Лабораторная работа №3

Исследование электромеханических свойств машины постоянного тока независимого возбуждения

Цель работы и краткие сведения

Цель работы – снятие электромеханической и механической характеристик машины постоянного тока независимого возбуждения в двигательном и тормозном режимах и сравнение опытных данных с данными расчёта.

Аналитические выражения электромеханической и механической характеристик машины постоянного тока независимого возбуждения имеют вид:

; (3-1)

, (3.2)

где - угловая скорость машины постоянного тока;

- напряжение на якоре двигателя;

- сопротивление якорной цепи;

- ток якоря;

- магнитный поток;

- конструктивный коэффициент;

- электромагнитный момент машины постоянного тока.

- 26 -

Анализ уравнений (3.1) и (3.2) показывает, что электромеханическая и механическая характеристики машины постоянного тока независимого возбуждения являются линейными и с уменьшением нагрузки до нуля её скорость стремится к пограничной или скорости идеального холостого хо-

да:

. (3.3)

Обозначив и через , уравнения (3.1) и (3.2) можно записать в следующем виде:

, (3.4)

где - перепад скорости.

Перепад скорости, зависящий от внешних сопротивлений и магнитного потока, характеризует наклон электромеханической и механической характеристик.

Введение внешнего (добавочного) сопротивления в цепь якоря или ослабление магнитного потока приводит к увеличению перепада

скорости, т.е. к увеличению Рис.3.1

крутизны характеристики. Уменьшение подводимого к якорю напряжения или магнитного потока влияет на пограничную скорость (рис.3.1).

- 27 -

Механические характеристики машины постоянного тока независимого возбуждения в тормозных режимах

В практике электропривода находят применение следующие тормозные режимы:

1. Режим рекуперативного торможения (генераторный режим с отдачей энергии в сеть).

2. Режим динамического торможения.

3. Режим противовключения.

Режим рекуперативного торможения возможен, когда скорость машины превышает скорость идеального холостого хода. В этом случае ЭДС машины, направленная против напряжения сети, становится больше его. Ток в якоре машины меняет направление, и машина начинает работать в режиме генератора параллельно с сетью. Уравнения электромеханической и механической характеристик принимают вид:

; (3.5)

. (3.6)

Механические характеристики располагаются во II или IY квадранте (рис.3.2).

Рис.3.2

- 28 -

Динамическое торможение осуществляется путём отключения машины от сети и замыкания его якоря на внешнее сопротивление, обмотка возбуждения при этом остаётся подключённой к сети. За счёт запасённой кинетической энергии якорь машины продолжает вращаться, преобразуя механическую энергию в электрическую, которая во внешнем сопротивлении преобразуется в тепловую.

Схема включения машины при динамическом торможении показана на рис.3. Уравнения электромеханической и механической характеристик для режима динамического торможения имеют вид:

; (3-7)

, (3.8)

где .

Семейство механических характеристик динамического торможения расположено во II или IY квадранте (рис.3.2).

Режим противовключения – это такой режим, при котором якорь машины вращается в одном направлении, а развиваемый ею момент действует в противоположную сторону.

Режим противовключения может быть получен двояко:

а) изменением полярности напряжения на якоре машины. Если в процессе работы машины изменить полярность на её якоре, то благодаря запасённой кинетической энергии, её якорь продолжает вращаться в том же направлении. ЭДС знака не меняет, а обмотка возбуждения не переключается. Уравнения электромеханической и механической характеристик примут вид:

; (3.9)

- 29 -

. (3.10)

Механические характеристики режима противовключения изображаются во II или IY квадранте (рис.3.2).

б) поднимаемый груз развивает момент, превышающий момент, создаваемый электрической машиной, и его якорь начинает вращаться в

противоположную подъёму сторону, т.е. в сторону опускания. ЭДС машины при этом меняет направление и становится согласной с приложенным напряжением сети.

Уравнения электромеханической и механической характеристик примут вид:

; (3.11)

, (3.12)

но при этом и .

В уравнения (3.11) и (3.12) , так как ток машины в режиме противовключения, определяющийся суммой напряжения сети и ЭДС машины, должен быть ограничен допустимой величиной.