Лабораторная работа №1 Двигатели постоянного тока последовательного возбуждения

Цель работы: снятие рабочих и механических характеристик двигателя.

1. Характеристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения.

Схема двигателя приведена на рис. 1.

+ U –

Рис. 1 Схема включения ДПТ последовательного возбуждения

Обмотка возбуждения подключена последовательно с обмоткой якоря, поэтому I_В = I_Я = I. По второму закону Кирхгофа напряжения питания уравновешивается противо э.д.с. Е и падением напряжения не сопротивлениях обмоток якоря, возбуждения и R_Д .

U = E + I · R, (1) где

E = c · n · Ф, (2)

R = R_B + R_Я + R_Д ,

n – частота вращения,

Ф – магнитный поток,

p N

с = конструктивный коэффициент двигателя, где

60a

р – число пар полюсов;

N – число активных проводников обмотки якоря;

а – число параллельных ветвей обмотки якоря.

Подставим (2) в (1) и найдем частоту вращения якоря:

U – IR

n = (3)

сФ

Для двигателя последовательного возбуждения режим холостого хода невозможен, так как при токе якоря, близком к нулю, ток возбуждения и магнитный поток также близки к нулю, частота вращения двигателя увеличивается в несколько раз по сравнению с номинальной и двигатель «идет вразнос».

Поэтому двигатель всегда пускают при нагрузке не менее 25% от номинального значения. С исполнительным механизмом двигатель должен иметь жесткое соединение (муфта, редактор), ременная передача с таким двигателем не допускается.

Рабочие характеристики двигателя – это зависимости n, P₁, M, I_Я и кпд η при U_HOM = const (рис. 2). Зависимость η = f(P₂) типичная для электрических машин.

Р₁(I_Я)

η, Р₁, I_Я, М

η

М

n

0 0,25 0,5 0,75 1,0 Р₂/Р_2НОМ

Рис. 2 Рабочие характеристики ДПТ последовательного возбуждения.

В пределах 0,25Р₂ ≤ Р₂ ≤ Р_2НОМ кпд мало меняется. Потребляемая из сети электрическая мощность Р₁ = Р₂ / η , поэтому с учетом изменения кпд зависимость Р₁ = f(Р₂) близка к линейной (несколько вогнута). С другой стороны Р₁ = U · I_Я , откуда следует, что при U = const зависимость I_Я = f(Р₂) имеет такой же вид, что и Р₁ = f(Р₂).

Для двигателя с последовательным возбуждением формула (3) принимает вид:

U – I · (R_B + R_Я + R_Д)

n =

с · Ф

n = f(I) – электромеханическая характеристика.

При малых токах возбуждения магнитный поток пропорционален току якоря (Ф = с_ФI_Я), так как I_Я = I_В. Тогда

U – I_Я ·(R_B + R_Я + R_Д) с₁ R_B + R_Я + R_Д

n = = – (4) , где

c · Ф I_Я с^I

U

с ₁ = , с^I = c·c_Ф – постоянные коэффициенты.

c·c_Ф

Из (4) следует, что при ненасыщенном магнитопроводе зависимость n = f(I_Я) имеет вид гиперболы. При больших токах якоря наступает насыщение магнитопровода, магнитный поток и частота вращения остаются почти неизменными.

Так как между током якоря I_Я и мощностью Р₂ зависимость близка к линейной, то рабочая характеристика n = f(P₂) имеет описанный ранее вид и показана на рис. 2.

Механическая характеристика двигателя n = f(М) при U_HOM = const имеет вид, похожий на гиперболу, причем с учетом насыщения магнитопровода при больших токах якоря (больших моментах) частота вращения меняется мало (рис. 3). Такая характеристика называется мягкой.