Ф ЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Самарский государственный технический университет»

Кафедра «Электромеханика и нетрадиционная энергетика»

ИСПЫТАНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Методические указания

к лабораторным работам по специальным электромеханическим преобразователям №

Самара

Самарский государственный технический университет

2010

Печатается по решению редакционно-издательского совета СамГТУ

УДК 621. 313

Испытание двигателей постоянного тока: метод. указ. к лаб. работам № / Сост. Э.Г. Чеботков. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2010. –с.: ил.

Содержат основы теории, общие сведения о конструкциях, принципе действия, особенностях, типах и характеристиках коллекторных и бесконтактных двигателей постоянного тока. Изложены методические указания по выполнению лабораторных работ.

Предназначены для студентов электротехнических специальностей.

УДК 621. 313

Составитель канд. техн. наук Э.Г. Чеботков

Рецензент д-р техн. наук В.Е. Высоцкий

© Э.Г. Чеботков, составление, 2010

© Самарский государственный

технический университет, 2010

Цель работы – изучение основ теории, общих сведений о конструкциях, принципе действия, особенностях, типах и характеристиках коллекторных и бесконтактных двигателей постоянного тока; проведение испытаний коллекторного и бесконтактного двигателя постоянного тока, анализ и сравнение их характеристик.

I. Общие сведения, основы теории, конструкция и характеристики

1. Роль и значение электрических машин постоянного тока малой мощности в современной технике

Современное развитие промышленности, транспорта, сель­ского хозяйства и новых отраслей техники — авиации, радиоло­кации, телевидения и специальных видов техники — вызвало широкое применение автоматизации управления различными рабочими процессами и исполнительными механизмами. Эта автоматизация немыслима без разнообразного применения раз­личных маломощных электродвигателей постоянного и перемен­ного тока в диапазоне мощностей от нескольких единиц до сотен ватт как в качестве управляющих, так и исполнительных элементов в схемах автоматики. Вместе с этим электрические машины малой мощности широко используют не только в авто­матических устройствах, но также и для других разнообразных целей как в промышленности, так и в быту.

Следует отметить, что электрические машины малой мощно­сти применяют на практике главным образом в качестве электродвигателей. В области малых мощностей существует большое разнообра­зие конструкций различных типов электродвигателей. В некото­рых из этих конструкций наблюдается органическое соединение двигателей с приборами и механизмами, в которых двигатель часто лишается своих индивидуальных форм и превращается просто в «оживляющий» орган механизма. В настоящее время электродвигатели и генераторы малой мощности занимают важное место в современной технике, так как практически ни одна отрасль техники, использующая в той или иной мере принципы электротехники, почти не обходится без применения электродвигателей малых мощностей в качестве привода или исполнительного элемента. Ввиду этого практиче­ское значение электрических машин малой мощности весьма велико и к ним требуется надлежащее внимание. Производство этих машин представляет собой своеобразную и специальную отрасль электромашиностроения с их серийным и массовым выпуском.

Областями применения яв­ляются:

а) установки автоматического управления и регулирования в промышленности и в специальной технике;

б) устройства проводной и радиосвязи;

в) счетно-решающие приборы и устройства;

г) гироскопические приборы;

д) самолеты, автомашины, тракторы и другие движущиеся объекты;

е) всевозможные механизмы дистанционного управления;

ж) различные самопишущие приборы, часы, кино;

з) часовая промышленность;

и) индивидуальный привод веретен в текстильной промыш­ленности;

к) вентиляторы, дрели, сирены и другие устройства;

л) мелкие электромеханизмы в сельском хозяйстве;

м) установки домашнего быта.

Имеется также целый ряд других установок и устройств, в которых широко используются электрические машины малой мощности.

Наименьшая мощность применяемых и строящихся в настоя­щее время электродвигателей постоянного тока достигает вели­чины порядка нескольких десятых долей ватта при частотах вращения до 10 000 - 15 000 об/мин. Имеются двигатели постоянного тока и на более высокие частоты вращения порядка 20 000 -25 000 об/мин. Наименьшая частота вращения, на ко­торую еще рационально строить эти двигатели, составляет при­мерно 2000 об/мин.

Универсальные коллекторные электродвигатели, работаю­щие как от сети постоянного тока, так и сети переменного тока, строятся примерно на те же частоты вращения и минимальные мощности, как и электродвигатели постоянного тока. Однако в некоторых случаях при малых мощностях среди них встречают­ся также и сверхвысокоскоростные двигатели. Так, например, для привода мелкого шлифовального инструмента в часовой промышленности применяются универсальные коллекторные двигатели мощностью около одного ватта при 30 000- 40 000 об/мин.

Электродвигатели постоянного тока мощностью от несколь­ких единиц до сотен ватт широко применяются для привода механизмов дистанционного управления самолетов, в счетно-решающих приборах и разных других устройствах. К этим электродвигателям предъявляются разнообразные требования в отношении режима работы, пусковых и рабочих свойств в за­висимости от условий их эксплуатации.

Так, например, электродвигатели для механизмов дистанционного управления самолетов и счетно-решающих устройств в большинстве своем обычно работают в кратковременном или повторно-кратковременном режимах с рабочим периодом в пределах от 1 до 5-10 мин и частым реверсированием. Наряду с этим они должны обладать большим пусковым вращающим моментом и возможно малой электромеханической постоянной времени. Кроме того, в самолетных установках необходимо еще удовлетворить требованиям минимального веса электро­двигателей и надежности работы их при температуре окружаю­щей среды от —60 до +85 110°С, а в специальных случаях — до +150 200°С в условиях высотности и механических вибра­циях мест установки.

В других случаях требуются электродвигатели постоянного тока малой мощности, длительно работающие при постоянной частоте вращения, например, в гироскопических устройствах, приводе вентиляторов, сирен, дрелей и т. д.

Ко всем этим электродвигателям в дополнение к перечисленным здесь требованиям предъявляются также и общие техни­ческие требования.

Одновременное удовлетворение в одинаковой мере всем техническим требованиям при проектировании электродвигате­лей малой мощности представляет собой сложную задачу, так как решение ее связано с осуществлением разных и часто противоречивых мероприятий для выполнения отдельных тре­бований.