1. Цель работы: изучение устройства, механических и электромеханических характеристик электродвигателей постоянного тока с различными способами возбуждения.

2. Рабочее задание:

   1. Изучить устройство, принцип действия электродвигателей постоянного тока с различными способами возбуждения.

   2. Изучить состав лабораторного стенда, назначение и функционирование отдельных устройств, машин, аппаратов и приборов, задействованных в лабораторной работе.

   3. Исследовать электродвигатели постоянного тока при различных способах возбуждения. Объем работы задается преподавателем.

   4. Сделать выводы о практическом применении электродвигателей с различными способами возбуждения. В выводах привести анализ вида электромеханических и механических характеристик электродвигателей постоянного тока при различных способах возбуждения.

3. Методические рекомендации к выполнению работы:

   1. К п. 2.1 и 2.2 рабочего задания: устройство, принцип действия, назначение и функционирование отдельных элементов (частей) электродвигателей постоянного тока; определение понятий реакция якоря, коммутация, электромеханическая характеристика, механическая характеристика - изучаются студентами самостоятельно с использованием материала лекций, рекомендованных учебников, плакатов и макетов электрических машин в учебных лабораториях. Так же самостоятельно изучаются проблемы, возникающие при пуске электродвигателя постоянного тока и пути их решения; вопросы регулирования скорости вращения, реверса; тормозные режимы работы электродвигателя постоянного тока. Следует знать назначение различных обмоток возбуждения электродвигателей постоянного тока и способы соединения обмоток (рис. 1).

   2. К п. 2.3 рабочего задания:

3.2.1 исследование электродвигателя постоянного тока независимого (параллельного) возбуждения.

а) собрать электрическую схему электродвигателя независимого возбуждения (рис. 2). Номинальные параметры используемых приборов, резисторов и иного оборудования студенты выбирают самостоятельно. На этом этапе исследования необходимо вывести из работы сериесную обмотку LM2, замкнув зажимы С1 и С2 накоротко, или не включать эту обмотку. С раз-

Независимого Параллельного Смешанного Последовательного

возбуждения возбуждения возбуждения возбуждения

Рисунок 1 – Схемы электродвигателей постоянного тока

Рисунок 2 – Схема электродвигателя постоянного тока смешанного возбуждения. При исследовании электродвигателя в режиме с независимым возбуждением следует замкнуть накоротко сериесную обмотку (перемкнуть зажимы С1-С2)

решения преподавателя опробовать работу электродвигателя на холостом ходу. В схеме, изображенной на рис. 2, имеется защитное устройство KF, исключающее возможность запуска приводного электродвигателя постоянного тока при отсутствии тока в его (двигателя) обмотке возбуждения. При подготовке к защите отчета по данной лабораторной работе студенту следует детально разобраться в назначении и функционировании устройства KF.

б) Снять естественную механическую характеристику электродвигателя. Для этого следует дополнительно собрать электрическую схему нагрузочного генератора (рис.3).

ПРИМЕЧАНИЕ: При обработке материалов эксперимента результаты замеров в данной серии опытов можно использовать в дальнейшем для построения электромеханической характеристики. Примерный вид механических характеристик электродвигателя независимого (параллельного) возбуждения при различных способах регулирования его скорости вращения представлен ниже на рис. 4.

Рисунок 3 – Схема нагрузочного генератора постоянного тока

При снятии естественной характеристики рекомендуется следующий порядок выполнения операций:

1. убедиться в том, что все автоматические выключатели на стенде выключены;

2. выключить все выключатели лампового реостата. На рисунке 3 это соответствует выключенному состоянию ключа S;

3. резистор R1 ( рис. 2) полностью вывести ( R1 = 0);

4. резистор R2 (рис.2) ввести полностью;

5. регулятор ТV1 установить в положение 0;

6. подать питание на цепь возбуждения электродвигателя;

7. установить в обмотке возбуждения электродвигателя номинальный ток возбуждения;

8. плавным поворотом рукоятки регулятора ТV1 разогнать электродвигатель до скорости 500 об/мин;

9. вывести полностью резистор R2. При этом необходимо следить за тем, чтобы скорость вpащения электродвигателя не превысила номинального значения;

10)продолжить вращать регулятор ТV1 до тех пор, пока скорость вращения электродвигателя не достигнет номинального значения;

11)при помощи регулятора ТV2 (рис. 3) установить номинальное значение напряжения нагрузочного генератора и откорректировать скорость вращения электродвигателя до ее номинальной величины;

12)приступить к снятию механической характеристики. Для этого следует нагружать электродвигатель, вводя ламповый реостат. Нагрузка генератора и/или электродвигателя не должна превышать 1,2 номинальной. Все необходимые для построения характеристик параметры следует заносить в таблицу эксперимента, разработанную и заготовленную студентами самостоятельно до начала опыта;

13)по достижении нагрузки электродвигателя 1,2 номинальной величины следует остановить электродвигатель поворотом рукоятки регулятора ТV1 в нулевое положение;

14)выключить все автоматические выключатели на стенде;

15)вернуть все аппараты в исходное состояние.

Величину пограничной угловой скорости ω_о можно получить графически экстраполированием экспериментальной кривой ω = f (I_Я) до пересечения с осью скоростей. Точное расчетное значение угловой скорости ω_о определяют по формуле

,

где

.

Естественную механическую характеристику ω = f (M) рассчитывают, используя формулу электромагнитного момента

М = с_мФI_Я,

где

.

В последнюю формулу подставляют текущие параметры для каждой точки эксперимента.

в) снять искусственную характеристику электродвигателя при наличии сопротивления в цепи якоря электродвигателя (см. рис. 2, без LM2). При снятии характеристики рекомендуется следующий порядок выполнения операций:

1) выключить все автоматические выключатели на стенде;

2. выключатель S (на рис. 3) разомкнуть. Это соответствует выключенному состоянию всех выключателей лампового реостата;

3. резистор R1 (см. рис. 2) полностью вывести ( R1 = 0);

3) резистор R2 (см. рис.2) ввести на 50 %;

2. регулятор ТV1 установить в положение 0;

3. подать питание на цепь возбуждения электродвигателя;

4. установить в обмотке возбуждения электродвигателя номинальный ток возбуждения;

5. плавным поворотом рукоятки регулятора ТV1 разогнать электродвигатель до скорости 500 об/мин;

6. ввести резистор R2 полностью;

10)продолжить вращать регулятор ТV1 до тех пор, пока скорость вращения электродвигателя не достигнет значения ω₀;

11)при помощи регулятора ТV2 установить номинальное значение напряжения нагрузочного генератора и откорректировать скорость вращения электродвигателя до величины ω₀;

12)приступить к снятию механической характеристики. Для этого следует нагружать электродвигатель, вводя ламповый реостат. Снять 5…7 точек искусственной реостатной характеристики. Нагрузка генератора и/или электродвигателя не должна превышать 1,2 номинальной. Все необходимые для построения характеристик параметры следует заносить в таблицу эксперимента, разработанную и заготовленную студентами самостоятельно до начала опыта.

13)по достижении тока нагрузки электродвигателя и/или генератора 1,2 номинальной величины следует занести в отчет показания приборов и затем остановить электродвигатель поворотом рукоятки регулятора ТV1 в нулевое положение;

14)выключить все автоматические выключатели на стенде;

15)вернуть все аппараты в исходное состояние.

г) снять искусственную характеристику электродвигателя при уменьшенном токе возбуждения (при ослабленном магнитном потоке электродвигателя). При снятии характеристики рекомендуется следующий порядок выполнения операций:

1) выключить все автоматические выключатели на стенде;

2. выключатель (выключатели) S (рис. 3) разомкнуть;

3. резистор R1 (см. рис. 2) полностью вывести ( R1 = 0);

4. резистор R2 (см. рис. 2) ввести на 50%;

5. регулятор ТV1 установить в положение 0;

6. подать питание на цепь возбуждения электродвигателя;

7. установить в обмотке возбуждения электродвигателя номинальный ток возбуждения;

8. плавным поворотом рукоятки регулятора ТV1 разогнать электродвигатель до скорости 500 об/мин;

Рисунок 4 – Механические характеристики электродвигателей постоянного тока независимого возбуждения

2. вывести резистор R2 полностью;

10)продолжить вращать регулятор ТV1 до тех пор, пока скорость вращения электродвигателя не достигнет номинального значения;

11) плавно уменьшая ток в обмотке возбуждения электродвигателя, довести скорость его вращения до 1,1 ω₀. При уменьшении тока

возбуждения электродвигателя постоянного тока следует внимательно следить за скоростью вращения электродвигателя, которая ни в коем случае не должна превысить 120% номинальной. Зафиксировать в отчете величину тока возбуждения электродвигателя и тока якоря при этом;

12)при помощи регулятора ТV2 (рис. 3) установить номинальное значение напряжения нагрузочного генератора и откорректировать скорость вращения электродвигателя до величины 1,1 ω₀;

13)приступить к снятию механической характеристики. Для этого следует нагружать электродвигатель, вводя ламповый реостат в качестве нагрузки генератора. Нагрузка генератора и/или электродвигателя не должна превышать 1,2 номинальной. Все необходимые для построения характеристик параметры следует заносить в таблицу эксперимента, разработанную и заготовленную студентами самостоятельно до начала опыта.

14)по достижении нагрузки электродвигателя 1,2 номинальной величины тока якоря следует остановить электродвигатель поворотом рукоятки регулятора ТV1 в нулевое положение;

15)выключить все автоматические выключатели на стенде;

16)вернуть все аппараты в исходное состояние.

При обработке материалов эксперимента результаты замеров в данной серии опытов можно использовать в дальнейшем для построения электромеханической характеристики.

3.2.2 исследование электродвигателя постоянного тока смешанного возбуждения.

а) ввести в работу последовательную обмотку возбуждения электродвигателя LM2. Для этого достаточно снять ранее установленную (см.выше п. 3.2.1 – а) перемычку между точками С1 и С2 обмотки LM2 (рис. 2 ).

б) снять естественную механическую характеристику электродвигателя смешанного возбуждения. Для этого необходимо выполнить все операции, описанные выше в п. 3.2.1 б) настоящих методических рекомендаций. Примерный вид механических характеристик представлен на рис. 5.

в) изменить направление тока в последовательной обмотке возбуждения электродвигателя LM2. Для этого следует поменять местами подключение обмотки С1 и С2.

г) снять механическую характеристику электродвигателя смешанного возбуждения при измененном направлении тока в обмотке LM2 . Для этого необходимо выполнить все операции, описанные выше в п. 3.2.1 б) настоящих методических рекомендаций.

ω

ω₀

1

2

3

4

0 М

1 - двигатель независимого (параллельного) возбуждения;

2 - двигатель последовательного возбуждения;

3 - двигатель смешанного возбуждения при согласном включении обмоток возбуждения;

4 - двигатель смешанного возбуждения при встречном включении обмоток возбуждения.

Рисунок 5 – Механические характеристики электродвигателей постоянного тока при различных способах включения обмоток возбуждения