Ю РГТУ Исследование двигателя постоянного тока с последовательным (НПИ) возбуждением № 4

Цель работы: изучение конструкции и принципа действия двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением; освоение реостатного пуска двигателя; исследование рабочих характеристик двигателя.

Программа работы

1. Изучение конструкции, принципа действия.

2. Сборка схемы исследований.

3. Пуск двигателя.

4. Снятие рабочих характеристик.

5. Снятие скоростных характеристик.

6. Снятие регулировочных характеристик.

7. Обработка результатов исследований.

8. Оформление отчета.

Пояснения к выполнению работы

1. Описание конструкции и принципа действия двигателя

Машина постоянного тока (рис. 1.) состоит из двух основных частей: вращающейся - якоря и неподвижной - статора. Как и все электрические ма­шины, машины постоянного тока обратимы, то есть они могут работать как в двигательном, так и в генераторном режимах.

При работе в двигательном режиме происходит преобразование элек­трической энергии в механическую, в генераторном режиме - механической энергии в электрическую.Якорь состоит из сердечника, обмотки, коллектора и вала. Сердечник представляет собой цилиндр, набранный из штампованных листов электротехнической стали (обычно толщиной 0,5 мм), изолированных лаком для уменьшения потерь от вихревых токов, с пазами под обмотку на внешней поверхности. Пазы сердечника часто имеют скос для уменьшения вибраций и шумов от зубцовых пульсаций магнитного потока. Обмотка якоря - бара­банная, двухслойная, из медного провода, круглого или прямоугольного се­чения, изолированная от сердечника.Коллектор - строго цилиндрической формы, состоит из медных пла­стин, изолированных между собой и от корпуса втулки, насаженной на вал. К выступающим частям коллекторных пластин, обращенным к якорю, припаи­ваются проводники обмотки якоря (ОЯ). Электрический контакт ОЯ с внеш­ней цепью осуществляется при помощи графитовых щёток. Щётки распола­гаются в щёткодержателях, закрепленных на подшипниковом щите и изоли­рованных от него, и прижимаются к коллектору пружинами. Статор состоит из станины, главных и дополнительных полюсов, прикреплённых к станине болтами, подшипниковых щитов. Главные полюса состоят из сердечников с размещённой на них обмоткой возбуждения (ОВ) и предназначены для соз­дания основного магнитного потока. Сердечники набраны из листов толщи­ной 0,5 - 1,0 мм для уменьшения потерь от вихревых токов в поверхностном слое полюсных наконечников, обращенных к якорю. Обмотка возбуждения выполняется в виде катушек, соединённых между собой последовательно внутри машины. В машинах с последовательным возбуждением ОВ соедине­на последовательно с ОЯ. На главных полюсах, помимо последовательной обмотки, иногда располагают дополнительную, соединенную параллельно с ОЯ.Дополнительные полюсы служат для создания условий безискровой работы щёток на коллекторе, т.е. для улучшения коммутации. Обмотки до­полнительных полюсов выполняют в виде катушек, соединённых последова­тельно между собой и с обмоткой якоря внутри машины.Номинальные данные машины указываются на табличке, располагае­мой на внешней поверхности машины.

Принцип действия двигателя с последовательным возбуждением за­ключается в следующем.

Если к обмотке якоря подвести постоянное напряжение U, то по об­мотке якоря потечёт ток 1_а. Ток якоря 1_а создаёт в двигателе магнитный по­ток Ф, В результате взаимодействия проводников с током якоря и магнитно­го поля двигателя возникает электромагнитная сила, воздействующая в ос­новном на сталь зубцов, а не на находящиеся в пазах проводники. Таким об­разом, магнитный поток в двигателе с последовательным возбуждением соз­даётся током якоря и изменяется одновременно с ним, т.е. зависит от нагруз­ки. (В двигателях с параллельным возбуждением магнитный поток практиче­ски не зависит от тока якоря).

Электромагнитный момент, возникающий при взаимодействии тока ОЯ с магнитным потоком главных полюсов, равен

М_э=_См-1_аФ, (1)

где с_м - постоянная, зависящая от конструкции машины. При малых и сред­них нагрузках магнитная система двигателя не насыщена и можно считать, что магнитный поток Ф пропорционален току якоря 1_а , т.е. Ф=с_ф1_а (с<р- ко­эффициент пропорциональности). Подставив в формулу (1) выражение для магнитного потока Ф, получим :

М_э=с_фс_м1_а², (2)

т.е. электромагнитный момент двигателя с последовательным возбуждением пропорционален квадрату тока якоря.

При вращении якоря в магнитном поле в ОЯ двигателя наводится ЭДС:

Е=с_епФ, (3)

где с_е - постоянная величина, зависящая от конструкции;

п - частота вращения якоря.

Согласно второму закону Кирхгофа, подводимое к двигателю напряжение U уравновешивается противо ЭДС Е и снижением напряжения в цепи якоря

Рис. 1. Машина постоянного тока типа П-92:

1 - крышка подшипника; 2 - передний щит; 3 - траверса щеточного узла; 4 - шари­коподшипник; 5 - крышка подшипника; 6 - крышка подшипникового щита; 7 - коллек­тор; 8 - станина; 9 - добавочный полюс; 10 - якорь; 11 - главный полюс; 12 - шайба на валу; 13 - задний щит; 14 - вентилятор; 15 - болт; 16 - крышка подшипника; 17 - ролико­подшипник; 18 - крышка подшипника; 19 - вал; 20 - шпонка; 21 – жалюзи.