывются токи в указанных контурах и в цепи якоря, а затем рассчитывают Е. Далее по (2.3) и (2.4) определяют соответственно и М и строят механическую характеристику (кривая 3 на рис. 2.2). Отметим, что в этой схеме IВ IЯ. Ток возбуждения равен сумме токов якоря и шунтирующей цепи. Благодаря этому, ток возбуждения всегда больше нуля, даже при IЯ = 0. Следовательно, могут быть получены не только скорость идеального холостого хода, но и режим рекуперативного торможения (IЯ 0). В двигателях последовательного возбуждения это возможно только для данной схемы включения.
Таблица 2.1. Расчёт механических характеристик двигателя последовательного возбуждения
Исходные данные |
Переходная характеристика |
Момент |
Искусственная характеристика с RП |
Динамическое торможение с RТ |
||||||
IВ = IЯ = I |
|
IВRД |
Е = UН - IВRД |
СМФ
|
М = IЯ СМФ |
IЯ R |
Е = UН - IЯR |
= Е / СМФ |
Е = - IЯR |
= Е / СМФ |
А |
рад/с |
В |
В |
Вс |
Нм |
В |
В |
рад/с |
В |
рад/с |
Таблица 2.2. Расчет механических характеристик двигателя последовательного возбуждения для схемы шунтирования якоря.
Исходные данные |
Расчетные величины |
|||||||||
IВ |
СМФ |
М |
IВ (RПОВ + RП) |
UШ = UН - IВ (RПОВ + RП) |
IШ = UШ / RШ |
IЯ = IВ - IШ |
IЯRД |
Е = UШ - IЯRД |
= Е / СМФ |
М = СМФ IЯ |
А |
Вс |
Нм |
В |
В |
А |
А |
В |
В |
рад/с |
Нм |