ЛБ 7. Исследование двигателя постоянного тока параллельного возб. Отчет лабораторная работа 7
 Скачать 338.29 Kb.
|
 Школа ИШЭ Специальность 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника Отделение школы (НОЦ) ОЭЭ ОТЧЕТ Лабораторная работа 7. "Исследование двигателя постоянного тока параллельного возбуждения" по дисциплине «Электрические машины» Студент
Преподаватель
Томск 2020 г. Цель работы Изучить конструкцию и принцип действия двигателя параллельного возбуждения. Приобрести практические навыки экспериментального исследования характеристик двигателя. Программа работы 1. Ознакомиться с лабораторной установкой. 2. Получить характеристики: рабочие, механические, скоростные. 3. Проанализировать полученные характеристики и сделать основные выводы. Электрооборудование, измерительные приборы 1. Объект исследования: двигатель постоянного тока параллельного возбуждения 2ПН100L. Номинальная мощность 1,0 кВт; номинальное напряжение 220 В; номинальный ток обмотки якоря 4,2 А; номинальная частота вращения якоря 1500 об/мин. 2. Вольтметры (2 шт.). Класс точности 1,0; диапазон измерений 0–250 В. 3. Амперметры (3 шт.). Класс точности 1,0; диапазоны измерений 0–8 А, 0–5 А, 0–2 А. 4. Пусковой реостат. 5. Резисторы. 6. Нагрузочный генератор. 7. Тахогенератор Экспериментальная часть 1. Исследование рабочих характеристик Рабочими характеристиками двигателя параллельного возбуждения называют зависимости:  ;  ;  ;  ;  при  ,  . Рис. 1 - Электрическая схема для исследования двигателя постоянного тока параллельного возбуждения Пример расчетов Механическая характеристика двигателя параллельного возбуждения для опыта №2   , Вт.Полезная мощность двигателя   , Вт.где  — КПД генератора определяют по рис. 2 ,  — потребляемая мощность генератора,  — номинальная мощность генератора.Потребляемая мощность двигателя   , Вт.КПД двигателя   , о.е.Полезный момент на валу двигателя   , Н·м.Электромагнитный момент холостого хода   , Н·м.где  — мощность, потребляемая двигателем на холостом ходу,  — частота вращения двигателя на холостом ходу.Электромагнитный момент двигателя   , Н·м. Рис. 2 - КПД нагрузочного генератора Таблица 1. Рабочие характеристики двигателя
2. Исследование механических характеристик Механической характеристикой двигателя параллельного возбуждения называют зависимость  , при , ,  Двигатель параллельного возбуждения имеет естественную и искусственные механические характеристики. Естественную механическую характеристику, (  ) получают по табл. 1.Искусственные механические характеристики получают при включении в цепь якоря разных по величине добавочных сопротивлений RД. Результаты опытов заносят в табл. 2. Естественная и искусственные характеристики построены в одних осях координат. Таблица 2. Искусственные механические характеристики двигателя
Таблица 3. Искусственные механические характеристики получают при включении в цепь якоря разных по величине добавочных сопротивлений RД.
3. Исследование скоростных характеристик Скоростной характеристикой двигателя постоянного тока называется зависимость  , при ,  , . Опыты проведены для трех значений тока возбуждения:  ,  ,  .Скоростную характеристику при получают по табл. 1.Для получения скоростных характеристик при токе возбуждения, отличающемся от номинального (  ), устанавливают нужное значение тока возбуждения двигателя регулированием сопротивления резистора R1.По результатам табл. 4 построены скоростные характеристики при различных токах возбуждения в одних осях координат. Таблица 4. Скоростные характеристики двигателя
Таблица 5. Скоростные характеристики двигателя
Таблица 6. Скоростные характеристики двигателя
4. Исследование регулировочных характеристик Двигатель параллельного возбуждения имеет регулировочные характеристики двух видов:  при ,  ;  при ,  .4.1. Исследование регулировочной характеристики Регулировочную характеристику получают в режиме нагрузки ( ), обеспечивая  ,  . По результатам табл. 7 построена регулировочная характеристика.Таблица 7. Регулировочная характеристика двигателя
5. Анализ полученных результатов исследований  Рис.3 - Зависимость тока якоря от полезной мощности Зависимость выходит не из начала координат, так как двигатель в режиме холостого хода (P2 = 0) потребляет из сети ток холостого хода I0 и развивает момент холостого хода М0, обусловленный механическими и магнитными потерями в двигателе.  Рис.4 - Зависимость потребляемой мощности от полезной С увеличением мощности увеличивается значение тока двигателя, пропорционально току растет потребляемая мощность из сети, из этого следует, что характеристика имеет прямолинейный характер. Выходит не из начала координат, так как в режиме холостого хода потребляет ток, а значит и потребляет мощность холостого хода.  Рис.5 - Зависимость вращающего момента от полезной мощности Так как n=const, график представляет собой прямую линию, не выходящую из начала координат, так как в режиме холостого хода развивается момент холостого хода М0. Однако с ростом нагрузки двигателя частота вращения уменьшается и график становится нелинейным.  Рис.6 - Зависимость КПД от полезной мощности График выходит из начала координат, так как в режиме холостого хода КПД равен нулю. При увеличении нагрузки КПД резко возрастает, что связано с небольшой величиной переменных потерь и практически неизменными постоянными потерями. При некоторой нагрузке КПД достигает максимального значения. Дальнейшее повышение нагрузки приводит к снижению КПД, что связано со значительным увеличением переменных потерь, которые пропорциональны нагрузке в квадрате. Но при этом, полезная мощность растет медленнее чем переменные потери, так как полезная мощность пропорциональна нагрузке в первой степени.  Рис.7 - Зависимость частоты вращения от полезной мощности Характеристика имеет вид кривой, наклоненной к оси абсцисс, это объясняется тем, что с ростом нагрузки двигателя P2 увеличивается ток обмотки якоря Ia, следовательно, возрастает падение напряжения в цепи якоря IaΣr. В итоге уменьшается числитель в формуле n=(U-IaΣr)/(C_e Ф), что ведет к снижению частоты вращения. В двигателях малой мощности с небольшим магнитным насыщением размагничивающее влияние реакции якоря невелико и характеристика n=f(P2) имеет вид кривой, слабо наклоненной к оси абсцисс.  Рис.8 - Зависимость частоты вращения от вращающего момента механической и рабочей характеристик  Рис.9 - Зависимость частоты вращения от тока якоря  при    Рис.10 - Регулировочная характеристика в режиме нагрузки Если пренебречь размагничивающим действием реакции якоря и принять магнитный поток в двигателе неизменным, то механическая характеристика двигателя примет вид прямой, наклоненной к оси абсцисс. Естественная механическая характеристика «жесткая», так как при увеличении нагрузки на валу двигателя до номинальной частота вращения при сравнительно небольшом падении напряжения в цепи якоря изменяется незначительно. Если же в цепь двигателя ввести добавочное сопротивление (искусственная механическая характеристика), то с увеличением нагрузки на вал двигателя М величина Δn увеличивается, что ведет к уменьшению n. При этом угол наклона к оси абсцисс увеличивается. Причем, чем больше добавочное сопротивление, тем «мягче» будут характеристики. Зависимость, соответствующая номинальному току и току равному 0,8 от номинального, имеет линейный характер, так как магнитная цепь двигателя ненасыщена и магнитный поток постоянен. С ростом тока якоря частота вращения уменьшается. В случае, когда ток равен 1,2 от номинального тока характеристика имеет неустойчивый характер. В номинальном режиме магнитная цепь двигателя рассчитывается на работу с почти максимальным значением магнитного потока, следовательно, увеличение тока возбуждения не приводит к заметному росту потока, поэтому поток изменяют в сторону уменьшения от расчетного значения путем снижения тока возбуждения. Уменьшение магнитного потока приводит к увеличению частоты вращения, т.е. в этом случае осуществляется регулирование частоты вращения вверх от основного значения. То есть при увеличении тока возбуждения растет частота вращения. Характеристика выходит не из начала координат, так как в режиме холостого тока потребляет ток ХХ. Такая характеристика показывает, как надо изменять ток возбуждения для того, чтобы при изменениях нагрузки поддерживать постоянство напряжения. Кривая сначала почти прямолинейна, но затем загибается вниз к оси абсцисс, вследствие влияния насыщения магнитопровода машины. Список использованных источников 1. Верхотуров А. И. Электромеханические преобразователи энергии и трансформаторы. Лабораторный практикум. / А. И. Верхотуров, В. М. Игнатович, В. И. Попов, О. Л. Рапопорт, Т. В. Усачева; Томский политехнический университет. — Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. — 152 с. 2. Игнатович В. М. Электрические машины и трансформаторы: учебное пособие / В. М. Игнатович, Ш. С. Ройз; Томский политехнический университет. — Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013. — 183 с. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
.
.
