Красовский А.Б, Васюков С.А., Мисеюк О.И., Трунин Ю.В. Исследование двигателя постоянного тока независимого возбуждения (2014) (1244970)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Московский государственный технический университетимени Н.Э. БауманаИсследование двигателяпостоянного токанезависимого возбужденияМетодические указанияк выполнению лабораторной работыпо дисциплине «Электротехника и электроника»УДК 621.3ББК 31.2К78Издание доступно в электронном виде на портале ebooks.bmstu.ruпо адресу: http://ebooks.bmstu.ru/catalog/72/book711.htmlФакультет «Фундаментальные науки»Кафедра «Электротехника и промышленная электроника»Рекомендовано Учебно-методической комиссиейНаучно-учебного комплекса «Фундаментальные науки»МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве методических указанийРецензентканд.

физ.-мат. наук, ст. науч. сотр. А.В. ЖуравлевК78Красовский, А. Б.Исследование двигателя постоянного тока независимого возбуждения : методические указания к выполнениюлабораторной работы по дисциплине «Электротехника иэлектроника» / А. Б. Красовский, С. А. Васюков, О. И. Мисеюк, Ю. В.

Трунин. — Москва : Издательство МГТУим. Н. Э. Баумана, 2014. — 21, [3] с. : ил.ISBN 978-5-7038-4053-5Изложены основные теоретические сведения о конструкции,принципе действия двигателей постоянного тока независимого возбуждения, рассмотрены возможные способы регулирования частотывращения двигателя, основные расчетные соотношения и формулы.Приведено описание лабораторного стенда, представлены задание,порядок выполнения и методические указания по проведению работы, а также вопросы для контроля знаний студентов.Для студентов, обучающихся по программам бакалавриата испециалитета и изучающих дисциплину «Электротехника и электроника».УДК 621.3ББК 31.2ISBN 978-5-7038-4053-5© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014© Оформление. ИздательствоМГТУ им.

Н.Э. Баумана, 2014ВВЕДЕНИЕДвигатели постоянного тока (ДПТ) независимого возбуждениянаходят применение в электроприводах прокатных станов, различных подъемных механизмов, металлообрабатывающих станков, роботов, на транспорте и т. д. ДПТ небольшой мощности используют в автоматических устройствах. От других названныедвигатели отличает наличие специального механического коммутатора — коллектора. Несмотря на то что из-за этого ДПТ менеенадежны и дороже двигателей переменного тока, громоздки, онинаходят применение тогда, когда их особые свойства имеют решающее значение. Часто ДПТ обладают преимуществами переддвигателями переменного тока по диапазону и плавности регулирования частоты вращения, перегрузочной способности и экономичности, возможности получения характеристик специальноговида и т. д.Применяемые на практике способы регулирования частоты вращения ДПТ независимого возбуждения (изменением подводимого кякорю двигателя напряжения; ослаблением потока возбуждения ивключением в цепь якоря дополнительного резистора) обеспечиваются при различных схемах включения двигателя и характеризуютсясвоими регулировочными и энергетическими показателями.

Поэтомуважным этапом изучения ДПТ является экспериментальное закрепление теоретических знаний по реализации и оценке различных способов регулирования их скорости.3Цель работы — приобретение навыков экспериментальногоисследования основных свойств и характеристик электрическихдвигателей постоянного тока независимого возбуждения.1. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ1.1. Устройство и принцип действиядвигателей постоянного токаВнешний вид двигателя постоянного тока показан на рис. 1,а его поперечный разрез в упрощенном виде — на рис. 2. Как и любаяэлектрическая машина, он состоит из двух основных частей — статора и ротора. Статор неподвижен, ротор вращается.

Статор состоит измассивного стального корпуса 1, к которому прикреплены главныеполюсы 2 и дополнительные полюсы 4. Главные полюсы имеют полюсные наконечники, служащие для равномерного распределениямагнитной индукции по окружности якоря. На главных полюсах размещают обмотки возбуждения 3, а на дополнительных — обмоткидополнительных полюсов 5.Рис. 1. Внешний вид двигателя постоянного тока4Рис. 2. Поперечный разрез ДПТ (условное изображение):1 — корпус; 2 — главные полюсы; 3 — обмотка возбуждения; 4 — дополнительные полюсы; 5 — обмотка дополнительных полюсов; 6 — якорь; 7 — обмоткаякоря; 8 — щетки; 9 — коллектор; 10 — валВ пазах, расположенных на поверхности якоря 6, размещаетсяобмотка якоря 7, выводы от которой присоединяют к расположенному на валу 10 коллектору 9.

К коллектору с помощью пружинприжимаются графитные, угольно-графитные или медно-графитные щетки 8.Обмотка возбуждения (ОВ) машины питается постоянным током Iв и служит для создания основного магнитного поля, показанного на рис. 2 условно с помощью двух силовых штриховыхлиний. Дополнительные полюсы 4 уменьшают искрение междущетками и коллектором. Обмотку дополнительных полюсов 5 соединяют последовательно с обмоткой якоря 7 и на электрическихсхемах часто не изображают.На рис. 2 показана машина постоянного тока с двумя главнымиполюсами.

В зависимости от мощности и напряжения машины могутиметь и большее число полюсов. При этом соответственно увеличивается число комплектов щеток и дополнительных полюсов.У ДПТ с независимым возбуждением, как показано на рис. 3,электрические цепи обмоток якоря 1 и возбуждения 2 электрически не связаны и подключаются к различным источникам питанияс напряжениями U и U в соответственно. Как правило, U  U в . Вобщем случае последовательно с якорной обмоткой и обмоткойвозбуждения могут быть включены дополнительные резисторы rди rр (см. рис.

3), назначение которых пояснено далее.5Рис. 3. Электрическая схема подключения ДПТ независимоговозбуждения:1 — цепь обмотки якоря; 2 — цепь обмотки возбуждения (ОВ);rя — сопротивление обмотки якоряДвигатели относительно небольшой мощности обычно изготовляют на одинаковые напряжения U и U в .

В этом случае цепиобмоток якоря и возбуждения соединяют между собой параллельно и подключают к общему источнику питания с напряжениемU  U в . Такие ДПТ называют двигателями параллельного возбуждения. Если мощность источника питания значительно превышаетмощность двигателя, процессы в якорной обмотке и обмотке возбуждения протекают независимо. Поэтому эти двигатели являютсячастным случаем ДПТ независимого возбуждения и их свойстваодинаковы.При подключении двигателя к источнику питания в обмоткеякоря протекает ток Iя, который взаимодействует с магнитным полем, создаваемым обмоткой возбуждения. В результате этого возникает электромагнитный момент, действующий на якорь:М  kIя ,(1)где k — коэффициент, зависящий от конструктивных параметровмашины; Ф — магнитный поток одного полюса.6При превышении моментом М момента сопротивления нагрузки Мс якорь начинает вращаться с угловой скоростью  и в немнаводится ЭДСE  k  ω.(2)У двигателей полярность ЭДС Е противоположна полярностинапряжения источника U, поэтому с ростом скорости  ток Iяуменьшается:Iя U  E U  k Ф.rяrя(3)Из соотношения (1) следует, что это приводит к снижению электромагнитного момента.

При равенстве моментов M и M с скоростьвращения якоря перестает изменяться. Чтобы изменить направлениевращения двигателя, следует изменить полярность напряжения U ,что изменит направления тока I я и момента M . Двигатель начнетзамедляться, а затем разгонится в обратную сторону.1.2. Пуск двигателяВ первое мгновение при пуске скорость двигателя  = 0 и в соответствии с формулой (2) ЭДС якоря Е = 0.

Поэтому при подключении якоря двигателя к напряжению U пусковой ток якоря I я.п ,как следует из формулы (3), ограничивается только сопротивлением якорной цепи rя (при rд = 0):I я.п U.rя(4)Значение rя относительно невелико (обычно в пределах 1 Ом),поэтому если напряжение U близко по значению к номинальномунапряжению, значение пускового тока I я.п может в 10–30 раз превышать номинальное значение тока двигателя I я.н . Это недопустимо, поскольку ведет к сильному искрению и разрушению коллектора, а при частых пусках возможен перегрев обмотки якоря.Как следует из формулы (4), одним из вариантов ограниченияпускового тока является увеличение суммарного сопротивленияякорной цепи ДПТ при неизменном значении напряжения U.

Для7этого последовательно с якорем включают дополнительный пусковой реостат (на рис. 3 не показан), который обычно выполняют ввиде нескольких ступеней. Ступени пускового реостата выключают поэтапно по мере увеличения скорости двигателя. При этом вякоре двигателя за время пуска могут выделяться значительныепотери мощности.Более экономичным способом снижения пускового тока I я.пявляется пуск ДПТ при плавном увеличении напряжения на якореU по мере разгона двигателя и увеличения ЭДС Е.

Как следует извыражения (3), можно подобрать такой темп увеличения напряжения U, при котором ток I я на протяжении всего времени пуска небудет превышать допустимого значения. В лабораторной установке используется именно этот более экономичный способ ограничения пускового тока.1.3. Технические данные двигателейВ паспорте ДПТ независимого возбуждения указываются следующие номинальные величины: напряжение якоря U н , ток якоряI я.н , мощность на валу Pн , частота вращения nн , КПД н , токвозбуждения I в.н .Под номинальным напряжением U н понимают напряжение, накоторое рассчитаны обмотка якоря и коллектор.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов книги