Исследование двигателя постоянного тока

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Изучить устройство и схему включения двигателя постоянного тока.

Изучить особенности пуска и способы пуска двигателей постоянного тока.

Изучить способы регулирования скорости вращения двигателей постоянного тока и экспериментально снимать его характеристики.

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ (рис.1)

В качестве нагрузки двигателя постоянного тока (ДПТ) используется синхронный генератор (СГ). В свою очередь нагрузкой синхронного генератора является реостат R3, получающий питание от СГ через трехфазный выпрямитель В. Ток возбуждения СГ регулируется реостатом R4 (рис.1).

Частота вращения якоря двигателя показывается счетчиком оборотов n тахогенератора ТГ, механически связанного с валом ДПТ  и СГ.

Исходное состояние выключателей, переключателей стенда

Переключатели

УП - 1  в положении - генератор

УП – 2  в положении - двигатель

УП – 3 -"-  - независимое

 УП - 4            -"-   - звезда

 ПНО-"-  - нагрузка

 Т5  -"-     - подключить РV3

 

Выключатели

 

Трансформатор              в положении   отключен

 

Включение двигателя

постоянного тока "АМПТ" в положении   отключен

 

Включение асинхронного

двигателя "АСД"             в положении   отключен

                 АП"                в положении        отключен

Т1,Т2,ТЗ,Т4              -"-      отключен

 

Реостат нагрузки R1               -"-      "1"

 

Реостат возбуждения

синхронной машины R4               -"-      "2"

 

Реостат возбуждения

машины постоянного тока R2   -"-       "2"

 

Реостат нагрузки СГ R3   -"-       "2"

Измерительные приборы

РV4- вольтметр для измерения напряжения, подводимого к двигателю (U);

РA6 - амперметр для измерения тока якоря (I_я);

РА7 - амперметр для измерения тока возбуждения (I_в)

 

ПРАВИЛА ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ НА РАБОЧЕМ МЕСТЕ

При включенном питании (АП - "вкл") категорически за­прещается прикасаться к клеммам стенда, к штангам и обмоткам реостатов.

Регулировку производить только через подвижный движок (пластмассовая ручка) и осторожно.

При регулировке запрещается держаться за корпус стенда. В случае короткого замыкания или других повреждениях необходимо отключить стенд, нажав АП в положение "откл".

Категорически запрещается включать и выключать "АМПТ" при R1 (пусковой реостат) в положении "2".

Прежде чем снимать характеристики ДПТ необходимо без подачи напряжения на стенд (выключатель "АП" в положение "откл" отработать порядок включения реостатов, рубильников, тумблеров для снятия соответствующих характеристик.

Особенности пуска двигателя постоянного тока:

в начальный момент пуска, когда якорь двигателя не вращается,      n = 0  и противо ЭДС     Е = С_e × Ф × n = 0,  то по якорю протекает ток               

Так как, Е» 0,95 U, то следовательно, при  пуске ток якоря может в десятки раз превышать номинальный ток двигателя.

Для ограничения пускового тока применяют пусковой реостат R1. При пуске R1 должен быть в положении "1"(полностью введен). В этом случае

Запускать ДПТ без тока возбуждения I_в категорически запрещено.

 

4.

4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

А. Снять регулировочную характеристику двигателя постоянного тока   n = f (I _в) при   I _я = const, U = const.

Для чего:

1. Включить стенд выключателем "АП", поставив в положение "включено".

2. Выключатель "Т2" поставить в положение "включено", тем самым подключаем цепь возбуждения ДПТ.

3. Реостатом R2 (цепь возбуждения ДПТ) выставить максимальный ток возбуждения I_в по амперметру рА7, переводя R2 из положения "2" в положение "1".

4. Выключатель "АМПТ" поставить в положение "включено", убедившись предварительно в том, что R1 (пусковой реостат) находится в положении "1".

5. Выключатель "ТЗ", "Т4" установить в положение "включено": "Т4"-включает цепь возбуждения синхронного генератора.

6. Реостат RЗ поставить в среднее положение.

7. Реостат R1 (пусковой) перевести из положения "1" в направлении положения "2", установив число оборотов (скорость вращения) по тахометру равным 2500 об/мин. Указатель числа оборотов должен отклоняться по часовой стрелке, в противном случае переключатель "Т6" переключить в другое положение.

8. Реостатом R4 (сопротивление в цепи возбуждения синхронного генератора), изменяя нагрузку на валу двигателя постоянного тока по амперметру рА6 установить ток в цепи якоря 5 А. Если реостат R4 окажется в положении " 1 " и ток якоря (I_я =5 А) не будет установлен, необходимо реостатом R1 (пусковой) выставить ток I_я= 5 А (изменяя положение R1).

9. При I_я= 5 А, n = 2500 об/мин, записать показания и данные занести в таблицу 1.

 

Таблица 1

 

n	Об/мин
I в	А

 

10. Реостат R2 (цепь возбуждения двигателя постоянного тока) перевести из положения "1" в среднее положение, поддерживая I_Я постоянным (по рА6), регулируя нагрузку на валу двигателя  (R4) и записывая данные I_в, n в таблицу 1.

 

11. Перемещая движок реостата R2 из среднего положения в "2", выставить ток возбуждения I_в= 0,3 А и записать показания I_В и   n в таблицу 1, при постоянном токе якоря (I_Я по pА6). Построить графически регулировочную характеристику.

12. После снятия данных, переключатели и выключатели необходимо поставить в следующее положения и в следующей последовательности: R1 вывести в положение "1"; переключатель ПНО поставить в положение "О" - нагрузка отключена; выключатель"АМПТ" в положение "выключено"; реостат  R4 вывести в положение "2"; выключатели "Т3", "Т4", "АП" перевести в положение "отк"; остальные выключатели,рубильники, положения движков реостатов должны выставлены в исходное состояние.

 

Б. Снять скоростную характеристику 

n = f (I_я) при I_в=const,U=const.

Для чего:

1. Включить стенд - выключатель "АП" поставить в положение "включено".

2. Включить "Т2" (подсоединяется цепь возбуждения двигателя.)

3. Реостат R2 (сопротивление в цепи возбуждения двигателя) перевести из положения "2"  в положение, соответствующее току возбуждения, равным 0,4 А.

4. Реостат R4 (сопротивление цепи возбуждения синхронного генератора)поставить в положение "2".

5. Выключатель "АМПТ" переключить в положение "вкл".

6. Включить нагрузку (R3) и цепь возбуждения синхронного генератора (СГ) для этого выключатели "ТЗ", "Т4" поставить в положение "вкл".

7. Реостат нагрузки СГ RЗ поставить в среднее положение.

8. Переключатель нагрузки ПНО в положение "3".

9. Реостат RI (пусковой) выводим из положения "1" в положение, при котором число оборотов (скорость вращения) по тахометру равно 2500 об/мин. Указатель оборотов должен отклоняться по часовой стрелке, в противном случае переключатель "T3"переключить.

10. После установки I_в = 0,4 А по рА7, данные заносим в таблицу 2:

11.  Изменяя нагрузку синхронного генератора (в конечном счете это есть изменение нагрузки на валу двигателя) реостатом R4 из положения "2" в направлении "1", снять несколько показаний тока якоря (I_я по рА6) и числа оборотов (n) по тахометру, при этом I_в двигателя постоянного тока по амперметру рА7 поддерживать постоянным реостатом R2 (сопротивление в цепи возбуждения) для каждого значения I_я. Данные внести в таблицу 2.

Построить графически скоростную характеристику.

 

Таблица 2

I я	А
n	Об/мин

5. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Номер работа, название работы, цель работы.

2. Электрическая схема лабораторной установки.

3. Краткие сведения из теории.

4. Таблицы с результатами наблюдений.

5. Графики.

6. Краткие выводы по результатам опытов.

Отчет должен быть оформлен в соответствии с действующими стандартами. Схемы, графики, диаграммы чертить с помощью чертежного инструмента.

Каждый студент защищает работу  отдельно по своему отчету.

Для правильного подбора теоретического материала по теме лабораторной работы рекомендуется использовать вопросы, приведенные ниже.

6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Объяснить конструкцию и назначение отдельных элементов конструкций двигателя постоянного тока.

2. Объяснить принцип действия исследуемого двигателя.

3. Каковы особенности пуска двигателей постоянного тока?

4. Объяснить назначение реостатов R1, R2.

5. Какую зависимость называют механической характеристикой?

6. Как можно изменить направление вращения якоря двигателя постоянного тока?

7. Какие данные входят^: в паспорт двигателя и где находится паспорт двигателя?

8. Как можно изменить частоту вращения якоря двигателя постоян­ного тока?

9. Объяснить характер полученных характеристик двигателя.

10. Почему во время работы двигателя постоянного тока нельзя разрывать его цепь возбуждения?

11. Определить вращающий момент на валу двигателя, если напряжение питания U= 220 В, потребляемый ток I_Н= 103 А, к.п.д. h =0,8,  частота вращения n = 750 об/мин.

12. Двигатель параллельного возбуждения подключен к сети постоянного тока с напряжением U= 220 В, потребляет ток I = 33 А. Чему равна номинальная мощность двигателя, если к.п.д. h = 82 %.

13. Определить пусковой ток двигателя без пускового реостата (ток короткого замыкания), если двигатель работает при напряжении U = 110 В, сопротивление цепи якоря    R_я= 2,5 Ом, ток возбуждения I _в= 1А.

14.  Определить сопротивление пускового реостата для двигателя с параллельным возбуждением, имеющего следующие параметры: U = 220 B, I_h = 20A, R_я = 0,5 Ом, при условии, что пусковой ток не должен превышать номинального значения.

15. Двигатель с параллельным возбуждением имеет следующие паспортные данные: U= 220 В, I_н = 108 А, n _н= 1000 об/мин, R _я= 0,08 Ом, I_в = ЗА. Определить частоту вращения якоря двигателя при холостом ходе.

Лабораторная работа №2