dvigatel_postoyannogo_toka_laba_10_metod a (803189), страница 2
Текст из файла (страница 2)
На этих характеристиках двигатель работаетпри пуске, торможении, реверсе и регулировании скорости вращения.Преобразовав выражение (3) относительно скорости , получим уравнение электромеханической характеристики (Iя):I rU я я,k Ф k Ф(9)а с учетом формулы (1) – уравнение механической характеристики (M):M rяU.k Ф (k Ф)2(10)При экспериментальных исследованиях измерения и количественныесопоставления часто удобнее проводить, оперируя частотой вращения n в9об/мин вместо угловой скорости в сек-1.
Тогда уравнение электромеханической характеристики записывают в виде n( I я )nI rU я я,kЕ Ф kЕ Ф(11)а уравнение механической характеристики в виде n(M)nM rяU.k Е Ф k Е kм Ф 2(12)причем конструктивные коэффициенты связаны соотношением kE = 0.105kМ =0.105k. Из соотношений (9), (10) или (11), (12) видно, что при неизменных U,Ф, rя эти характеристики представляют собой прямые наклонные линии.
Реально вследствие некоторого влияния тока якоря на результирующий потокдвигателя (называемого реакцией якоря) эти характеристики несколько отличаются от прямых линий.Режим работы двигателя при M 0 называют идеальным холостым ходом. Соответствующая этому режиму скорость идеального холостого хода определяется из (10)0 U,k Ф(13)а частота вращения идеального холостого хода, соответственно, из (12)n0 U.kЕ Ф(14)В качестве примера естественная механическая характеристика n(M ) показанана рис.
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 иPмех 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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
