Рабочие характеристики. Рабочие характеристики двигателя представляют зависимости подводимой мощности, тока якоря, вращающего момента

Рабочие характеристики двигателя представляют зависимости подводимой мощности, тока якоря, вращающего момента, частоты вращения и КПД от полезной мощности: Р₁, I, М, n, h = f (Р₂) при постоянных напряжении U = U_н = пост. и токе возбуждения i_в = i_вн = пост.

Схема для испытания представлена на рис. 2.2. Снятие рабочих характеристик производится следующим образом:

· Регулировочные рукоятки источника G2 и возбудителя G3 поверните против часовой стрелки до упора.

· Установите сопротивления реостата возбуждения А11 и реостата А13 равными 0 Ом.

· Включите выключатели «СЕТЬ» блока мультиметров Р1 и измерителя мощностей Р2.

· Активизируйте мультиметры блока Р1.

· Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся лампочки.

· Включите выключатель "СЕТЬ" и нажмите кнопку "ВКЛ." источника G2.

· Установите в каждой фазе активной нагрузки А10 величину 100 %.

· Вращая регулировочную рукоятку источника G2, разгоните двигатель до частоты вращения n равной 1500 мин^-1.

· Включите выключатель "СЕТЬ" и кнопку "ВКЛ." возбудителя G3.

· Двигатель при номинальном напряжении нагружается до номинального тока якоря, при этом ток возбуждения регулируется так, чтобы частота вращения была равна номинальной. Ток возбуждения, соответствующий этим условиям, является номинальным i_вн.

· Вращая регулировочную рукоятку возбудителя G3, изменяйте ток якоря Iя двигателя постоянного тока в диапазоне 0…0,6 А и заносите значения тока якоря I_я двигателя, напряжения U_я якорной обмотки двигателя, ток возбуждения i_В двигателя и частоты вращения n в таблицу 2.1.

· По завершении эксперимента сначала у возбудителя G3, а затем у источника G2 поверните регулировочную рукоятку против часовой стрелки до упора, нажмите кнопку "ОТКЛ." и отключите выключатель "СЕТЬ". Отключите источник G1 нажатием на кнопку – гриб.

Таблица 2.1. Рабочие характеристики U =, В, i_в = i_вн =, А.

Опытные данные	Расчетные данные
Iя, А	Uя, В	iВ, А	n, об/мин	Р1, Вт	Р2, Вт	М, н.м	М2, н.м	h, %

При электромеханическом преобразовании энергии в двигателе возникают потери: в стали якоря ‑ на гистерезис и вихревые токи, пропорциональные индукции в квадрате и частоте перемагничивания в степени 1.4.-1.7; в обмотках и щеточном контакте, пропорциональные квадратам токов и сопротивлениям; механические – в подшипниках, при трении щеток о коллектор, вентиляционные. Потери в стали и механические не зависят от тока нагрузки и определяются в режиме холостого хода. Электрические потери в цепи якоря зависят от квадрата тока нагрузки.

По опытным данным табл. 2.1 и сопротивлению обмотки возбуждения двигателя R_f определяются расчетные значения:

- потребляемой двигателем электрической мощности, с учетом того, что обмотка возбуждения состоит из двух катушек соединенных последовательно и через них протекает ток i_В

, Вт;

- электромагнитного момента двигателя

, H ^. м;

- полезной мощности двигателя

, Вт,

где Р₀ – потери в стали, добавочные и механические в двигателе (могут быть приняты ~ 19 Вт);

- момент на валу двигателя , H ^. м,

при этом М₂ = М – М₀, где М₀ – момент холостого хода;

- коэффициента полезного действия двигателя

, %.

По опытным и расчетным данным строятся для сравнения на одном рисунке рабочие характеристики Р₁, I_а, М, n, h = f (Р₂). Примерный вид рабочих характеристик представлен на рис. 2.4. Зависимость тока якоря от полезной мощности отклоняется от прямой линии в сторону оси ординат из-за возрастания нагрузочных потерь, пропорциональных квадрату этого тока.

Из соотношения следует, что на частоту вращения двигателя параллельного и независимого возбуждения влияют встречно действующие явления: падение напряжения в цепи якоря и размагничивающее действие реакции якоря. Если преобладает влияние размагничивающего действия реакции якоря, то частота вращения при увеличении нагрузки возрастает, и, наоборот, частота вращения двигателя уменьшается, если преобладает влияние падения напряжения (падающаяхарактеристика).

Вращающий момент растет несколько быстрее, чем полезная мощность Р₂, так как при увеличении нагрузки частота вращения двигателя уменьшается.

Кривая h = f (Р₂) имеет характер, типичный для всех электрических машин. Наибольшего значения КПД достигает при такой нагрузке, при которой постоянные потери (потери холостого хода и потери на возбуждение) равны переменным потерям, зависящим от квадрата тока якоря.

2.3. Скоростные характеристики

Скоростной характеристикой является зависимость n = f (I_a) при U = U_н = пост. и i_в = пост. Рекомендуется снятьскоростные характеристики при двух значений тока возбуждения: i_в = 0,75 i_вн и i_в = i_вн.

Схема для испытания представлена на рис. 2.2.

Скоростные характеристики снимаются так же, как и рабочие характеристики. Характеристика при i_в = i_вн может быть построена по данным, полученным при снятии рабочих характеристик (из п. 2.2). Характеристика при i_в = 0,75 i_вн снимается при введенном сопротивлении в цепи возбуждения двигателя постоянного тока. Для этого с помощью реостата А11 подбирается нужное значение тока возбуждения. Данные опыта заносятся в табл. 2.2.

Таблица 2.2. Скоростные характеристики

iв = 0,75 iвн = …, А	Iв = iвн =…, А
Ia, А	n, об/мин	Ia, А	n, об/мин

По опытным данным на одном рисунке построить скоростные характеристики при разных токах возбуждения.

По характеристикам определяется номинальное изменение частоты вращения двигателя при переходе от номинальнойнагрузки к режиму холостого хода при обоих способах возбуждения двигателя. ,

где n₀, n_н – частоты вращения соответственно при холостом ходе и номинальной нагрузке. Для двигателя параллельного возбуждения обычно Dn = 2-8%. Скоростные характеристики для двигателя параллельного возбуждения при разных токах возбуждения показаны на рис. 2.5.