Регулировочные характеристики.

Как видно из внешних характеристик с увеличением нагрузки напряжение изменяется (чаще падает). Для нормальной работы потребителей необходимо поддерживать номинальное напряжение на зажимах генератора, т.е. изменять (увеличивать) ток возбуждения. Зависимость при , называется регулировочной характеристикой.

Опыт производится в следующем порядке.

Устанавливаются при холостом ходе генератора. Затем включается нагрузка. Изменяя ток возбуждения, поддерживают напряжение номинальным при . Данные опыта заносятся в таблицу 4.

Таблица 4

По данным таблицы 4 строят график.

Примерный вид регулировочных характеристик представлен на рис. 10.

Рисунок 10 Регулировочные характеристики.

Характеристика короткого замыкания.

Характеристикой короткого замыкания называется зависимость при , . Характеристика короткого замыкания линейна, т.к. в режиме короткого замыкания сталь машины не насыщена, следовательно, её можно построить по двум точкам.

Характеристику короткого замыкания можно снять только для генератора независимого возбуждения. Порядок проведения опыта следующий. Генератор независимого возбуждения приводится в движение со скоростью , цепь обмотки возбуждения разомкнута, т.е. . За счет остаточной ЭДС при замыкании обмотки якоря через амперметр (рисунок 1) в цепи якоря протекает ток при .

Пропуская ток через обмотку возбуждения и создавая поток размагничивания, снижает остаточную ЭДС до нуля, при этом ток короткого замыкания . Это вторая точка характеристики к.з.

ХарактеристикуК.З. строим совместно с характеристикой х.х. (рисунок 11).

По характеристикам х.х. и К.З. следует построить треугольник К.З., который может быть использован при графическом построении характеристик: нагрузочных, внешних и регулировочных.

Рисунок 11 Характеристика короткого замыкания.

РАБОТА № 2.

Исследования двигателя параллельного возбуждения
со стабилизирующей обмоткой.

Работа двигателей постоянного тока любой системы возбуждения описывается следующими основными формулами и выражениями:

а) уравнение ЭДС и напряжение

Напряжение на зажимах двигателя равно ЭДС, наведенной в обмотке якоря при вращении в магнитном поле, и падению напряжения в цепи якоря:

, (41)

где .

б) ЭДС якоря

, (42)

где .

Из выражения «а» и «б» вытекает уравнение скоростной характеристики:

. (43)

в) уравнение моментов или уравнение движение электропривода:

, (44)

где – динамический момент;

– момент движущий;

– момент сопротивления;

– момент инерции суммарный.

г) пуск двигателя постоянного тока.

При пуске и , тогда уравнение ЭДС запишется так: , откуда , т.к. в номинальном режиме .

Для ограничения пускового сопротивления в цепи якоря вводят пусковое сопротивление в цепи якоря тогда

.

Обычно состоит из нескольких секций и при пуске выводится постепенно, чтобы .

Цель работы

По данным эксперимента построить электромеханические и регулировочные характеристики двигателя параллельного возбуждения со стабилизирующей обмоткой, включенной согласно.

Программа работы

Исследование рабочих свойств двигателя по экспериментальным электромеханическим характеристикам.

Изменение момента сопротивления на валу двигателя вызывает изменения как электрических (), так и электромеханических () параметров.

Определить зависимости: , , , , при , .

где – частота вращения, об/мин;

– ток якоря двигателя;

– подведенная электрическая мощность;

– момент на валу двигателя;

– КПД

Нагрузку на вал двигателя изменять в пределах от до .

Исследование регулировочных свойств двигателя по экспериментальным регулировочным характеристикам.

Скоростная характеристика двигателя постоянного тока

. (45)

Из этого выражения видно, что скорость двигателя изменяется (регулируется) при изменении , и . Предполагается, что момент сопротивления при этом постоянен .

Определить характеристики:

а) электромеханические , , , при ,

где – КПД двигателя с учетом потерь в реостате.

б) регулировочные , при и ,

, при и .

в) скоростные при , где и .

г) семейство реостатных характеристик при , , и для каждой характеристики, где – сопротивление регулировочного реостата, соответствующее частоте вращения при .

д) пусковые характеристики при и .

Определить положение щеток на геометрической нейтрали.

Сдвинуть щетки с геометрической нейтрали против направления вращения якоря на , нагрузить двигатель при и затем разорвать цепь возбуждения. Объяснить процесс, наблюдаемый при этом.

Лабораторная установка.

Лабораторная установка состоит из агрегата: двигатель постоянного тока параллельного возбуждения со стабилизирующей обмоткой и нагрузочный генератор постоянного тока, валы которых соединены муфтой. На стенде расположены измерительные приборы, коммутирующая аппаратура, клеммы машин и приборов. Электрическая схема установки предоставлена на рисунке 12.

Рисунок 12 Принципиальная электрическая схема лабораторной установки.

Так как и если , а в большом диапазоне нагрузки остается практически постоянным, то скоростная характеристика или . Опыт по определению скоростной характеристики проводится в следующем порядке. Двигатель запускается на холостом ходу при и . Измеряется ток и частота вращения. Увеличивая нагрузку на валу двигателя, измеряют или и . Если бы поток машины не изменялся, то согласно выражению

. (46)

Функция должна быть линейной. Существование реакции якоря изменяет суммарный поток машины . Наличие последовательной обмотки также влияет на величину магнитного потока. Если последовательная обмотка создает , компенсирующий продольную реакцию якоря, то суммарный поток машины остается практически постоянным, а последовательная обмотка называется стабилизирующей.

Проведение опыта.

Перед проведением опыта (после сборки схемы) проверить согласно или встречно включена стабилизирующая (последовательная) обмотка . Для этого запустить двигатель и, увеличивая нагрузку, наблюдать за изменением скорости двигателя. Если скорость падает, то включение обмотки согласное, если возрастает – встречное. Соединение обмоток должно быть согласное.

Электромеханические характеристики.

Электромеханические характеристики определяются следующим образом: запускается двигатель и устанавливается напряжение . Нагружается двигатель до и устанавливается частота вращения с помощью реостата тока в цепи возбуждения. При установленных: , изменяется момент сопротивления на валу двигателя изменением тока возбуждения и нагрузочного сопротивления генератора. Результаты опыта заносятся в таблицу 5.

Таблица 5

№	Опытные данные	Расчетные данные
	В	А	А	Об/ мин	А	В	А	кВт	кВт	%

где – момент сопротивления на валу двигателя:

; ; .

Примерный вид электромеханических характеристик показан на рисунке 13.

Рисунок 13 Электромеханические характеристики.

Коэффициент полезного действия двигателя резко снижается при снижении оборотов, из-за возрастания потерь в регулировочном реостате.

Регулировочные характеристики.

Регулировочные характеристики определяются следующим образом: при номинальном токе возбуждения нагружают двигатель до номинального момента вращения, затем снижают напряжение с помощью регулировочного реостата на двигателе, поддерживая постоянным момент на валу и ток возбуждения.

Напряжение изменять в пределах .

Опытные данные заносят в таблицу 6.

Таблица 6

№	Опытные данные	Расчетные данные
	В	А	А	Об/ мин	А	В	А	кВт	кВт	%

Здесь: ; ;

; ;

; ;

.

По данным опыта строятся регулировочные характеристики. Потере в регулировочном реостате принимаются равными .

При процесс регулирования частоты вращения реостатным способом протекает следующим образом. Двигатель вращается с частотой и создается момент . При введении в цепь якоря сопротивления :

Ток якоря в первый момент уменьшается от до , уменьшится момент .

При постоянном момент движущий уменьшится . По уравнению движения ; т. к. двигатель замедляет свой ход.

Уменьшение частоты вращения привода к уменьшению , и, следовательно, к увеличению тока якоря. Скорость уменьшается до тех пор, пока момент вращения не возрастет до первоначальной величины , ток статора также возрастет практически до первоначального значения (рисунок 14).

Рисунок 14 – Зависимость частоты и тока якоря от времени .

Таким образом, при регулировании частоты вращения реостатным способом при постоянном моменте на валу, ток якоря остается почти постоянным, а полезная мощность изменяется пропорционально частоте вращения.

Питание двигателя осуществляется от блока, принципиальная схема которого представлена на рис. 15.

Рисунок 15 – Схема блока питания установки.