Министерство образования Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

Псковский государственный политехнический институт

Электромеханический факультет

Кафедра электропривода и систем автоматизации

Методические указания

к лабораторным работам курса

«Электрические машины. Постоянный ток»

Псков

2009

Содержание

Лабораторная работа №1-1 ИСПЫТАНИЯ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА НЕЗАВИСИМОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ………………………………….3

Лабораторная работа №1-2 ИСПЫТАНИЯ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА ПАРАЛЛЕЛЬНОГО И СМЕШАННОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ3……….7

Лабораторная работа №1-3. ИСПЫТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ НЕЗАВИСИМОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ……………………………………………………………….12

Лабораторная работа №1-4 ИСПЫТАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ……………………………..…20

Список использованной литературы………………………………………….26

Приложение……………………………………………………………………..27

Работа №1-1 ИСПЫТАНИЯ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА

НЕЗАВИСИМОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

Номинальные данные:

Г енератора: тип П-32;Ra=1.5Ом;

Д вигателя: тип П-32;

Вопросы для допуска к работе:

1) Найти всю аппаратуру, используемую в работе

2) Определить исходные положения регулировочных сопротивлений

3) Вид механической характеристики ДПТНВ. Формула естественной механической характеристики.

4) Способы регулирования скорости ДПТНВ и виды искусственных механических характеристик

5) Как изменить направление вращения ДПТ в данной схеме

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ХОЛОСТОГО ХОДА

Установить и поддерживать постоянной частоту вращения двигателя .

Изменять ток возбуждения генератора i_в от наибольшего значения i_в=i_вmax, при котором U=1,25÷1,3Uн, до i_в= –i_вmax и обратно от i_в= –i_вmax до i_в=i_вmax

Измерять напряжение генератора U, ток возбуждения iв при 17 значениях тока i_в . Результаты измерений занести в таблицу 1.1.

По данным таблицы 1.1. на рис. 1.1 построить характеристику холостого хода U=f(i_в), указать на ней нисходящую и восходящие ветви. Построить и обозначить среднюю ветвь характеристики (расчетную характеристику) холостого хода. По расчетной характеристике холостого хода определить и указать ток возбуждения i_в =i_в0, обеспечивающий в режиме холостого хода U=Uн.

2. НАГРУЗОЧНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Установить и поддерживать постоянной частоту вращения двигателя ω=ωн и ток якоря генератора I=Iн.

Изменять нагрузочное сопротивление Rн и ток возбуждения iв так, чтобы напряжение на якоре генератора изменялось от U=1,15÷1,2Uн до 0,2÷0,3Uн.

Измерять частоту вращения ω, напряжение генератора U и ток возбуждения iв при 5 – 6 значениях тока iв. Результаты измерений занести в таблицу 2.1 на рисунке 2.1 построить нагрузочную характеристику U=f(i_в). Определить из рисунка 2.1 и указать номинальный ток возбуждения i_в =i_вн, который обеспечивает U=Uн при I=Iн.

3. ВНЕШНЯЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Установить и поддерживать постоянными частоту вращения двигателя ω=ωн и ток возбуждения генератора i_в =i_вн, подобрав его так, чтобы при I=Iн напряжение U=Uн.

Изменять нагрузочное сопротивление Rн так, чтобы ток нагрузки менялся от I=1,15÷1,25Iн до I=0.

Измерять напряжение U и ток якоря Iа и при 5 – 6 значениях тока нагрузки I. Результаты измерений занести в таблицу 3.1.

По данным таблицы 3.1 на рисунке 3.1 построить внешнюю характеристику U=f(I), определить и указать номинальное изменения напряжения ∆Uн при изменении тока нагрузки от I=0 до I=Iн.

4. РЕГУЛИРОВОЧНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Установить и поддерживать постоянными частоту вращения двигателя ω=ωн напряжение генератора U=Uн.

Изменять нагрузочное сопротивление Rн и ток возбуждения так, чтобы ток нагрузки менялся от I=1,15÷1,25Iн до I=0.

Измерять ток якоря Iа и ток возбуждения iв при 5 – 6 значениях тока I. Результаты измерений занести в таблицу 4.1

По данным таблицы 4.1 на рисунке 4.1 построить регулировочную характеристику i_в =f(I), определить по ней и указать изменение тока возбуждения ∆ i_в при изменении тока нагрузки от I=Iн до I=0.

5. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ И ПОСТРОЕНИЯ

5.1 По расчетной характеристике холостого хода (рис. 1.1) определить и указать коэффициент насыщения магнитной цепи для напряжения, численно равного э. д. с. при номинальном режиме. . Определить остаточное напряжение Uост в процентах к номинальному.

5.2 На рис. 5.1 нанести по данным рис 1.1 расчетную характеристику холостого хода и с помощью характеристических треугольников (рис. 2.1) построить расчетную внешнюю характеристику генератора U=f(I). По данным рис. 3.1 нанести на рис 5.1 экспериментальную внешнюю характеристику. Оценить степень совпадения расчетных и экспериментальных внешних характеристик.

5.3 На рис. 5.2 нанести по данным рис 1.1 расчетную характеристику холостого хода и с помощью характеристических треугольников (рис. 2.1) построить расчетную регулировочную характеристику генератора U=f(I). По данным рис. 4.1 нанести на рис 5.2 экспериментальную регулировочную характеристику. Оценить степень совпадения расчетных и экспериментальных внешних характеристик.

6. ОСОБЕННОСТИ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

6.1 Перед началом каждого опыта все регулировочные и нагрузочные сопротивления должны быть выставлены в исходное состояние.

6.2 Частоту вращения двигателя поддерживать постоянной регулированием добавочного сопротивления Rд в цепи якоря двигателя при Rп =0.

6.3 При снятии характеристики холостого хода для избегания разброса экспериментальных точек ток возбуждения необходимо изменять последовательно в одном направлении. Переключение полярности амперметра в цепи обмотки возбуждения и вольтметра на зажимах обмотки якоря генератора выполнять при iв=0.

7. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ И КОНТРОЛЯ

7.1 Схема испытаний генератора независимого возбуждения, назначение основных коммутационных аппаратов и регулировочных сопротивлений.

7.2 Последовательность и особенности испытаний генератора в режимах холостого хода, нагрузочной, внешней и регулировочной характеристик.

7.3 Качественная зависимость характеристик генератора от величины тока возбуждения, тока нагрузки и выходного напряжения.

7.4 Назначение характеристического треугольника, способы его построения использование характеристического треугольника для построения характеристик генератора.

7.5 Причина возникновения остаточного напряжения.

Работа №1-2 ИСПЫТАНИЯ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА ПАРАЛЛЕЛЬНОГО И СМЕШАННОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ.

Номинальные данные:

Генератора: тип П-32; U_H= 120 B; I_H­=1 A; P­_H=600 Bт; U_Щ=2B;

ω_н=160 paд/c; Ra=2 Oм; Rc=2.5 Oм

Д вигателя: тип П-32;

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ХОЛОСТОГО ХОДА ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОМ ВОЗБУЖДЕНИИ

Установить и поддерживать постоянной частоту вращения двигателя ω=ω_н, Ipa3=0.

Изменять ток возбуждения генератора i_в от наибольшего значения i_в=i_внб, при котором U=1,25÷1,3U_н, до i_в=0 и обратно от i_в=0 до i_в=i_внб.

Измерять напряжение U, ток возбуждения i_в. Измерения произвести при 6 – 7 значениях тока i_в при каждом направлении изменения. Результаты измерений занести в таблицу 1.1. По результатам измерений на рис. 1.1 построить характеристику холостого хода U=f(i_в). На рис. 1.1 построить среднюю ветвь характеристики холостого хода и определить по ней ток возбуждения i_в=i_во, соответствующий в режиме холостого хода U=U_н и остаточное напряжение U_ост.

2. Внешняя характеристика при параллельном возбуждении

Установить и поддерживать постоянными частоту вращения двигателя ω=ω_н и сопротивление цепи возбуждения генератора, подобрав его так, чтобы при токе нагрузки I=I_н напряжение на зажимах обмотки якоря U=U_н.

Изменять нагрузочное сопротивление R_н так, чтобы ток нагрузки менялся от I=1,15÷1,25I_н до I=0.

Измерять напряжение на якоре U, ток нагрузки I, ток возбуждения i_в при 5 – 6 значениях тока I. Результаты измерений занести в таблицу 2.1.

По данным таблицы 2.1 на рис. 2.1 построить и обозначить зависимости U=f(I). Определить и указать значение тока возбуждения i_в=i_вн при U=U_н и I=I_н.

3.РЕГУЛИРОВОЧНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОМ ВОЗБУЖДЕНИИ

Установить и поддерживать постоянной частоту вращения ω=ω_н.

Изменять нагрузочное сопротивление R_н и ток возбуждения так i_в, чтобы при изменении тока нагрузки от I=0 до I=I_н напряжение на зажимах генератора оставалось постоянным и равным U=U_н.

Измерять ток нагрузки I, ток возбуждения i_в и напряжение U при 4-5 значениях тока I. Результаты измерений занести в таблицу 3.1.

По данным таблицы 3.1 на рисунке 3.1 построить регулировочную характеристику i_в=f(I). Определить по рис. 3.1 и указать изменение тока возбуждения ∆i_в′ при изменении тока нагрузки от I=I_н до I=0.

4.НАГРУЗОЧНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОМ ВОЗБУЖДЕНИИ

Установить и поддерживать постоянными частоту вращения двигателя ω=ω_н и ток нагрузки I=I_н.

Изменять нагрузочное сопротивление R_н и ток возбуждения так i_в, чтобы при постоянном токе I=I_н напряжение генератора изменялось от U=1,15÷1,2U_н до 0,2÷0,3U_н.

Измерять напряжение U, ток возбуждения i_в, ток нагрузки I при 4-5 значениях тока I. Результаты измерений занести в таблицу 4.1

По результатам измерений на рис. 4.1 построить и обозначит нагрузочную характеристику U=f(i_в). Указать номинальный ток возбуждения i_в=i_вн.

5. ВНЕШНЯЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИ СМЕШАННОМ ВОЗБУЖДЕНИИ.

Характеристики генератора смешанного возбуждения снимаются при согласном включении последовательной обмотки возбуждения.

Выполнить измерения аналогично указанным в п. 2. Результаты измерений занести в табл. 5. 1. По данным табл. 5.1 на рис. 2.1 построить и обозначить зависимости U =f(I). Определить и указать значение тока возбуждения i_в=i_вн″ при U=U_н и I=I_н.

6.РЕГУЛИРОВОЧНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИ СМЕШАННОМ ВОЗБУЖДЕНИИ

Установить и поддерживать постоянной частоту вращения ω=ω_н.

Выполнить измерения аналогично указанным в п. 3.

Результаты измерений занести в таблицу 6.1. По данным таблицы 6.1 на рисунке 6.1 построить регулировочную характеристику i_в=f(I). Определить по рис. 3.1 и указать изменение тока возбуждения ∆i_в’’ при изменении тока нагрузки от I=I_н до I=0.

7.НАГРУЗОЧНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИ СМЕШАННОМ ВОЗБУЖДЕНИИ

Выполнить измерения аналогично указанным в п. 4. Результаты измерений занести в табл. 6.1. По данным табл. 6.1 на рис. 4.1 построить и обозначить нагрузочную характеристику U=f(i_в). Указать номинальный ток возбуждения i_в=i_вн.

8. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ И ПОСТРОЕНИЯ

8.1 На рис. 1.1 построить приведенную расчетную характеристику холостого хода и по ней для напряжения, численно равного э. д. с. при номинальном режиме определить коэффициент насыщения магнитной цепи k_µ, остаточное напряжение в процентах к номинальному.

8.2 По данным на рис. 2. 1 определить и указать изменение напряжения при параллельном ∆U_н′ и смешанном ∆U_н″ возбуждении и изменении тока нагрузки от I=0 до I=I_н. Сопоставить ∆U_н при различных способах возбуждения.

8.3 На рис. 8.1 построить по данным рис. 1.1 приведенную характеристику холостого хода. Для точек нагрузочных характеристик, соответствующих номинальному напряжению, построить характеристические треугольники, для двигателя с параллельным возбуждением найти величину критического тока возбуждения.

8.4 На рис. 8.2 с помощью характеристических треугольников построить внешнюю характеристику для двигателя с параллельным возбуждением, сюда же по данным таблицы 2.1 нанести снятую внешнюю характеристику. Сравнить полученные результаты.

8.5 На рис. 8.3 с помощью характеристических треугольников построить регулировочную характеристику для двигателя с параллельным возбуждением, сюда же по данным таблицы 3.1 нанести снятую регулировочную характеристику. Сравнить полученные результаты.

8.6 На рис. 8.4 с помощью характеристических треугольников построить внешнюю характеристику для двигателя со смешанным возбуждением, сюда же по данным таблицы 5.1 нанести снятую внешнюю характеристику. Сравнить полученные результаты.

8.7 На рис. 8.5 с помощью характеристических треугольников построить регулировочную характеристику для двигателя со смешанным возбуждением, сюда же по данным таблицы 2.1 нанести снятую регулировочную характеристику. Сравнить полученные результаты.

При построении треугольников учесть, что при параллельном возбуждении , а при смешанном возбуждении . Определить и указать характер и величину реакции якоря в масштабе тока возбуждения при обоих способах возбуждения.

9. ОСОБЕННОСТИ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

9.1 Перед началом каждого опыта все регулировочные и нагрузочные сопротивления должны быть выставлены в исходное состояние.

9.2 Частоту вращения двигателя поддерживать постоянной регулированием добавочного сопротивления R_д в цепи якоря двигателя при R_п =0.

9.3 При снятии характеристики холостого хода для избежания разброса экспериментальных точек ток возбуждения необходимо изменять последовательно в одном направлении.

10. Вопросы для самоподготовки и контроля

10.1 Схема испытаний генератора при параллельном и смешанном возбуждении, назначение коммутационных аппаратов, измерительных приборов, пусковых и регулировочных реостатов.

10.2 Последовательность и особенности испытаний генератора в режимах холостого хода, регулировочной, внешней и нагрузочной характеристик.

10.3 Качественная зависимость характеристик генератора от величины тока возбуждения, тока нагрузки и выходного напряжения и способа возбуждения.

10.4 Определения способа включения последовательной (согласное или встречное) обмотки возбуждения.

РАБОТА №1-3. ИСПЫТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ НЕЗАВИСИМОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

Номинальные данные: тип П-32; UH=180В; РН=1,18 кВт; nн=1500 об/мин.

Вопросы для допуска к работе: