электротехника и электроника

Таблица 8.3

Таблица 8.4

Полюсное регулирование частоты вращения

нагрузочного генератора в сеть - 110В и снимите рабочие характеристики двигателя: M(P2); n(P2); I(P2); (P2) при U=const и IB=const для чего выключателями SA1-SA5 включите поочередно нагрузку RH генератора; запишите результаты измерений тока якоря двигателя Iдв, частоту вращения n, напряжение и ток нагрузочного генератора (Uг и IЯ) в табл. 8.5.

8. Результаты испытаний двигателя покажите преподавателю, после чего произведите демонтаж схемы и приведите в порядок испытательный стенд.

Таблица 8.5

Результаты испытаний двигателя

9. По данным измерений выполните вычисления остальных параметров (см. табл. 8.5), необходимых для построения рабочих характеристик:

1) мощность, отдаваемую генератором на нагрузочные реостаты

R , Вт,

H

89

2) мощность на валу двигателя, Вт,

График зависимости КПД генератора от нагрузки смотри в приложении 1

3) мощность, потребляемую двигателем из сети, Вт,

где Uдв и I - напряжение и ток двигателя I=Iдв+IB, здесь Iдв - ток в цепи якоря, IB - ток в обмотке возбуждения;

4) коэффициент полезного действия двигателя, %,.

M 9,55 Pдв

n

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ НА СТЕНДЕ ЭВ-4

1. Ознакомьтесь со стендом ЭВ-4, лицевая часть которого состоит из нескольких панелей, расположенных над столом. Панель измерительных приборов находится в верхней части, и занимает всю ее ширину. Функциональное назначение приборов определено соответствующими надписями над ними. Ниже панели измерительных приборов установлены слева направо три панели с элементами

90

управления и сигнализации: общая панель, панель электрических машин переменного тока и панель машин постоянного тока. На общей панели размещены: сигнальные лампы подачи напряжения питания к стенду (сеть); кнопки регулирования уровня питающего напряжения с

измерения частоты вращения и момента нагрузки электрических агрегатов и ручка регулятора возбуждения электромагнитного тормоза.

На панели электрических машин постоянного тока расположены:

-кнопка дистанционного подключения и отключения регулируемого напряжения постоянного тока и соответствующая сигнальная лампа;

-переключатели резисторов пускового реостата двигателя и нагрузочного реостата генератора постоянного тока;

-ручка регулятора тока возбуждения двигателя и генератора постоянного тока.

На столе стенда в горизонтальной плоскости установлены четыре панели с мнемоническими схемами соответствующих лабораторных работ. На каждой из панелей имеется стандартное графическое изображение элементов электрических цепей (статор, якорь и т.д.). Все элементы имеют гнезда, в которые вставляются штекеры соединителей, обеспечивающих сборку электрической цепи согласно заданию. Под откидным столом на лицевой части стенда установлен автоматический выключатель, обеспечивающий подачу напряжения к стенду и защиту его от аварийных режимов.

В нижней части стенда за прозрачным стеклом установлены два электромашинных агрегата. Электромашинный агрегат 2 состоит из электродвигателя постоянного тока и нагрузочной машины, валы которых соединены с помощью асинхронной муфты скольжения, работающей в режиме электромагнитного тормоза. Агрегат оснащен бесконтактными датчиками момента нагрузки и частоты вращения.

2. На рабочей панели «Двигатель постоянного тока» в соответствии с принципиальной схемой (рис. 8.5) соберите электрическую цепь для исследования двигателя постоянного тока параллельного возбуждения и снятия его характеристик. Монтаж электрической цепи выполняйте согласно монтажной схеме, указанной на рис. 8.6. В качестве нагрузки на валу испытуемого двигателя используется, электромагнитный тормоз, тормозной момент

91

которого изменяется при изменении тока в его обмотках возбуждения с помощью регулируемого источника постоянного напряжения. Управление тормозом производится рукояткой «момент нагрузки электродвигателей», расположенной на панели «нагрузочные устройства». Собрав монтажную схему, покажите ее руководителю.

3.Перед пуском исследуемого двигателя необходимо убедиться

втом, что:

Рис. 8.5. Принципиальная электрическая схема испытательного стенда ЭВ-4

а) сопротивление пускового реостата полностью введено (ручка пускового реостата находится в крайнем левом положении - цепь якоря двигателя разомкнута);

б) сопротивление реостата в цепи обмотки возбуждения электродвигателя полностью выведено (ручка реостата регулировка "возбуждения" находится в крайнем правом положении);

в) напряжение, подводимое к цепи обмотки возбуждения электромагнитного тормоза, равно нулю (ручка "момент нагрузки электродвигателей" находится в крайнем левом положении);

г) значение питающего напряжения электродвигателя установлено равным номинальному его значению Uном 220 . Установка питающего напряжения производится кнопками " " и " "

92

на панели «нагрузочные устройства» при принудительно нажатой кнопке «Вкл.» на панели «Машины постоянного тока»;

Рис. 8.6. Монтажная схема стенда ЭВ-4

93

д) нажатием кнопки «Агрегат № 2» на панели «Нагрузочные устройства» убедитесь, что включено напряжение питания электрической цепи измерения момента и частоты вращения якоря двигателя,

4. Произвести пуск электродвигателя плавным переключением пускового реостата из положения 1 в положение 7 с выдержкой времени в каждом промежуточном положении в течении 1 - 1,5 с. После окончания процесса пуска, когда частота вращения якоря двигателя принимает установившееся значение, пусковой реостат должен быть полностью выведен (рукоятка пускового реостата Ап должна находиться в крайнем правом положении - положении 7).

5. Снимите механическую n(M), частотную n(IЯ) и рабочие характеристики электродвигателя – M(P2), n(P2), Iя(P2) и (P2) при U=Uном=const и IB=IBном=const, для чего необходимо:

а) осуществить загрузку электродвигателя с помощью электромагнитного тормоза; изменение момента электромагнитного тормоза должно производиться плавно; в начале опыта устанавливается такой ток возбуждения IB когда при номинальных напряжениях U и потребляемом двигателем токе из сети I, достигается номинальная частота вращения; это значение тока возбуждения двигателя принимается равным номинальному и в процессе испытания двигателя этот ток IB реостатом RB необходимо поддерживать неизменным;

б) первые точки характеристик снимаются при холостом ходе двигателя, когда момент электромагнитного тормоза равно нулю;

в) постепенно нагружая электродвигатель до значения тока I 1,2Iном , произвести регистрацию всех измерительных приборов

для 6-7 точек, включая точку номинального режима. Данные наблюдений записать в табл. 8.6.

Таблица 8.6

Результаты испытаний двигателя

94

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

а) по результатам измерений (табл. 8.6) постройте механическую n(M) и частотную (скоростную) n(IЯ ) характеристики двигателя;

б) по результатам измерений и вычислений (табл. 8.6) в одной координатной системе постройте рабочие характеристики исследуемого двигателя, т.е. зависимости момента М, частоты вращения n, тока якоря IЯ и КПД от полезной мощности P2 на валу двигателя при

Расчетные значения параметров табл. 8.6 вычисляют по формулам:

- потребляемый электродвигателем ток I=IЯ+IB; - мощность, потребляемая двигателем P1=UI;

- полезная мощность на валу двигателя P2=0,105Mn,

где P2 - мощность, Вт; M - момент, Н м; n - частота вращения, мин-1 (об/мин).

Коэффициент полезного действия:

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Объясните устройство и принцип действия электродвигателей постоянного тока; назначение коллектора.

2.Начертите схему электродвигателей постоянного тока с пусковой и регулирующей аппаратурой и поясните назначение всех входящих в схему элементов.

3.Объясните назначение пускового реостата, и как рассчитывается его сопротивление Rn.

4.Как осуществить реверсирование электродвигателя постоянного тока?

95

5.Как происходит процесс саморегулирования двигателей постоянного тока при изменении момента нагрузки на валу?

6.Объясните способы регулирования частоты вращений двигателей, их преимущества и недостатки.

7.Начертите механические характеристики двигателей постоянного тока и по ним определите области их применения.

8.Что такое реакция якоря и коммутация тока, назовите способы их улучшения у двигателей постоянного тока?

9.Какое влияние на работу двигателя с параллельным и смешанным возбуждением оказывает обрыв цепи возбуждения?

96

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №9

Исследование однофазного конденсаторного двигателя

ЦЕЛИ РАБОТЫ

1.Изучение устройства, принципа действия и назначения однофазного конденсаторного двигателя.

2.Исследование поведения конденсаторного асинхронного двигателя при отключении пусковой обмотки.

3.Снятие рабочих характеристик конденсаторного двигателя методом непосредственной нагрузки.

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К РАБОТЕ

При малых мощностях установок и наличии только однофазных сетей часто применяют однофазные асинхронные двигатели. Они используются для привода стиральных машин, холодильных установок и других бытовых механизмов, а также в качестве исполнительных двигателей. Их мощность относительно невелика (до 5 кВт).

Двигатель имеет короткозамкнутый ротор и статор с однофазной обмоткой, которая расположена в пазах и занимает примерно две трети окружности статора (рис. 9.1, а).

При включении обмотки статора в однофазную сеть в ней создается не вращающийся магнитный поток, а пульсирующий ф=Фмsinωt . Его можно разложить на два одинаковых, вращающихся навстречу друг другу потока: Фпр (прямой) и Фоб (обратный). Их величины равны половине амплитудного значения результирующего потока (рис. 9.1, б). Они индуктируют в обмотке ротора э.д.с, которые создают токи в роторе. Активные составляющие токов будут взаимодействовать с потоками Фпр и Фоб и создадут два равных, но противоположных друг другу электромагнитных вращающих момента. Таким образом, результирующий момент будет равен нулю, т. е. ротор такого двигателя вращаться не будет и поэтому пустить его прямым включением в сеть нельзя.

97