Библиографический список

1. Касаткин А.С., Немцов С.В. Электротехника. М.: Высш. шк., 2000. С. 417-460,522-524.

2. Данилов И.А., Иванов П.М. Общая электротехника с основами электроники. М.: Высш.шк., 2000. С. 199-230.

3. Иванов И.И., Равдоник В.С. Электротехника. М.: Высш.шк., 1984. С. 257-292.

4. Волынский Б.А., Зейн Е.И., Шатерников В.Е. Электротехника. М.: Энергоатомиздат, 1987. С. 382-423.

5. Общая электротехника /Под ред. А.Т.Блажкина. М.: Энергоатомиздат, 1986. С. 289-320, 330-336, 341-342.

6. Электротехника /Под ред. В.Г.Герасимова, М.: Высш.школа, 1985. С. 348-357, 387-406.

7. Борисов Ю.М., Липатов Д.Н., Зорин Ю.Н. Электротехника. М.: Энергоатомиздат, 1985. С.401-449, 455-457.

8. Рекус Г.Г., Чесноков В.Н. Лабораторные работы по электротехнике и основам электроники. М.: Высш. шк., 1989. С. 154-169.

Работа № 7. ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

Цели работы: 1) ознакомиться с устройством и принципом действия, пуском в ход и способами регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока параллельного возбуждения;

2) изучить основные характеристики двигателя и методику их снятия.

Пояснения к работе

Двигатель постоянного тока служит для преобразования электрической энергии постоянного тока в механическую энергию. Двигатель параллельного возбуждения, как и другие электрические машины постоянного тока, состоит из двух основных частей: неподвижной - статора и вращающейся – ротора.

Статор представляет собой стальной корпус – станину, на внутренней цилиндрической поверхности которого укреплены сердечники полюсов с полюсными наконечниками. На сердечники надеты катушки, составляющие обмотку возбуждения, подключенную к источнику постоянного тока. Обмотка возбуждения расположена на главных (основных) полюсах и создает основной магнитный поток двигателя. Кроме главных полюсов на станине могут быть дополнительные полюса, предназначенные для улучшения коммутации.

Ротор состоит из якоря и коллектора, которые крепятся на одном валу и в механическом отношении составляют одно целое. Якорь представляет собой цилиндрический сердечник, собранный из листов электротехнической стали для снижения магнитных потерь. В его пазах уложена обмотка, выполненная из отдельных секций соединенных между собой и с коллекторными пластинами.

Коллектор представляет собой цилиндр, составленный из отдельных медных пластин, изолированных друг от друга и от вала якоря. На коллектор накладываются неподвижные графитовые (медно-графитовые) щетки, посредством которых осуществляется соединение обмотки якоря с источником постоянного тока. Коллектор и щетки предназначены для изменения направления тока в проводниках обмотки якоря при их переходе из зоны магнитного полюса одной полярности (например, северного полюса) в зону полюса другой полярности – (южного полюса). Благодаря этому сохраняется неизменным направление вращения якоря.

При подключении двигателя к источнику постоянного тока в обмотках возбуждения и якоря появляются токи ( и ) В результате взаимодействия тока якоря с магнитным потоком, создаваемым обмоткой возбуждения, возникает электромагнитный момент вращения:

,

где - коэффициент, зависящий от конструктивных параметров двигателя; - ток якоря; - магнитный поток машины.

Полезный вращающий момент на валу двигателя М меньше электромагнитного момента на величину потерь холостого хода , обусловленного механическими и магнитными потерями.

.

В установившемся режиме момент вращения равен тормозному моменту

.

При вращении якоря проводники его пересекают магнитное поле и в них наводится ЭДС , где - частота вращения якоря; - величина постоянная для данной машины.

Так как ЭДС направлена против тока якоря, то ее называют противо-ЭДС.

Подведенное напряжение уравновешивает противо-ЭДС и падение напряжения в якоре

,

откуда ток якоря .

В момент включения двигателя в сеть, когда он еще не вращается, противо–ЭДС равна 0, поэтому пусковой ток может достигнуть большой величины, опасной для обмотки якоря. Для уменьшения пускового тока последовательно с якорем включается пусковой реостат , который ограничивает ток якоря при пуске двигателя .

Для изменения направления вращения двигателя необходимо изменить направление тока в обмотке якоря или в обмотке возбуждения путем переключения концов обмоток.

Частота вращения двигателя параллельного возбуждения определяется по выражению

,

из которого видно, что регулировать частоту вращения ротора можно тремя способами: изменяя подводимое напряжение, сопротивление цепи якоря или же величину магнитного потока полюсов.

Важнейшими характеристиками являются механическая и рабочие характеристики.

Рабочими характеристиками двигателя называются зависимости частоты вращения, тока якоря, момента машины и КПД от мощности на валу машины : , , , . Для полноты оценки двигателя дополнительно снимают характеристику холостого хода и регулировочную характеристику . Все эти характеристики позволяют провести анализ работы машины и дать экономическую оценку ее работе.

Домашнее задание

Изучить назначение, область применения, а также устройство и принцип действия двигателя постоянного тока параллельного возбуждения.

Изучить особенности пуска двигателя, способы регулирования частоты вращения, при этом уяснить роль противо-ЭДС и принцип саморегулирования машины.

Уяснить энергетические процессы преобразования электрической энергии в механическую энергию вращения якоря двигателя.

Провести анализ механической и рабочих характеристик двигателя.

Приборы и оборудование.

Работа выполняется на универсальном стенде (рис. 23). В качестве нагрузки двигателя постоянного тока М1 используется трехфазный асинхронный двигатель М2, работающий в режиме динамического тормоза. Чтобы асинхронный двигатель функционировал как тормоз,
	Рис. 23

его статорная обмотка питается постоянным током от мостового выпрямителя, включенного во вторичную цепь автотрансформатора Т. Вращая движок автотрансформатора, устанавливают ток тормоза и, тем самым, задают необходимый тормозной момент на валу двигателя. Для измерения тока тормоза используется амперметр РА1. Автотрансформатор включается в сеть переменного тока выключателем Q1.

В цепь якоря исследуемого двигателя М1 включен пусковой реостат , в цепь обмотки возбуждения - регулировочный реостат и амперметр РА3, измеряющий ток возбуждения. Двигатель включается в сеть постоянного тока выключателем Q2. Напряжение сети U измеряется вольтметром PV, а ток двигателя - амперметром РА4.

Электрическая цепь стенда представлена на рис. 23. Частота вращения двигателя измеряется тахометром, не показанном на схеме. Шкала данного прибора отградуирована в об/мин (с коэффициентом 2/3).