ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5 электро

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

Цель работы: Изучить устройство и принцип действия двигателя постоянного тока; ознакомиться с процессами его пуска, остановки и реверсирования; исследовать двигатель в нагрузочном режиме работы и режиме холостого хода.

Объект исследования – двигатель постоянного тока параллельного возбуждения. Паспортные данные двигателя: тип ПЛ – 062У4; P_н = 120 Вт; U_н = 220 В; I_н = 0,9 А; I_вн = 0,14 А; n_н = 3000 об/мин.

Выводы обмоток якоря двигателя, обмоток возбуждения, добавочных реостатов подключены к клеммам мнемонической схемы б.

На лабораторном стенде расположены (рис. 5.5):

источники питания:

- силовой выпрямитель (СВ), питаемый от автотрансформатора АВТРа (рис. 5.5, а), он является источником питания двигателя – якорной цепи и цепи возбуждения; его клеммы 1 расположены внизу левой боковой панели стенда, выходное напряжение регулируется рукояткой 2 АВТРа.

- выпрямитель (В), питаемый от лабораторного автотрансформатора ЛАТРа (рис. 5.5, в), он предназначен для питания обмоток электромагнитного тормоза (ЭМТ); его клеммы 5 расположены внизу правой боковой панели стенда, выходное напряжение регулируется рукояткой 4 ЛАТРа.

измерительные приборы:

- вольтметр, амперметр и миллиамперметр установлены на приборной панели стенда (рис. 5.5, е) и подключаются к установке при сборке схемы;

- вольтметр моментомера М и измеритель частоты вращения n установлены на панели е и подключены в систему измерения стационарно; подключение этих приборов к испытываемому двигателю производится переключателями 7, 8, 13 (рис. 5.5, д) пульта управления.

На мнемонической схеме (рис. 5.5, б) изображены схемы: двигателя постоянного тока ДПТ с пусковым сопротивлением R_дя, шунтируемым тумблерами SA₁–SA₃ и регулировочным сопротивлением R_рв в цепи возбуждения; электромагнитного тормоза ЭМТ; тахогенератора ТГ и измерителя частоты вращения n; датчика момента ДМ и измерителя момента М; рукоятки управления АВТРа и ЛАТРа.

На панели управления (рис. 5.5, г) расположены кнопки управления установкой:

6- красная кнопка аварийного и общего отключения;

10- включение питания от АВТРа;

11- кнопка включения блоков питания приборов измерения М и n;

12- включение питания от ЛАТРа;

На панели (рис. 5.5, д) расположены переключатели 7, 8 и 13 для подключения измерительных приборов М и n к испытываемому двигателю, рукоятки резисторов 14 и 15 для установки номинальной частоты вращения n_н при номинальном режиме работы двигателей, регулятор установки нуля измерителя момента 9.

Нагрузка на валу двигателя создается электромагнитным тормозом ЭМТ, величина тормозного момента на валу двигателя определяется током в его обмотках; величина тока регулируется напряжением ЛАТРа при помощи его рукоятки.

ПРОГРАММА РАБОТЫ

1. Собрать электрическую схему установки (рис. 5.6) для исследования двигателя в различных режимах работы. Приборы для измерения момента М и частоты вращения n подключены в систему измерения стационарно. Вольтметр, амперметр и миллиамперметр подключаются при сборке схемы.

2. Подготовить установку к проведению исследований:

- повернуть рукоятки АВТР и ЛАТР до предела в направлении против движения часовой стрелки;

- рукояткой потенциометра 3 в цепи возбуждения (рис. 5.5, б) установить величину R_{р в}=0, повернув ее против движения часовой стрелки;

- рукоятки переключателей 7, 8, 13, (рис. 5, д) повернуть в позиции ДПТ;

-включить блок питания измерительных приборов М и n нажатием кнопки 11 (рис. 5.5, г). Убедиться, что стрелка измерителя момента М находится на нуле; если стрелка отклоняется в любую сторону, необходимо отвернуть стопорную гайку рукоятки 9 (рис. 5.5, д) и поворотом рукоятки установить стрелку на ноль, после этого гайку затянуть.

2. Пуск двигателя:

- тумблерами SA₁, SA₂, SA₃ разъединить цепь шунтирования пускового сопротивления R_{д я}, повернув их рукоятки в нижнее положение;

- включить источник питания исследуемого двигателя нажатием кнопки 10 (рис. 5.5, д); вращением рукоятки 2 (рис. 5.5, б) по движению часовой стрелки, повышая напряжение, произвести пуск двигателя и увеличить напряжение до 220 В.

При испытаниях во всех режимах работы напряжение на зажимах двигателя поддерживается постоянным и равным номинальному напряжению U_н.

3. Провести исследование двигателя при работе в нагрузочном режиме по естественной характеристике.

а) Тумблерами SA₁, SA₂, SA₃ зашунтировать пусковое сопротивление R_{д я} в цепи якоря.

б) Включить источник питания электромагнитного тормоза нажатием кнопки 12 (рис. 5.5, г). Поворачивая медленно рукоятку 4 (рис. 5, б) по движению часовой стрелки, убедиться по измерителю момента М, что происходит регулирование тормозного момента на валу двигателя.

в) Провести исследование в номинальном режиме работы. Для этого необходимо настроить устройства измерения частоты вращения и момента в номинальном режиме работы двигателя:

- при работающем двигателе довести вращением рукоятки АВТР напряжение до 220 В, контролируя по вольтметру, и поддерживать его постоянным в процессе исследования во всех режимах;

- рукояткой потенциометра R_{р в} установить номинальный ток возбуждения;

- медленно нагружая двигатель вращением рукоятки ЛАТРа по часовой стрелке, установить номинальный режим работы двигателя при U_н, I_{я н}, I_вн;

- этому режиму должны соответствовать номинальная частота вращения n_н и номинальный момент М_н на валу двигателя; номинальная частота вращения n_н выставляется вращением рукоятки 15 (рис. 5.5, д) по измерителю частоты вращения n (рис. 5.5, в);

- номинальному моменту М_н, который вычислен по паспортным данным, соответствует напряжение U_мн, измеряемое измерителем момента М (рис. 5.5, в).

г) Занести значения n_н, M_н и U_мн, а также все измеряемые величины в этом опыте в 7 столбец табл. 5.1.

д) Изменяя тормозной момент на валу двигателя путем изменения напряжения ЭМТ, снять рабочие и естественную механическую характеристики ДПТ. Результаты измерений занести в табл 5.1:

- в столбце 1 табл. 5.1 момент М=0, что соответствует режиму холостого хода;

- в столбце 7 табл. 5.1 занесены измерения в номинальном режиме работы;

- интервал моментов 0 – М_Н, выраженный в напряжениях моментомера 0 – U_МН делится приблизительно равномерно и значения U_М заносятся в соответствующие строки по столбцам опытов 2-6 табл. 9.1.

- в столбце 8 заносятся результаты с учетом 1,25–кратной перегрузки U_м=1,25U_мн.

Для двигателя параллельного возбуждения

P₁ = UI = U_н(I_я + I_в) =UI_д.

Механическая мощность на валу двигателя, отдаваемая приводному механизму P₂=ωМ.

Таблица 5.1

Величины		Ед. измер.	№ опыта
			1	2	3	4	5	6	7	8
Измерено	U	В	220	220	220	220	220	220	220	220
	Iя	А	0,35	0,41	0,58	0,65	0,75	0,85	0,9	1,05
	Iвн	mА	140	140	140	140	140	140	140	140
	M	Uм ,В	0	1,25	2,5	3,75	5	6,25	7,5	8,75
		Н·м	0	0,067	0,135	0,202	0,27	0,337	0,405	0,472
	n	об/мин	3350	3325	3300	3275	3250	3200	3000	3000
Вычислено	I	А	0,49	0,55	0,72	0,79	0,89	0,99	1,04	1,19
	P1	Вт	107,8	121	158,4	173,8	195,8	217,8	228,8	261,8
	P2	Вт	0	23,329	46,653	69,277	91,892	112,93	127,892	153,226
	ΣΔP	Вт	107,8	97,671	111,747	104,523	103,908	104,87	100,908	108,574
	η	%	0	19,28	29,453	39,86	46,932	51,85	55,847	58,528

Примечание. по измеренному значению U_М необходимо вычислить соответствующее ему значение момента. При линейной зависимости U=f(M) устройства дистанционного измерения момента, справедливо равенство

где М - значение вращающего момента двигателя при установленном нагрузочном режиме;

U_М - напряжение по измерителю момента, соответствующее данному моменту М;

k_М - коэффициент момента, определяемый по M_Н и U_MН из соотношения

k_М = M_Н /U_MН.

е) По результатам исследования построить:

- на одном планшете рабочие характеристики n, I, P₁, M, η = f(P₂);

- на другом – механическую естественную характеристику n = f(M).

4. Провести исследование двигателя при работе в нагрузочном режиме по искусственной механической характеристике. Для этого в в цепь якорной цепи включается добавочное сопротивление R_{д я}. Величина сопротивления:

а) для нечетных номеров стендов – все тумблеры SA₁, SA₂, SA₃ выключены;

б) для четных номеров стендов – два тумблера SA₁, SA₂ выключены.

Порядок проведения эксперимента аналогичен исследованию двигателя при работе в нагрузочном режиме по естественной характеристике

Результаты исследований занести в табл. 5.2.

Таблица 5.2

Величина	Ед. Изм.	№ опыта
		1	2	3	4	5	6	7	8
M	Uм ,В	0	1,25	2,5	3,75	5	6,25	7,5	8,75
	Н·м	0	0,067	0,135	0,202	0,27	0,337	0,405	0,472
n	об/мин	3200	3100	3050	2920	2850	2800	2700	2650

По результатам эксперимента построить искусственную механическую характеристику n_е= f(M) при R_да > 0 на одном планшете с естественной характеристикой.