- •«Самарский государственный технический университет»
- •I. Общие сведения, основы теории, конструкция и характеристики
- •1. Роль и значение электрических машин постоянного тока малой мощности в современной технике
- •2. Конструктивное оформление коллекторных электродвигателей малой мощности
- •3. Возбуждение и схемы электродвигателей, пуск в ход и реверс электродвигателей
- •4. Рабочие свойства коллекторнных электродвигателей
- •1) Параллельного возбуждения; 2) последовательного возбуждения
- •5. Бесконтактные двигатели постоянного тока
- •5.1. Принцип действия и основные функциональные и принципиальные схемы
- •5.2. Классификация и конструктивное выполнение
- •5.3. Датчики положения
- •Лабораторнаяработа№5 исследование коллекторного двигателя постоянного тока последовательного возбуждения
- •Программа выполнения работы
- •Исследование бесконтактного двигателя постоянного тока Общие положения
- •Испытание бесконтактного двигателя постоянного тока
- •«Самарский государственный технический университет»
- •443100. Г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244. Главный корпус Отпечатано в типографии Самарского государственного технического университета
- •443100. Г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244. Корпус n 8
Лабораторнаяработа№5 исследование коллекторного двигателя постоянного тока последовательного возбуждения
Общие положения
Машина постоянного тока, как и любая электрическая машина, обратима и может работать как в генераторном, так и в двигательном режиме. В режиме двигателя машина потребляет из сети электрическую мощность Р1. Полезная механическая мощность на валу Р2. Отношение указанных мощностей определяет КПД двигателя
, (1)
где — полезная мощность на валу, Вт;
— сумма потерь, Вт.
У двигателей постоянного тока КПД высок и достигает для машин большой мощности 98%. Соответственно сумма потерь составляет 2%. Поэтому методы непосредственного определения КПД путем измерения и сравнения Р1 и Р2 не дают точных результатов. ГОСТ 11828-75 допускает непосредственное измерение КПД только для машин, имеющих . Косвенный метод, основанный на определении суммы потерь в соответствии с формулой (1) более точен.
Двигатели постоянного тока имеют ряд преимуществ по сравнению с другими электрическими двигателями, главными из которых являются:
а) большая перегрузочная способность;
б) большой пусковой момент;
в) возможность плавно в широких пределах регулировать частоту вращения.
По способу возбуждения (создания магнитного потока) двигатели постоянного тока, как и генераторы, разделяют на двигатели независимого, параллельного, последовательного и смешанного возбуждения. Разделение двигателей на двигатели независимого и параллельного возбуждения, в отличие от генераторов, несущественно, так как у них ток возбуждения не зависит от тока якоря. Практически все двигатели параллельного и независимого возбуждения снабжаются последовательной стабилизирующей обмоткой, включенной согласно с основной.
В соответствии с ГОСТ 183-74 номинальной мощностью двигателя является полезная механическая мощность на валу, которую двигатель отдает в номинальном режиме работы.
При известной полезной мощности на валу полезный вращающий момент определяется по формуле
.
Уравнение равновесия моментов двигателя в установившемся режиме
, (3)
где М0 — момент холостого хода, Нм;
МСТ — статический момент, Нм.
Электромагнитный момент двигателя, возникающий при взаимодействии тока якоря с потоком полюсов
(4)
здесьс — постоянная машины;
Ia — ток якоря, А;
Ф— результирующий магнитный поток.
Направление действия момента определяется по правилу левой руки. Из (4) видно, что с увеличением момента на валу ток двигателя возрастает.
При вращении якоря в магнитном поле в обмотке якоря наводится противо э.д.с. Определив ее направление по правилу правой руки, нетрудно убедиться, что она направлена встречно напряжению сети. В установившемся режиме справедливо уравнение э. д. с.
, (5)
где Ra — сопротивление якорной цепи.
Падение напряжения на ней незначительно, противо-э.д.с. по величине мало отличается от напряжения сети. Поэтому для двигателей независимого или параллельного возбуждения в пределах номинального тока частота вращения мало зависит от тока или момента нагрузки
. (6)
У двигателей последовательного возбуждения поток возбуждения создается током якоря, проходящим через последовательную обмотку. Если не учитывать нелинейность магнитной цепи
,
где k — коэффициент пропорциональности,
частота вращения будет обратно пропорциональна току якоря
. (7)
При пуске двигателя постоянного тока якорь в момент подачи напряжения неподвижен, противо- э.д.с. равна нулю и двигатель находится в режиме короткого замыкания. Ток двигателя согласно равнению (5) при Еа = 0 равен
(8)
где Iп — пусковой ток якоря.
Поскольку сопротивление якоря мало, пусковой ток может превышать номинальный в 10—25 раз. Для того, чтобы ограничить его с пределах 1,5—2,0 Iан, необходимо снизить подводимое к якорю напряжение или включить последовательно добавочное сопротивление в цепь якоря. Ток возбуждения при пуске не должен быть ниже номинального.
Для изменения направления вращения двигателя необходимо изменить полярность напряжения на якоре, или на обмотке возбуждения. С учетом (5) при включении последовательно с якорем добавочного сопротивления Rд частота вращения двигателя определяется
. (9)
Из формулы (9) видны три возможных способа регулирования частоты вращения:
а) изменение величины питающего якорь напряжения;
б) введение в цепь якоря добавочного сопротивления;
в) изменение величины магнитного потока (тока возбуждения).
В первых двух случаях регулирование частоты вращения осуществляется при номинальном моменте. При регулировании полем момент на валу двигателя должен быть ниже номинального, так как с увеличением частоты вращения мощность на валу двигателя и ток якоря возрастают и могут превысить номинальную. Для оценки свойств двигателей в различных режимах работы снимают экспериментально и рассчитывают рабочие и регулировочные характеристики.
ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ