1. Ознакомиться с устройством генератора. Записать паспортные данные исследуемого генератора.
2. С помощью лампы и источника тока отыскать на клеммном щитке генератора клеммы якорной цепи, параллельной и последовательной обмоток возбуждения.
3. Собрать цепь согласно рис. 1. При выборе амперметров следует учесть, что ток в параллельной обмотке возбуждения не превышает 1А, а ток в цепи нагрузки будет достигать номинального значения, указанного в паспорте генератора.
4. Пустить в ход первичный двигатель, возбудить генератор и, не включая нагрузки, снять характеристику холостого хода. Первую точку рекомендуется
снять при отключенной параллельной обмотке, т. е. при Iвозб. = 0.
Результаты записать в таблицу 1.
Таблица 1
Iвозб., mA | ||||||
Е, В |
По данным таблицы 1 построить характеристику холостого хода генератора: Е = f (Iвозб.).
5. Снять внешние характеристики генератора в трех случаях:
а) при отключении последовательной обмотки возбуждения (провод от Д 2 с клеммы С 1 перенести на С 2);
б) при согласном включении обоих обмоток возбуждения (названный провод с С2 вернуть на С1);
в) при встречном включении обмоток возбуждения (поменять провода на клеммах С1 и С2).
Нагрузка генератора в опытах регулируется числом включенных ламп.
В опытах рекомендуется при выключенной нагрузке (I н = 0) отрегулировать номинальное напряжение. Результаты записать в таблицу 2.
6. По данным таблицы 2 построить в одних осях координат внешние характеристики генератора U = f (Iн) сравнить их.
Таблица 2
№ опытов | Согласное включение обмоток обмоток | Последовательная обмотка отключена | Встречное включение обмоток | |||
Iн,А | U, В | Iн,А | U, В | Iн,А | U, В | |
Содержание отчета
1. Название и цель работы, формулы с пояснениями.
2. Электрическая схема опытной установки.
3. Таблицы с опытными данными.
4. Графики характеристик холостого хода и внешних.
5. Анализ результатов исследований.
Контрольные вопросы.
1. Какое отличие имеется у внешних характеристик генератора параллельного и смешанного возбуждения?
2. Каким образом можно возбудить генератор, если индуктор будет полностью размагничен?
3. Какие переключения можно сделать в цепи генератора смешанного возбуждения, если в результате замены первичного двигателя направление вращения якоря изменится на обратное?
4. Какова роль коллектора в генераторе постоянного тока?
Литература
1. Касаткин А.С. Электротехника. М., Энергия, 1974. Стр. 439-462.
2. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. М.,Высшая школа, 2000.
3. Яцкевич В. В. Электротехника. Минск, Ураджай, 1981.Стр. 139-150.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 18
ИСПЫТАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ
Цель работы
Изучить устройство и схему включение двигателя постоянного тока параллельного возбуждения. Научиться пускать двигатель в ход и регулировать скорость вращения. Провести опыты и построить рабочие характеристики двигателя.
Общие сведения
Работа двигателя постоянного тока основана на взаимодействии тока, протекающего по обмотке якоря, с магнитным полем индуктора. Ток в якорную обмотку из сети поступает через щетки и коллектор. Магнитное поле в двигателе создается при помощи обмотки возбуждения, расположенной на полюсах индуктора. У двигателя параллельного возбуждения эта обмотка включается параллельно якорной обмотке..
Частота вращения якоря двигателя постоянного тока зависит от приложенного напряжения U, тока якоря I я и его сопротивления Rя, а также от магнитного потока Ф и конструктивной постоянной СЕ:
п = (U – Iя Rя ) / СЕФ, (мин -1). (1)
Напряжение в сети обычно сохраняется постоянным и только при необходимости регулирования п в широком диапазоне применяют систему генератор - двигатель (Г-Д). Чаше частоту вращения якоря двигателя параллельного возбуждения регулируют изменением Ф или Iя. С этой целью в цепь обмотки возбуждения включают регулировочный реостат Rвозб (рис.1), при помощи которого можно изменять величину тока возбуждения Iвозб и магнитный поток Ф. Ток якоря можно регулировать введением реостата в цепь якоря, но при этом потери энергии, выделяемой в реостате пропорционально Iя 2Rp, будут значительно больше, чем при регулировании п током возбуждения.
Из формулы (1) видно, что Iвозб и Ф двигателя параллельного возбуждения не зависит от тока якоря. При постоянном Ф изменение будет обусловлено
только изменением падения напряжения в якорной цепи, обладающей небольшим сопротивлением Rя. Поэтому при увеличении нагрузки на валу и соответствующем нарастании тока якоря частота вращения снижается незначительно, т. е. данный двигатель обладает жесткой механической характеристикой.
Ток якоря при работе двигателя равен отношению
Iя = (U – Е) / Rя, (2)
где Е – противо - э. д. с. двигателя.
В момент пуска, когда якорь двигателя еще не вращается, э.д.с. его равна нулю. В это время по якорю протекает наибольший, так называемый пусковой ток, который согласно уравнению (2) равен
Iпуск = U / (Rя + Rnvcк ), (3)
где Rnvcк - сопротивление пускового реостата, включаемого на время пуска последовательно с якорем (рис.1).
Вращающий момент двигателя постоянного тока пропорционален току якоря и магнитному потоку:
М = См Iя Ф, (4)
где См - коэффициент, зависящий от количества полюсов и параметров якорной обмотки.
Для ускорения процесса пуска двигателя необходимо увеличить его крутящий момент путем увеличения магнитного потока. С этой целью перед пуском двигателя сопротивление регулировочного реостата уменьшают до нуля. В этом случае ток возбуждения ограничивается только сопротивлением самой обмотки возбуждения.
Момент сопротивления на валу при испытании двигателя в данной работе создается при помощи тормозного устройства в виде генератора постоянного тока. Момент на валу машины определяется по мощности генератора
P2 ≈ 1,1 · UГ ·IГ ; (Вт) (5)
М = 9,55 P2 / п2 , (Нм) (6)
Мощность, потребляемая двигателем из сети, вычисляется как произведение Р1 = Uс I (Вт).(7)
Коэффициент полезного действия двигателя
η = Р2: Р1 . (8)
Механические свойства двигателя характеризуются так называемым процентным изменением частоты вращения
∆n = 100% (по – п) / по, (9)
где по - частота вращения якоря при холостом ходе,
п - частота вращения якоря при нагрузке двигателя.
Как уже упоминалось выше, двигатель параллельного возбуждения имеет жесткую механическую характеристику, и, следовательно, в отличие от других типов двигателей постоянного тока работает с небольшим процентным изменением частоты вращения.