6. Содержание отчета

6.1. Материалы, поименованные в п.4.4 домашнего задания.

6.2. Наименование и характеристика используемого в работе оборудования и электроизмерительных приборов.

6.3. Графики следующих зависимостей:

• характеристики холостого хода Е(I_B);

• внешних характеристик U(I) для генераторов смешанного и параллельного возбуждения в одной координатной системе;

• регулировочной характеристики I_B(I).

7. Контрольные вопросы

7.1. Объясните устройство и принцип действия генератора постоянного тока.

7.2. Как классифицируются генераторы постоянного тока по способу возбуждения?

7.3. Каковы условия самовозбуждения генератора?

7.4. Назовите условия снятия и объясните вид характеристики холостого хода генератора.

7.5. Какие причины вызывают уменьшение напряжения генератора постоянного тока с ростом его нагрузки? Почему в генераторе параллельного возбуждения напряжение уменьшается в большей степени, чем в генераторе смешанного возбуждения?

7.6. Как влияет явление реакции якоря на работу генератора постоянного тока?

7.7. Что показывает регулировочная характеристика генератора? Каковы условия ее снятия?

7.8. Сравните регулировочные характеристики генераторов смешанного и параллельного возбуждения.

Типовая программа контроля знаний.

7.9.1. Какая э.д.с. индуктируется в обмотке якоря генератора постоянного тока?

1. Постоянная.

2. Переменная.

3. Пульсирующая

7.9.2 Генератор параллельного возбуждения может не возбуждаться вследствие того, что:

1.Отсутствует нагрузка.

2.Неправильно подключена обмотка возбуждения к обмотке якоря.

3.Сопротивление цепи возбуждения меньше критического.

7.9.3. Генератор параллельного возбуждения имеет следующие данные: U_н= 220 В; I_н= 88 А; I_В = 4 А; R_я= 0,25 Ом. Чему равна э.д.с. генератора?

1. 242 В;

2. 199 В;

3. 197 В;

4. 241 В;

5. 243 В.

7.9.4. Какой график изображает регулировочную характеристику генератора параллельного возбуждения?

7.9.5. Как изменятся показания приборов в цепи генератора, если движок реостата R_pпередвинуть вверх?

1. РА₁– уменьшится;РА₂– уменьшится;PV– уменьшится;

2. РА₁– увеличится;РА₂– увеличится;PV– увеличится;

3. РА₁– увеличится;РА₂– не изменится;PV– увеличится;

4. РА₁– увеличится;РА₂– увеличится;PV– уменьшится;

5. РА₁– уменьшится;РА₂– увеличится;PV– увеличится;

Лабораторная работа № 5 испытание электродвигателя постоянного тока

1. Цель работы

1.1. Ознакомиться с устройством двигателя постоянного тока.

1.2. Исследовать работу двигателя при изменении нагрузки на его валу.

1.3. Овладеть навыками пуска, реверса и снятия рабочих и механических характеристик двигателей смешанного и параллельного возбуждения.

1.4. Провести сравнительный анализ механических характеристик двигателей постоянного тока с различными способами возбуждения.

2. Краткие теоретические сведения

2.1 Двигатели постоянного тока выгодно отличаются от асинхронных и синхронных машин тем, что обеспечивают плавное и экономичное регулирование частоты вращения ротора в широком диапазоне. Кроме этого, двигатели постоянного тока имеют лучшие пусковые качества. При относительно небольшом пусковом токе (22,5)I_номони могут развивать достаточно большой пусковой момент (2,54)М_ном. Это обеспечивает быстрый разгон приводимых ими механизмов.

2.2 По способу возбуждения двигатели постоянного тока делятся на двигатели независимого возбуждения и с самовозбуждением, которые в свою очередь подразделяются на двигатели параллельного, последовательного и смешанного возбуждения.

Отечественной промышленностью выпускаются электродвигатели постоянного тока в основном на напряжения 110 и 220 В серий 2ПН и 4П мощностью до 200 кВт с высотой оси вращения 90 – 315 мм, а также мощные двигатели серий П2, МП и 2МП.

Для модификации электродвигателей по степени защиты в обозначение серий 2П и 4П вводятся дополнительные буквы:

Н – защищенные;

Ф – защищенные с независимой вентиляцией от постороннего вентилятора;

Б – закрытые, с естественным охлаждением;

О – закрытые с наружным обдувом от постороннего вентилятора.

Остальные элементы условных обозначений соответствуют серии генератора постоянного тока 2ПН.

В обозначение типа двигателя входит также порядковый номер габарита (для двигателей серии П – с 1 по 7 габариты в серии ПМ – с 8 по 11) и цифра, определяющая порядковую длину сердечника. Например, П21.

Для каждого двигателя постоянного тока, кроме его типа, в паспортную табличку, укрепленную на корпусе двигателя, вносят параметры, характеризующие номинальный режим работы: напряжение U_ном, токI_ном; механическую мощность на валуР_ном, частоту вращенияn_ном; к.п.д._ном. Часто на двигателе указываются сопротивления обмоток якоря, возбуждения и дополнительных полюсов и постоянные потери в машине, что позволяет определить мощность, потребленную двигателем из сети.

В основном промышленностью выпускаются двигатели постоянного тока с самовозбуждением.

2.3 Рабочие характеристики определяют основные эксплутационные свойства электродвигателя постоянного тока и представляют собой зависимости потребляемой двигателем из сети мощности Р₁, тока якоряI_я, частоты вращенияn, вращающего моментаМ, коэффициента полезного действияот механической мощности на валу двигателяР₂при постоянном значении напряженияUисточника и постоянном значении тока возбужденияI_В. Рабочие характеристики двигателя постоянного тока приведены на рис. 5.1.

Рис 5.1.

Увеличение мощности на валу Р₂вызывает увеличение момента двигателяМ, т.к. они связаны соотношением

М = 9,55, (5.1)

где n– частота вращения якоря двигателя.

Так как момент двигателя пропорционален току якоря и его магнитному потоку, то с ростом момента возрастает и ток якоря I_я, а следовательно, и потребляемая из сети мощность

Р₁=Р₂+, (5.2)

где R_я– сопротивление обмотки якоря двигателя;

R_c– сопротивление последовательной (сериесной) обмотки возбуждения;

R_д– сопротивление обмотки дополнительных полюсов;

ΔР₀– постоянные потери мощности в двигателе.

Для двигателей постоянного тока параллельного и смешанного возбуждения потребляемая из сети мощность может быть получена из соотношения:

Р₁=UI=U(I_я +I_B), (5.3)

где I– ток, потребляемый двигателем из сети.

Коэффициент полезного действия двигателя

,(5.4)

в режиме холостого хода (Р₂= 0) равен нулю, затем с увеличениемР₂резко возрастает, но при больших нагрузках в связи с большим ростом потерь мощности в цепи якоря возрастание к.п.д. замедляется, а затем он начинает уменьшаться.

2.4. В связи с тем, что при пуске противо – э.д.с. в обмотке якоря, составляющая в номинальном режиме около 95 % от подводимого напряжения, становится равна нулю, токи в обмотке якоря резко увеличиваются и могут в 10 30 и более раз превысить номинальные токи. Возникает необходимость снижения пусковых токов посредством введения на момент пуска в обмотку якоря пускового реостата, сопротивление которого выбирают из условияI_я.пуск= (22,5)I_ном.

Сокращение времени разгона якоря достигают обеспечением наибольшего значения вращающего момента при заданном токе якоря I_яза счет выведения из цепи возбуждения на момент пуска регулировочного реостатаR_В, в результате чего магнитный поток становится максимальным (М=С_МФI_я).

Т.к. по мере разгона якоря противо – э.д.с. в его обмотке увеличивается (Е=С_ЕФn), а ток уменьшается, сопротивление пускового реостата необходимо уменьшать или вручную, или автоматически.

2.5. Реверс двигателя постоянного тока осуществляется изменением направления тока в обмотке якоря или в обмотках возбуждения. Следует учесть, что изменение полярности питающего напряжения не вызовет реверса двигателя с самовозбуждением, т.к. при этом одновременно изменится направление токов и в обмотке якоря, и в обмотках возбуждения, в результате чего направление электромагнитных сил останется прежним и якорь будет вращаться в том же направлении.