DPT_metodicheskie_ukazania (Методические указания к выполнению лабы №4 (Двигатели постоянного тока)), страница 2

4 (характеристика 1). Как видно, некоторому значению момента M 1 наэтой характеристике соответствует значение частоты вращения n1  n0 Из уравнений (9) - (12) следует, что частоту вращения или угловую скорость двигателя можно регулировать тремя способами:а) изменением суммарного сопротивления цепи якоря;б) изменением магнитного потока двигателя;в) изменением напряжения источника питания, к которому подключенякорь двигателя.10Рис.

4. Естественная и искусственные механические характеристикиДля реализации первого способа регулирования в цепь якоря включаютдополнительный резистор с сопротивлением rд (см. рис. 3). Уравнения искусственных электромеханической и механической характеристик для этого режима можно получить из уравнений (9), (10) или (11), (12) с учетом того, чтосуммарное сопротивление якорной цепи увеличится и будет равно (rя  rд ) .Различным значениям rд соответствуют различные искусственные характеристики, одна из возможных механических характеристик n(M ) приведена нарис.

4 (характеристика 2). В частности, на характеристике 2 при некотором заданном моменте M 1 можно, например, получить частоту вращения n2  n1 .Для реализации второго способа регулирования в лабораторной установке в цепь обмотки возбуждения ДПТ включен дополнительный регулировочный реостат rр , как показано на рис. 3. Изменением сопротивления этогореостата получают значения тока возбуждения I в  I вн . Примерный вид усредненной зависимости магнитного потока Ф от тока возбуждения I в показанна рис.

5.11Рис. 5. Зависимость потока Ф от тока возбуждения I вКак видно, на этой характеристике точка, соответствующая номинальному значению тока возбуждения I вн и магнитного потока Ф н расположена взоне наибольшей кривизны. Однако на большей части этой кривой в зонеI в  I вн между током I в и магнитным потоком Ф наблюдается практическипрямопропорциональная зависимость. Из соотношений (10), (12) следует, чтопри постоянной нагрузке (M = Mc = const) и  и n находятся в сложной зависимости от магнитного потока. Анализ этих уравнений показывает, что в некотором диапазоне изменения значений магнитного потока Ф, его уменьшениеприводит к увеличению скорости или частоты вращения.

Именно этот диапазон изменения значений магнитного потока используют при их регулировании. При регулировании  или n этим методом выбирают rд  0 .Каждому значению магнитного потока соответствует своя искусственная механическая характеристика, одна из них представлена на рис. 4 (характеристика 3). В частности, можно установить такие значения I в и, соответственно, Ф, чтобы при некотором значении момента M 1 получить заданнуючастоту вращения двигателя n3  n1 .Для регулирования  или n ДПТ изменением напряжения на зажимахякоря используют регулируемый источник напряжения U .

Каждому значениюнапряжения U соответствует отдельная электромеханическая и механическая12характеристики. Причем, если внутреннее сопротивление регулируемого источника напряжения достаточно мало, можно считать, что каждая из искусственных электромеханических и механических характеристик параллельна соответствующим естественным характеристикам. Одна из таких механическиххарактеристик n(M ) представлена на рис. 4 (характеристика 4).

В частности,можно установить такое значение напряжения U , что при некотором значениимомента M 1 получим частоту вращения двигателя n4  n1 .1.6. Зависимость тока якоря от момента на валу двигателяПоскольку у двигателя независимого возбуждения ток I в не зависит отнагрузки на валу и без учета реакции якоря магнитный поток также не зависитот нагрузки, то согласно выражению (1) между током якоря I я и моментомM существует линейная зависимость (рис. 6, прямая 1).

Так как с изменениемдополнительного сопротивления в цепи якоря rд и напряжения на якоре Uмагнитный поток Ф практически не изменяется, то и соотношение между I я иM остается без изменения. Поэтому на рис. 6 характеристики M ( I я ) при различных значениях rд и U совпадают с характеристикой 1. Соответственно,меньшему значению тока возбуждения I в (магнитного потока Ф ) соответствует прямая 2 на рис.

6.Рис. 6. Зависимость тока якоря I я от момента на валу двигателя MСледует отметить, что в реальных условиях при работе двигателей безнагрузки (Мс = 0) в обмотке якоря существует небольшой по значению ток Iя.13Он обусловлен наличием механических потерь (трения) и потерь в магнитопроводе якоря двигателя.1.7. КПД двигателей постоянного токаКоэффициент полезного действия  является важнейшей энергетической характеристикой ДПТ.

В общем виде зависимость  ( P2 ) имеет вид: ( P2 ) P2P2,P1 P2  Pя  Pв  Pст  Pмех(15)где Pя  I я2  rя – потери мощности в обмотке якоря; Pв  I в2  rв – потеримощности в обмотке возбуждения; Pст – потери мощности в магнитопроводеякоря; Pмех – механические потери. Потери Pв не зависят, а потери Pст иPмех мало зависят от нагрузки двигателя.Таким образом, зависимость  ( P2 ) нелинейна и достаточно сложна, таккак с изменением мощности P2 в выражении (15) изменяются и потери мощности Pя .

Зависимость  ( P2 ) , рис. 7, получают на основании расчетных илиопытных данных.Рис. 7. Зависимость КПД  от мощности на валу P2Двигатели проектируют обычно таким образом, чтобы максимальноезначение  было при мощности, близкой к номинальной. Из рассмотрения зависимости  ( P2 ) видно, что эксплуатация двигателей при малых нагрузкахнежелательна вследствие малых значений  .142. ЗАДАНИЯ И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ2.1. Описание лабораторного стендаПри выполнении работы используется универсальный стенд «Электрические машины», а также персональный компьютер с программой исследования характеристик электрических машин ActiveServo.Электрическая схема подключения обмоток двигателя к источнику питания и измерительным приборам приведена на рис.

8. Лицевая панель стендас выполненными соединениями показана на рис. 9. Обмотка возбуждения Е1Е2, рис. 8, подключена к нерегулируемому источнику питания 210 В (поз. 18,рис. 9) через регулировочный реостат R2 (поз. 21, рис. 9). Ток возбужденияконтролируется амперметром А2 (поз. 6, рис. 9). Обмотка якоря, А1-А2, рис. 8,подключена к регулируемому источнику 0-250 В (поз. 19, рис. 9) через пусковой реостат R1 (поз. 20, рис. 9).

Последовательно с якорем включена обмоткадобавочных полюсов В1-В2 и компенсационная обмотка С1-С2, назначениекоторых – компенсация реакции якоря и улучшение коммутации ДПТ. Напряжение на двигателе и ток якоря контролируются вольтметром V1 (поз. 4, рис.9) и амперметром А1 (поз. 5, рис. 9). Эти же параметры, измеренные блокомуправления, передаются по шине данных в персональный компьютер.Перед началом работы валы двигателя 10, рис. 9, и нагрузочного устройства 11 должны быть соединены резиновой муфтой и накрыты защитнойкрышкой 12.

Вращающиеся ручки 7 и 8 реостатов должны быть выведены внулевое положение (до упора против часовой стрелки).Включить источник питания поворотом переключателя 1, при этом загораются три индикаторных лампы в фазах трехфазной сети. Убедиться, чторучка плавной регулировки источника 17 находится в нулевом положении (доупора против часовой стрелки).Включить питание блока управления нагрузочным устройством, тумблер 9, и питание мультиметров, тумблеры 2 и 3. Кратковременно нажать и отпустить клавиши 4 (U) и 5 (I) мультиметра.15Рис. 8. Электрическая схема подключения обмоток ДПТУбедиться, что дисплей мультиметра поделен на две части, на одной изкоторых будет отображаться напряжение на двигателе, а на другой – ток якоря.

Кратковременно нажать клавишу 6 (I) второго мультиметра, отображающего ток обмотки возбуждения.Включить персональный компьютер и открыть программу ActiveServo.Убедиться, что светодиод 13 на блоке управления, отображает режим PCmode.16На рабочем столе компьютера необходимо найти две папки. В папке«Двигатель независимого возбуждения» находятся файлы, необходимые длявыполнения соответствующих разделов лабораторной работы. Папка «Отчет»изначально пуста, в нее сохраняются файлы, отображающие результаты эксперимента. Если перед началом работы папка «Отчет» содержит какие-либофайлы, их необходимо удалить.Рис. 9. Лицевая панель стенда с выполненными соединениями2.2.

Исследование естественных характеристик двигателяВ этом пункте задания в автоматическом режиме снимаются и отображаются на экране компьютера следующие характеристики:17а) n(M ) – естественная механическая характеристика, n, об/мин – частота вращения вала двигателя, M , Нм – момент нагрузки на валу;б) I я ( M ) – зависимость тока якоря от электромагнитного момента, I я , А– ток якоря;г) n( I я ) – естественная электромеханическая характеристика.Выберите в программе ActiveServo вкладку File – Open – Двигатель независимого возбуждения (на рабочем столе) и откройте файл «Механическаяхарактеристика».