Методика и техника эксперимента

 

В этой лабораторной работе экспериментально исследуется четыре механических характеристики: естественная характеристика в режиме генераторного торможения, две характеристики режима динамического торможения для двух значений добавочных сопротивлений в цепи якоря и характеристика режима противовключения при большом добавочном сопротивлении в якоре.

В качестве испытуемого используется двигатель постоянного тока М4.

В качестве нагрузочной машины используется двигатель постоянного тока М3. Его скорость вращения вниз от номинальной регулируется с помощью реостата в цепи якоря RN, а вверх – с помощью ослабления магнитного потока потенциометром RL (рис. 2).

Для получения зависимости  задаётся несколько значений скорости вращения, которая измеряется с помощью вольтметра, подключенного к тахогенератору. Величина тормозного момента испытуемого двигателя М4 рассчитывается по методике, изложенной в разделе «Основные понятия».

Рис. 4.1

Отсчет показаний приборов, в особенности скорости вращения, необходимо производить с точностью до одной десятой минимального деления шкалы прибора. Округление показаний приборов приводят к искажению физической сущности результатов эксперимента и поэтому недопустимы.

Для исследования режима генераторного торможения собирается схема рис.4.1.

При ошибочном подключении полярности одной из якорных обмоток или обмоток возбуждения может возникнуть режим торможения противовключением, сопровождающийся сильным возрастанием токов в якорных цепях двигателя и нагрузочной машины. Поэтому обязательно необходимо произвести пробный пуск двигателя, плавно снижая сопротивление нагрузочного реостата RN и следя за показаниями скорости (по вольтметру VG2) и тока якоря (по амперметру А4). Если при этом скорость вращения снижается, а ток якоря резко возрастает, необходимо отключить напряжение и так поменять полярность одной из обмоток электрических машин, чтобы скорость росла с ростом нагрузки. Пробный пуск нужно производить при номинальном возбуждении двигателя и нагрузочной машины.

Механическая характеристика генераторного торможения снимается путем увеличения скорости двигателя выше скорости идеального холостого хода. Режим генераторного торможения начинается в тот момент, когда ток якоря по (амперметру А4) переходит через нуль (когда ток начинает течь от двигателя в сеть). Начиная с этого момента, включая точку идеального холостого хода, для каждого значения скорости показания приборов нужно записывать в таблицу 3.1. Скорость двигателя выше скорости идеального холостого хода увеличивается с помощью нагрузочной машины М3. Для этого сначала плавно выводят реостат RN (до положения 7 регулятора SAN), и лишь за тем плавно ослабляют магнитный поток нагрузочной машины (регулятором RL).

Рис. 4.2

Следует иметь ввиду, что ослабление магнитного поля нагрузочной машины хотя первоначально и приводит к росту скорости, сопровождается одновременным повышением потерь мощности в ее якорной цепи. При глубоком ослаблении магнитного поля (примерно менее 50% от номинального) потери мощности возрастают на столько, что скорость, достигнув максимума, вновь начинает снижаться. При этом начнёт снижаться и механическая мощность, что отразится на снижении тока якоря испытуемого двигателя. Поэтому, как только ток в цепи якоря испытуемого двигателя (по А4), дойдя до максимума, снова начинает снижаться, ослабление поля нагрузочной машины нужно немедленно прекратить и, вернув все ключи управления в исходное положение, отключить напряжение.

Для исследования режима динамического торможения необходимо собрать схему рис.4.2.

Задавая регулятором SAN скорость вращения, снимается несколько точек механической характеристики. Величины тока, напряжение на якоре и скорости двигателя для каждой точки записывается в таблицу 3.1. В качестве добавочного реостата RD по заданию преподавателя используются одна или несколько секций реостата R1, R2, R3 или R4.

Для снятия механической характеристики режима противовключения собирается схема рис.4.3. В качестве добавочного реостата RD в цепи якоря испытуемого двигателя М4 используются все секции R1, R2, R3 и R4, включенные последовательно.

Рис. 4.3

 

Характеристика снимается путём постепенного снижения сопротивления реостата RN, начиная с момента, когда двигатель М4 остановится и начнёт вращение в обратном направлении до значения тока в цепи якоря, равном 5А. Результаты измерений для каждой точки характеристики заносятся в таблицу 3.1.

При ошибочном подключении полярности обмоток возбуждении или якорных цепей может возникнуть режим генераторного торможения, поэтому для проверки правильности подключения полярности подаваемых напряжений необходимо произвести пробный пуск.

При правильном соединении в исходном нулевом положении переключателя SAN испытуемый двигатель M4 еще находится в двигательном режиме. В этот момент вольтметр V4 (кроме всех остальных приборов) должен зашкаливать за нуль (показывать отрицательное значение ЭДС двигателя). При плавном выведении реостата RN скорость двигателя должна уменьшиться до нуля, а ток якоря возрасти. Наконец,  двигатель М4 должен начать вращение в обратном направлении. С этого момента начнётся режим противовключения, ЭДС двигателя изменит своё направление и вольтметр V4 начнёт показывать положительное напряжение.

Если при выведении реостата RN скорость двигателя возрастает, или, после изменения направления вращения, вольтметр V4 зашкаливает, то следует отключить напряжение и изменить полярность на одной из обмоток двигателя или нагрузочной машины.

Перед началом каждого опыта необходимо: регулятором RL установить номинальное напряжение возбуждения (по вольтметру VL) и полностью ввести нагрузочный реостат RN (SAR - в положение М3, SAN - в положение «0») и лишь затем выключателем SF2 подавать напряжение на якорь.

При проведении опытов необходимо производить переключения регуляторов SAN и RL так, чтобы не допускать перегрузки якорных цепей, следить за показаниями приборов и не допускать их перегрузок.

После завершения каждого из опытов необходимо сначала выключить напряжение на якоре (SF2) и лишь затем - напряжение возбуждение (S).

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

Оборудование и принадлежности - лабораторный стенд, соединительные провода.

Задание 1. Исследовать генераторный режим работы двигателя постоянного тока с независимым возбуждением.

1.1 Изучить в соответствии с рис.4.1 расположение на панели стенда каждого из элементов схемы.

1.2 Собрать схему рис.4.1.

1.3 Установить все регуляторы и ключи управления в исходное положение. Плавно выводя реостат RN,и следя за приборами, определить, согласно ли вращается испытуемый двигатель с нагрузочной машиной. Если они включены на встречное вращение, поменять полярность на одной из обмоток.

1.4 Увеличивая с помощью нагрузочной машины скорость двигателя сверх скорости идеального холостого хода, снять несколько точек характеристики. Результаты опыта занести в таблицу 3.1.

1.5 Как только напряжение на обмотке возбуждения LM3 нагрузочной машины станет меньше 0,6UН, или ток якоря двигателя превысит 5А, или, достигнув максимума, начнет снижаться, прекратить опыт, снять нагрузку с двигателя и отключить напряжение.

Задание 2. Исследовать режим динамического торможения двигателя постоянного тока с независимым возбуждением.

2.1 Изучить расположение на панели стенда каждого из элементов схемы рис.4.2. Величина сопротивления добавочного реостата сдается преподавателем.

2.2 Собрать схему рис.4.2.

2.3 Увеличивая скорость двигателя путем постепенного выведения реостата RN в цепи якоря нагрузочной машины, снять несколько точек характеристики, доведя ток якоря двигателя до 5А. Результаты опыта занести в таблицу 3.1.

2.4 Снять нагрузку с двигателя и отключить напряжение.

2.5 Повторить задание 2 для второго значения добавочного сопротивления в якоре.

Задание 3. Исследовать режим противовключения двигателя постоянного тока с независимым возбуждением.

3.1   Изучить расположение на панели стенда каждого из элементов схемы рис.4.3.

3.2   Собрать схему рис.4.3.

3.3   Убедиться во встречном включении двигателя с нагрузочной машины.

3.4   Плавно уменьшая сопротивление нагрузочного реостата RN, остановить двигатель. Начиная с этого момента, записывать показания приборов в таблицу 3.1.

3.5   Снять несколько точек характеристики, разгоняя двигатель в обратном направлении и доведя ток якоря до 5А.

3.6    Снять нагрузку с двигателя и отключить напряжение.