Описание исследования характеристик

 

Целью работы является приобретение практических навыков в проведении опытов, получению данных и построении механических и скоростных характеристик электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения для различных режимов работы, а так же

экспериментальное подтверждение теоретических сведений о скоростных и механических характеристиках двигателей постоянного тока (ДПТ) независимого возбуждения.

Скоростная характеристика ДПТ имеет зависимость частоты вращения n от тока в обмотке якоря I_я при неизменном токе возбуждения и номинальном подведённом напряжении.

Уравнение скоростной характеристики n=f(I_я) имеет вид

.                         (2.1)

Механическая характеристика электродвигателя постоянного тока представляет собой зависимость частоты вращения от момента М при неизменном токе возбуждения и номинальном подведённом напряжении.

Уравнение механической характеристики n=f(M) имеет вид:

.                      (2.2)

Здесь C_e=p*N/(60a); C_м=p*N/(2pa) ‑ постоянные коэффициенты;

Ф ‑ основной магнитный поток, Вб.

Следовательно, как это следует из (2.1) и (2.2), скоростная и механическая характеристики электродвигателя независимого возбуждения являются прямыми линиями, наклон которых зависит от величины R_я (рис. 2.1). Поэтому когда в цепи якоря нет добавочных сопротивлений, характеристики двигателя являются наиболее жёсткими. Такие характеристики называют естественными. Если же в цепь якоря ввести дополнительное сопротивление, то наклон скоростной и механической характеристик увеличится. Такие характеристики называют искусственными или реостатными.

Для двигателей постоянного тока независимого возбуждения допустимы следующие режимы работы: а) двигательный; б) режим генераторного торможения с отдачей энергии в сеть; в) режим торможения противовключением; г) режим динамического торможения.

Генераторное торможение наступает при частоте вращения якоря которая больше частототы вращения идеального режима ХХ В этом случае ЭДС якоря Ея становится выше напряжения сети U и ток якоря изменяет направление по отношению к току в двигательном режиме:

.

В связи с изменением направления тока якоря изменяет своё направление электромагнитный момент электродвигателя и становится тормозящим. Характеристики электродвигателя в этом режиме, являясь продолжением характеристик в двигательном режиме, становятся во втором квадранте осей координат (рис. 2.1).

Торможение противовключением соверщается в том случае, когда обмотки электродвигателя включены для одного направления вращения якоря, а под действием каких-либо внешних причин якорь вращается в противоположную сторону. В этом случае момент двигателя становится тормозящим.

Потому как в режиме торможения противовключением вращение якоря совершается в сторону которая противоположна по сравнению с вращением в двигательном режиме, то ЭДС якоря изменяет своё направление и действует в соответствии с приложенным к цепи якоря напряжением:

.

 

Рис. 2.1

Следовательно, ток якоря в режиме торможения противовключением выше чем в двигательном режиме и его необходимо ограничивать. С этой целью в режиме противовключения в цепь якоря вносят добавочное сопротивление.

При применении этого режима для остановки двигателя в момент, когда его скорость станет нулевой, цепь якоря нужно отключить от сети, в противном случае произойдёт реверс.

Характеристики электродвигателя в режиме противовключения находятся в четвёртом квадранте и являются продолжением характеристик в двигательном режиме (рис. 2.1).

Динамическое торможение электродвигателяпроисходит при отключении обмотки якоря от сети и замыкании её на некоторое сопротивление R_т. Обмотка возбуждения при этом остаётся подключенной к сети. Якорь продолжает вращаться за счёт сил инерции, двигатель переходит в режим генератора, но энергия которая вырабатывается при этом, преобразуется в тепловую, выделяемую на R_т и R_я.

В режиме динамического торможения ЭДС якоря не изменяет своего направления по сравнению с двигательным режимом, но потому как напряжение сети равно U=0, то ток якоря, изменив своё направление, действует согласно с ЭДС. В этом режиме ток якоря равен

,

где R_å = R_я + R_т;

.

Из последнего выражения следует, что торможение якоря в этом режиме происходит до полной остановки.

Характеристики электродвигателя в режиме динамического торможения выходят из начала координат и располагаются во втором квадранте (рис. 2.1.).

Перечисленные характеристики пожалуй можно получить с помощью системы машин (рис. 2.2). В данной системе машины М2 и М3 включены в режиме «генератор-двигатель», асинхронный двигатель М4 является гонным для машины М3, исследуемый двигатель М1 является гонным для машины М2. Возбуждение машин постоянного тока регулируется широтно-импульсными преобразователями ШИП-1, ШИП-2, ШИП-3, управляемыми с помощью переменных резисторов R300, R301, R302. Напряжение на якоре двигателя М1 регулируется широтно-импульсным преобразователем ШИП с помощью резистора R201. Питание асинхронного двигателя М4 осуществляется от инвертора, позволяющего изменять частоту (резистор R402) и амплитуду трёхфазного напряжения (резистор R401). Контроль частоты вращения машин М1, М2 осуществляется измерителем ИС1, машин М3, М4 ‑ измерителем ИС2.

 

Описание лабораторно-практического исследования

1.Снять скоростные характеристики ω=f(I_я) ДПТ М1 при I_в = const = 400 mA для U_я=100, 50, 25 В.

2. Выполнить п.2.3.1 при ослабленном магнитном потоке I_в=300, 200 mA.

3. Снять реостатные характеристики М1 при U_я=100 В.

4. Снять зависимость ω = f(I_я) в трёх квадрантах (генераторное торможение, двигательный режим, режим противовключения).

U_я=50 В, I_в=200 mA.

5. Снять характеристику динамического торможения.

6. По результатам измерений предыдущих пунктов построить соответствующие механические характеристики ω=f(M).