АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

 

Кафедра электропривода и автоматизации промышленных установок

 

 

 

 

 

 

                                       

 

 

 

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

 

Двигатели постоянного тока

 

Методические указания к выполнению лабораторных работ

             (для студентов всех форм обучения специальности

050718 - Электроэнергетика)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Алматы 2005

 

СОСТАВИТЕЛИ: В.С. Новокшенов, Р.М. Шидерова.

Электрические машины. Двигатели постоянного тока. Методические указания к выполнению лабораторных работ  (для студентов всех форм обучения специальности 050718 - Электроэнергетика). – Алматы: АИЭС, 2005- 24 с.

 

Методические указания по курсу "Электрические машины", раздел – "Двигатели постоянного тока" включают в себя основные вопросы экспериментальных исследований основных режимов работы двигателей постоянного тока параллельного и последовательного возбуждения (пуск в ход, регулирование скорости вращения, рабочий режим).

Методические указания к лабораторным работам составлены с учетом специфики подготовки специалистов электроэнергетического направления.

Ил. 5, табл. 9, библиогр.- 8 назв.

 

 

 

 

 

 

Рецензент: д-р техн. наук, проф. П.И. Сагитов

 

 

 

 

 

 

 

 

Печатается по плану издания Алматинского института энергетики и связи на 2005г.

 

 

 

 

 

 

 

 

Ó Алматинский институт энергетики и связи, 2005г.

1 Лабораторная работа № 1. Определение потерь и коэффициента

полезного дейст­вия машины постоянного тока методом

холостого хода

 

1.1Цель работы

 
Цель работы – ознакомиться с классификацией потерь, экспериментальным методом определения постоянных и переменных потерь и коэффициента полезного дейст­вия.

 

1.2Программа работы

 

1.2.1 Ознакомиться с установкой и записать паспортные данные машины.

1.2.2 Произвести опыт определения потерь по методу холостого хода.

1.2.3 Подсчитать коэффициента полезного дейст­вия (КПД) машины и построить зависимость его от полезной мощности =f2) .

1.2.4 Основные выводы и заключения.

 

1.3 Общие сведения

 

Часть подведенной к электрической машине энергии не может быть полезно преобразована, а рассеивается в форме тепла в окружающее пространство. Эту часть энергии называют потерями. По­тери, возникающие в машине, могут быть разделены на две группы: постоянные и переменные.

 

1.3.1 Постоянные потери

 

1.3.1.1 Потери в стали рс

рС= рГВХ,

где рГ - потери на гистерезис в сердечнике якоря и зубцах;

       рВХ - потери на вихревые токи в тех же частях.

Мощность этих потерь зависит от скорости вращения якоря и от величины магнитного потока (тока в обмотке возбуждения) и не зави­сит от величины нагрузки.

 

1.3.1.2 Механические потери

рМХПШЩВН,

где  рПШ - потери в подшипниках;

       рЩ - потери на трение щеток о коллектор;

       рВН - потери на трение вращающихся частей о воздух, включая сюда и вентиляционные потери.

 

1.3.1.3 Потери на возбуждение

 

К потерям на возбуждение относятся потери собственно в обмотке возбуждения и потери в регулировочных реостатах, если они необходимы при работе машины в номинальном режиме. Величина потерь в цепи возбуждения может быть определена по формуле

рВ= UВ iВД,

где  UВ - напряжение на зажимах цепи возбуждения;

    iВД - ток в цепи возбуждения.

 

 

1.3.2 Переменные потери

 

1.3.2.1 Потери в цепи якоря рМ

 

Потери в цепи якоря складываются из потерь обмотки якоря и обмоток, последовательно соединен­ных с обмоткой якоря (добавочных полюсов и компенсационной обмотки)

Величина потерь в цепи якоря может быть определена по формуле

рм=Ia2ra75°C,

где       Ia=IД - iВ

iВ - ток возбуждения;

IД -ток, потребляемый двигателем;

           Ra75˚С суммарное сопротивление обмотки якоря и обмоток, последовательно соединен­ных с обмоткой якоря, приведенных к условной температуре 75°С.

 

1.3.2.2 Потери в щеточном контакте определяются по формуле

рщ= UЩ Iа,

где      UЩ падение напряжения на щеточном переходе;

Iа – ток якоря двигателя.

Согласно ГОСТ при расчетах принимаются следующие значения UЩ : для угольных- ; для металлоугольных и металлографитных – 0,3В.

1.3.2.3  Добавочные потери рД

 

К добавочным потерям относятся потери в стали и в меди, возникающие в машинах в результате происходящих в ней вторичных процессов электромагнитного характера.

К числу добавочных потерь относятся: потери на вихревые токи от полей рассеяния в обмотках и массивных металлических частях машин, поверхностные потери в стали и пульсационные потери в зубцах, а также потери в уравнительных соединениях. Добавочные потери рассчитываются с большим приближением. Поэтому ГОСТ учитывает добавочные потери в машинах постоянного тока без компенсационной обмотки при номинальной нагрузке одним процентом (1%) номинальной мощности и для компенсированных машин постоянного тока- 0,5 %.

В виду того, что добавочные потери в машинах малой мощности незначительны, мы ими пренебрегаем.

 

1.3.3 Коэффициент полезного действия КПД

 

При изменении нагрузки считают, что суммарные потери могут быть определены для машины постоянного тока путем сложения перечисленных выше потерь

S р= рС+ рМХМВЩД.

Если      Р1 – мощность, подводимая к машине, и Р2- мощность, полезно отдаваемая машиной, то

Р1=Р2+S р.

Коэффициент полезного действия КПД машины представляет собой отношение полезно отдаваемой ею мощности Р2 ко всей подводимой мощности Р1

.

Определение КПД h непосредственно по приведенной формуле дает большую погрешность, так как величины Р1 и Р2 различаются незначительно. Поэтому величина КПД определяется через одну из мощностей и                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 потери в машине.

Для двигателя полезная мощность

Р21-SР.

Тогда                                  ДВ.

 Для генератора подведенная мощность

Р12+SР.

Тогда

Г.

Величина КПД зависит от нагрузки и при номинальном режиме работы составляет 75÷85% в машинах малой мощности и до 95% в машинах большой мощности.

 

 

1.4 Порядок выполнения работы

 

1.4.1 Опыт определения потерь по методу холостого хода

 

Постоянные потери рП=рСМХВ можно определить из опыта холостого хода следующим образом: предназначенную для испытания машину постоянного тока запускают при работе двигателя в режиме холостого хода (рисунок 1.1); при этом к двигателю подводится напряжение U0, равное    U0 =UН-IaНRa75оС.

Требуемую величину напряжения устанавливают посредством реостата в цепи якоря. Затем в цепи возбуждения устанавливают ток iВ, соответствующий  номинальной скорости вращения двигателя. Потребляемая при этом мощность холостого хода будет равна

Р0= U0IО,

где IаО ток, потребляемый двигателем при холостом ходе.

С другой стороны

Р0= рСМХВМЩ,

где рП= рСМХВ постоянные потери, независящие от нагрузки двигателя;

       рМ=I2aoRa75оС- потери в цепи обмотки якоря;

      IaО = IО -iВДток двигателя при холостом ходе;

     Ra75оС - суммарное сопротивление якоря, включая сопротивление добавочных полюсов, приведенных к условной температуре 750С    (определяется методом амперметра и вольтметра);

      рЩ= UЩ Iао - потери в щеточном контакте.

Показания приборов и результаты вычисления заносят в таблицу 1.1. Отсчет по приборам желательно производить через 10¸15 минут работы двигателя. Это время необходимо для прогрева подшипников и обмотки возбуждения.

 

Таблица 1.1

Измерения

Вычисления

UО, В

Iao, А

iв, А

Iao,А

Рo, Вт

рЩ,Вт

рп, Вт

рМ, Вт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4.2 Обработка результатов опыта и построение зависимости =f2)

 

При постоянном токе возбуждения можно принять, что суммарные потери двигателя при нагрузке равны

 р=рП+I2a Ra75оС..

Задаваясь различными значениями тока якоря Ia=(0,25;0,5;0,75;1;1,25)IaН, где IН номинальный ток двигателя, вычисляют соответствующие потери и КПД. Результаты вычислений заносят в таблицу 1.2, затем строят график зависимости =f2).

 

Таблица 1.2

Ia, А

U, В

рп,

Вт

I2aRa75оС, Вт

I=Ia+iВД

р,Вт

Р1=UнI, Вт

Р21-SР, Вт

 

 

1

5

 

 

 

 

 

 

 

 

Выводы

В отчете необходимо проанализировать результаты и сделать выводы о количественном влиянии различных факторов  на величину КПД .

 
1.5 Контрольные вопросы

 

1.5.1 Классификация потерь в машинах постоянного тока.

1.5.2 Объяснить физическую сущность отдельных составляющих потерь в машинах постоянного тока.

 1.5.3 Каким образом определяются потери в машинах постоянного тока по методу холостого хода?

  1.5.4 Как изменяются КПД машины постоянного тока с изменением нагрузки?

  1.5.5 Условия максимума КПД.

 

 

2 Лабораторная работа №2. Исследование двигателя постоянного тока параллельного возбуждения

 

2.1 Цель работы

 

Цель работы - ознакомиться с экспериментальным исследованием основных характеристик двигателя параллельного возбуждения, позволяющих получить необходимые сведения для качественного и количественного анализа эксплуатационных режимов работы исследуемого двигателя.

 

2.2 Программа работы

 

2.2.1 Ознакомиться с конструкцией и техническими данными двигателей параллельного возбуждения, с пусковой и регулировочной аппаратурой.

2.2.2 Ознакомиться со способами пуска и реверсирования двигателя.

2.2.3 Снять рабочие характеристики двигателя.

2.2.4 Снять скоростную характеристику двигателя.

2.2.5 Снять регулировочные характеристики двигателя.

2.2.6 Основные выводы и заключения. 

 

2.3 Общие сведения                                                                

 

Двигатели постоянного тока находят широкое применение в промышленных, транспортных и др. установках, где необходимо глубокое и плавное регулирование скорости вращения (прокатные станы, мощные металлорежущие станки, электрическая тяга на транспорте и т.д.).

По способу возбуждения двигатели постоянного тока подразделяются на двигатели независимого, параллельного, последовательного и смешанного возбуждения. Все типы двигателей имеют разнообразные характеристики в соответствии с требованиями систем электроприводов.

 

 

2.4 Порядок выполнения работы

 

Схема для испытания двигателя параллельного возбуждения представлена на рисунке 2.1.

 

Как видно из схемы, пуск двигателя параллельного возбуждения осуществляется с помощью пускового реостата RП.

Цепь обмоток возбуждения двигателя параллельного возбуждения питается непосредственно от сети, помимо пускового реостата. Для регулирования скорости вращения в цепь возбуждения двигателя включается регулировочный реостат rРД. Для создания нагрузки на валу двигателя используется генератор постоянного тока независимого возбуждения. Перед включением двигателя в сеть пусковой реостат  RП должен быть полностью введен, а реостат rРД полностью  выведен. По мере разгона двигателя пусковой реостат плавно выводится с таким расчетом, чтобы пусковой ток в цепи якоря двигателя не превышал примерно (1,5¸2)Iн.

Для изменения направления вращения якоря изменяют направление тока в обмотке якоря. Перемена концов проводов на зажимах якоря должна быть сделана так, чтобы после остановки двигателя ток в обмотке возбуждения не изменял направление.

 

 

2.5 Снятие рабочих характеристик

 

Рабочими характеристиками двигателя называют зависимость тока двигателя IД, скорости вращения n, вращающего момента М, подводимой к двигателю мощности Р1, и КПД  от полезной мощности на валу Р2 при неизменном номинальном напряжении на зажимах двигателя и токе возбуждения

 

IД, n, M, Р1,  =f(Р2) при UН=const, iВ=const.

 

Для снятия рабочих характеристик двигатель приводят во вращение с номинальной скоростью nН и нагружают до номинальной мощности Р=UНIДН.. Значения Р, IДН и nН указывают обычно на заводском щитке двигателя. Величина тока возбуждения, полученная после установки nН, принимается за номинальную - iВДН и остается во время опыта постоянной. При номинальном режиме работы двигателя выполняют первый отсчет по приборам. Остальные 5¸6 точек рабочих характеристик получают в процессе плавного уменьшения нагрузки до нуля за счет уменьшения токов якоря и возбуждения генератора.

Показания всех приборов записывают в таблицу 2.1.

 

 

 

 

Таблица 2.1

 

 

Опытные данные

Расчетные данные

 

 

двигатель

генератор

 

IД,

А

nДВ, об/мин

iВД,

A

UД,

В

IГ ,

А

UГ ,

В

Д

Р1Д.,

Вт

Р2Д.,

Вт

М2, Нм

 

 

1

7

 

iвд= const

 

Uд=...=const

 

 

 

 

 

 

 

 

Для расчета величин Р1Д., Р, , МВР можно использовать формулы:

 

IД=IаД+ iВД, А- ток, потребляемый двигателем;

Р=UГ IД, Вт – мощность, потребляемая двигателем;

РГ=UГ IГ, Вт – мощность, отдаваемая нагрузочным генератором;

Р2Д =, Вт – полезная мощность на валу двигателя;

ГЕН КПД генератора находятся по кривой (рисунок 2.2)

М2=,Нм –момент на валу двигателя;

 - КПД двигателя;

- процентное изменение скорости вращения при переходе от режима холостого хода к номинальной нагрузке;

n0 частота вращения при отсутствии нагрузки на валу двигателя Р =0 (рубильники в цепях нагрузки и возбуждения нагрузочного генератора разомкнуты).

 По данным таблицы 2.1 построить рабочие характеристики.

 

 


 

 


2.6 Снятие скоростной характеристики

 

Скоростная характеристика представляет собой зависимость

n = f(Ia) при U=UН  и   iВ= const,

 

которая строится по данным таблицы 2.1.

Как следует из аналитического выражения частоты вращения двигателя параллельного возбуждения

,

магнитный поток с увеличением тока якоря несколько уменьшится вследствие размагничивающего действия реакции якоря. Это до некоторой степени способствует сохранению скорости, частично компенсируя падение напряжения в якоре. Поэтому при неизменном токе возбуждения скорость двигателя параллельного возбуждения мало зависит от нагрузки.

 

2.7 Снятие регулировочных характеристик

 

В общем случае частота вращения двигателя постоянного тока параллельного возбуждения

,

где RР – регулировочное сопротивление, включенное в цепь обмотки якоря.

Из приведенной формулы видно, что регулировать частоту вращения двигателя параллельного возбуждения можно тремя способами:

а) изменением подводимого к зажимам двигателя напряжения;

б) изменением величины сопротивления в цепи якоря;

в) изменением магнитного потока возбуждения.

 

Первый способ применяется сравнительно редко. Однако в некоторых случаях этот способ незаменим, поскольку он обеспечивает в широком диапазоне плавное регулирование частоты вращения. Два других способов на практике получили широкое применение.

В работе снимаются три регулировочные характеристики:

а) зависимость частоты вращения от подводимого к двигателю напряжения при неизменных токе возбуждения и моменте на валу двигателя;

б) зависимость частоты вращения оттока возбуждения при неизменном напряжении на зажимах и моменте на валу;

в) зависимость частоты вращения от тока возбуждения при неизменном напряжении на зажимах и моменте на валу.

 

 

2.7.1 Зависимость частоты вращения от подводимого

к двигателю напряжения при неизменных токе возбуждения и

моменте на валу двигателя

 

n=f(Uc)   при  iВД=iВДН=const  и  М=const.

Для снятия характеристики при номинальном напряжении нагружают двигатель до номинального тока. Поддерживая ток возбуждения и ток якоря двигателя неизменным, уменьшают напряжение сети и измеряют частоту вращения. Данные опыта сводят в таблицу 2.2 и строят характеристику n=f(U).

 

Таблица 2.2

U , В

n , об/мин

1

7

 

2.7.2 Зависимость частоты вращения от изменения

сопротивления в якорной цепи при неизменном токе возбуждения

n=f(Rp)    при iВД=iВДН.

Для снятия этой характеристики используется пусковой реостат, параметры которого подобраны так, что он одновременно является и регулировочным.

Опыт производится следующим образом. Двигатель приводится во вращение, и при полностью выведенном сопротивлении пуско-регулирующего реостата RР и постоянном моменте на валу двигателя делается первый отсчет по приборам. Постепенно RР увеличивается и делается 3¸4 измерения. Данные опыта записывают в таблицу 4.3 и строят характеристики n=f(RР).

 

Таблица 2.3 

   

Rp , Ом

n , об/мин

1

4

 

 

Величина Rр определяется методом амперметра и вольтметра по величине напряжения на этом сопротивлении

.

2.7.3 Зависимость скорости вращения от тока возбуждения

при неизменном напряжении на зажимах и моменте на валу

 

n=f(iв)   при  U=Uн     и  М2=const.

 

Нагрузив двигатель до номинальной нагрузки, устанавливают ток возбуждения и номинальное напряжение на зажимах якоря. Поддерживая напряжение неизменным, уменьшают ток возбуждения iВД и измеряют скорость вращения.

Данные опыта сводят в таблицу 2.4 и строят характеристику n=f(iВ).

 

 

Таблица 2.4

iВД , А

n , об/мин

1

6

 

     

Выводы

 

В отчете необходимо сделать выводы об исследуемом двигателе по снятым рабочим характеристикам и по результатам расчетов -  величине КПД, сравнить способы регулирования.

 

2.8 Контрольные вопросы

 

2.8   .1 Элементы конструкции машин постоянного тока и их назначение.

2.8.2 Классификация двигателей постоянного тока.

2.8.3 Влияние реакции якоря на характеристики двигателя.

2.8.4 Назначение пускового и регулировочного реостатов.

2.8.5 Способы регулирования частоты вращения двигателя параллельного возбуждения и их анализ.

2.8.6        Способы реверсирования двигателя постоянного тока.

2.8.7        В каких случаях двигатель может пойти в разнос?

2.8.8 Рабочие характеристики и их анализ.

 

 

3 Лабораторная работа №3. Исследование двигателя постоянного тока последовательного возбуждения

 

Цель работы - ознакомиться с экспериментальным исследованием основных характеристик двигателя последовательного возбуждения, позволяющих получить необходимые сведения для качественного и количественного анализа эксплуатационных режимов работы исследуемого двигателя.

 

3.1 Программа работы

 

3.1.1 Ознакомиться с конструкцией и техническими данными исследуемого двигателя и пуско-регулировочной аппаратурой.

3.1.2 Снять рабочие характеристики двигателя.

3.1.3 Снять регулировочные характеристики двигателя.

3.1.4 Основные выводы и заключения.

 

3.2 Общие сведения

 

В двигателях постоянного тока последовательного возбуждения ток якоря равен току возбуждения: IaД= IВД. В отличие от двигателей параллельного  возбуждения у двигателя последовательного возбуждения частота вращения значительно изменяется при изменении нагрузки, тогда как у первого частота  остается почти постоянной.

В двигателях последовательного возбуждения момент пропорционален квадрату тока нагрузки. В связи с этим двигатели последовательного возбуждения имеют существенные преимущества в случае тяжелых условий пуска и изменения момента нагрузки в широких пределах. Они широко применяются для электрической тяги (трамвай, троллейбус, электровозы и тепловозы на железных дорогах) и в подъемно-транспортных установках.

 

3.3 Порядок выполнения работы

 

Принципиальные  электрические схемы исследования двигателя последовательного возбуждения представлены на рисунках 3.1 и 3.2, которые включают в себя:

а) исследуемый двигатель с измерительными приборами и коммутационными аппаратами;

б) нагрузочное устройство, в качестве которого могут использоваться:

1)  нагрузочный генератор постоянного тока независимого возбуждения (рисунок 3.1);

2) электромагнитный тормоз (рисунок 3.2).

 

Изменение нагрузки двигателя можно осуществить:

-одновременным изменением тока возбуждения генератора iвг и изменением величины нагрузочного сопротивления RН, если в качестве  нагрузочного устройства используется нагрузочный генератор;

- изменением тока возбуждения электромагнитного тормоза, если он используется в качестве нагрузки.

 

 

При малых IВ = Ia частота вращения двигателя становится недопустимо большой. Поэтому работа двигателя последовательного возбуждения на холостом ходу не допускается. Во избежание «разноса» двигателя необходимо обеспечить на валу двигателя достаточный тормозной момент. Для этого ток якоря и ток возбуждения генератора должны быть достаточны для создания тормозного момента. При наличии электромагнитного тормоза величина необходимого тормозного момента регулируется током возбуждения электромагнитного тормоза. Обычно минимально допустимая нагрузка Р2=(0,2¸0,25) Рн.

В начальный момент при пуске двигателя частота вращения n=0, противо-ЭДС двигателя Е=0 и пусковой ток достигает больших значений, недопустимых для нормальной работы двигателя. Поэтому для ограничения величины пускового тока в цепь якоря вводят пусковой реостат, ограничивающий пусковой ток двигателя до величины IП=(1,5¸2,0)IН. Перед пуском двигателя проверяется положение пускового реостата, который должен быть полностью введен, и для создания нагрузки на валу двигателя через обмотку возбуждения генератора пропускается номинальный ток возбуждения iВН.


Изменение направления вращения (реверс) двигателя осуществляется изменением направления тока якоря или тока возбуждения.

 


3.4 Снятие рабочих характеристик

 

Рабочие характеристики представляют собой зависимости

n, Ia, M, , P1Д=f(P2Д)   при U=Uн= const,

где    n- число оборотов, об/мин;        

Ia- ток якоря, А;

М- вращающий момент, Нм;

- КПД двигателя;

P- подводимая к двигателю мощность, Вт;

P- полезная мощность на валу двигателя, Вт.

Изменяя нагрузку двигателя от 0,25 до Iн снимают пять-шесть показаний приборов и данные заносят в таблицы 3.1 и 3.2 в зависимости от типа нагрузочного устройства двигателя.

 

Таблица 3.1- Рабочие характеристики двигателя постоянного тока

 

В качестве нагрузочного устройства- нагрузочный генератор

Измерения

Вычисления

Двигатель

Генератор

Р, Вт

Р, Вт

М, Нм

h

UД, B

Ia, A

n,об/мин

Uг

Iг, А

1

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.2- Рабочие характеристики двигателя постоянного тока

 

 В качестве нагрузочного устройства- электромагнитный тормоз

Измерения

Вычисления

Двигатель

 

Электромагнитный тормоз

Двигатель

 

UД, B

Ia, A

n, об/мин

М2Д,Нм

IВТ, А

Р, Вт

Р, Вт

h

1

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчетные формулы для построения рабочих характеристик двигателя постоянного тока последовательного возбуждения:

 

а) в качестве нагрузочного устройства - генератор постоянного тока независимого возбуждения

РГ= UГI а Г - текущее значение полезной мощности генератора, Вт;

 Р2ГН номинальная полезная мощность генератора, которая выбирается по паспортным данным генератора, Вт;

- полезная мощность двигателя, равная  потребляемой мощности генратора, Вт;

 = f(Р2ГН) -КПД генератора в отн.ед. находится по кривой рисунка 2.2;

h= -КПД двигателя, отн.ед.;

- полезный вращающий момент на валу двигателя, Нм;

 

б) в качестве нагрузочного устройства- электромагнитный тормоз:

Р= UДI аД мощность, потребляемая двигателем из сети, Вт;

-полезная мощность на валу двигателя, Вт.

По данным таблиц 3.1 или 3.2 построить рабочие характеристики.

 

 

3.5 Снятие регулировочных характеристик

 

Частота вращения двигателя последовательного возбуждения можно регулировать тремя способами:

а) изменением напряжения сети Uс;

б)  изменением сопротивления в цепи якоря;

в)  изменением магнитного потока (тока возбуждения).

Достоинством первого способа являются плавность, широкий диапазон регулирования, экономичность. Однако данный способ требует дополнительного регулируемого источника постоянного напряжения (например: вентильного преобразователя), что удорожает установку.

Второй способ не требует дополнительного источника, но, ввиду значительных потерь в регулировочном реостате, ведет к уменьшению полезной мощности и КПД установки.

При регулировании скорости вращения двигателя по третьему  способу включают реостат либо параллельно обмотке возбуждения, либо параллельно обмотке якоря.

Шунтирование обмотки возбуждения дает возможность регулировать вращения двигателя в сторону увеличения в достаточно широком диапазоне (до 1,4nн). Так как сопротивление обмотки возбуждения мало, то сопротивление шунтирующего реостата также мало, следовательно, малы и потери в этом реостате.

Рассматриваемый способ регулирования экономичен и широко применяется в электротяге.

При шунтировании обмотки якоря ток возбуждения возрастает, а скорость падает. Данный способ регулирования неэкономичен, так как ведет к возрастанию потребляемой двигателем мощности Р с одновременным уменьшением его полезной мощности Р2Д.

Он применяется там, где требуется на короткое время значительно уменьшить частоту вращения двигателя.

Снятие характеристики n=f(Uс) производится следующим образом. При номинальном напряжении двигатель загружают до номинального тока. Поддерживая ток возбуждения и ток якоря генератора неизменными, уменьшают напряжение сети и измеряют частоту вращения двигателя.

При снятии характеристики n=f(RРД) двигатель загружают до номинальной нагрузки при полностью введенном регулировочном реостате в цепи якоря -  RРД  и делается первый отсчет по приборам. Постепенно увеличивая RРД, делается еще три-четыре отсчета. Величина RРД определяется методом амперметра и вольтметра по величине падения напряжения на этом реостате

RРД =.

При регулировании скорости шунтированием обмотки возбуждения двигатель загружается до номинальной нагрузки (Ua=Uн, Ia=Iн).

При отключенном шунтирующем сопротивлении делается первый отсчет по приборам. Затем включается шунтирующее сопротивление RШВ, и при изменении его от максимального значения RШВМАХ до минимального RШВМIN, производится 3¸4 отсчета. Ток в обмотке возбуждения определяется как разность токов в якоре и в шунтирующем сопротивлении. По окончании опыта сопротивление RШВ отключается.

Аналогичным способом проводится регулирование частоты вращения шунтированием обмотки якоря. Ток в цепи якоря определяется как разность токов в обмотке возбуждения и в шунтирующем сопротивлении RША.

Данные измерений заносятся в таблицу 3.3.

При проведении опытов момент на валу двигателя должен поддерживаться постоянным (M2=CMIaФ=const), т.е. IаГ=const.

 

Таблица 3.3

Измерение напряжения сети U

Шунтирование обмотки возбуждения

Шунтирование якоря

UС , В

n, об/мин

Iв, А

n, об/мин

KI

Iа, А

n, об/мин

KII

1

4

 

 

 

 

 

 

 

 

KI=, KII=-коэффициенты регулирования.

 

По данным таблицы 3.3 построить зависимости

n=f(Uс), n=f(RРД), n=f(KI), n=f(KII) при КI=0, КI=0,5 и при КII=0, и КII=0,5.

 

Выводы

В отчете необходимо на основании проделанных опытов сделать сравнительный анализ способов регулирования и характеристик двигателей постоянного тока последовательного и параллельного возбуждения.

 

3.6 Контрольные вопросы

 

3.6.1 Основные элементы конструкции двигателя постоянного тока последовательного возбуждения и их значения.

3.6.2 Особенности  пуска двигателя постоянного тока последовательного возбуждения.

3.6.3 Область применения двигателей постоянного тока последовательного возбуждения.

3.6.4 Провести анализ рабочих характеристик двигателя последовательного возбуждения.

3.6.5 Способы регулирования скорости вращения двигателя последовательного возбуждения и их анализ.

3.6.6 Реверс двигателя последовательного возбуждения.

3.6.7 Соотношение токов обмотки возбуждения и якоря. Сравнить с двигателем параллельного возбуждения.

3.6.8 Сравнить скоростные и моментные характеристики двигателя последовательного и параллельного возбуждения.

 

 

Список литературы

 

1. Копылов И.П. Электрические машины.-М.: Высшая школа, Логос, 2000. -607 с.

2. Брускин Д.Э., Зорохович А.Е., Хвостов В.С. Электрические машины. - ч. 1,2. -М.: Высшая школа, 1987.

3. Копылов И.П. Электрические машины.-М.:Энергоатомиздат,1986.-360с.

4. Вольдек А.И. Электрические машины.-Л.: Энергия, 1978.-832 с.

5. Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические машины. - ч.2 Машины переменного тока.- Л.: Энергия, 1973. - 412 с.

6. Пиотровский Л.М., Васютинский С.Б., Несговоров Е.Д. Испытание электрических машин. -ч.1.- М., Л.: Госэнергоиздат, 1960.-181с.

7.Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины. - М.: Энергия, 1980.-928с.

8. Кацман М.М. Руководство к лабораторным работам по электрическим машинам и электроприводу.- М.:. Высшая школа, 1983.- 215с.

 

 

Содержание

 

1 Лабораторная работа № 1. Определение потерь и коэффициента

полезного дейст­вия машины постоянного тока методом

холостого хода…………………………………………………3

2 Лабораторная работа №2. Исследование двигателя постоянного тока параллельного возбуждения……………………………………………………8

3 Лабораторная работа №3. Исследование двигателя постоянного тока последовательного возбуждения…………………………………………………..15

Список литературы….. ………………………………………23

 

 

 

                                                    

 

 

 

 

 

 

Сводный план 2005г., поз.49 

 

 

 

Владимир Степанович Новокшенов

Раушан Манаповна Шидерова

 

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

 

Двигатели постоянного тока

 

 

Методические указания к выполнению лабораторных работ

(для студентов всех форм обучения специальности

050718 - Электроэнергетика)

 

 

 

 

Редактор Ж.М.Сыздыкова

 

 

 

 

 

 

Подписано в печать ____.____.____

Тираж экз. 150

Объем 1,5 уч.-изд. л.

 

 Формат 60х84 1/16

 Бумага типографская №1

 Заказ ______ Цена      тг.

 

 

 

 

 

Копировально-множительное бюро

Алматинского института энергетики и связи

050013 Алматы, Байтурсынова 126

 

 

 

АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

 

Кафедра электропривода и автоматизации промышленных установок

Подпись: УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебно-методической работе  ________________Э.А.Сериков 
 «______» __________ 2005 г.

 

 

 


ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

 

Двигатели постоянного тока

 

Методические указания к выполнению лабораторных работ

(для студентов всех форм обучения специальности

050718 - Электроэнергетика)

 

 

СОГЛАСОВАНО

 

Начальник УМО

________О.З.Рутгайзер

 

«___» _______2005г.

 

Редактор

_________ Ж.М.Сыздыкова

 

«___» _______2005г.

Рассмотрено и одобрено на

заседании кафедры ЭиАПУ

 

Протокол №___от «___» ____2005г.

 

Зав. кафедрой _______П.И.Сагитов

 

Составители:

________________В.С. Новокшенов

________________Р.М.Шидерова

 

 

 

 

 

Алматы 2005