Методические указания и обработка экспериментальных данных

ФЕДЕРАльное агентство по ОБРАЗОВАНИю

Вологодский государственный технический университет

Кафедра управляющих и вычислительных систем

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

Методические указания
по выполнению лабораторных работ

Факультет электроэнергетический

Специальность: 140604 «Электропривод и автоматика промышленных

         установок и технологических комплексов»

Вологда

 2005

УДК 621.313 (076.5)

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ: Методические указания по выполнению лабораторных работ – Вологда: ВоГТУ, 2005. – 35 с.: ил.

Лабораторный практикум содержит три лабораторные работы по исследованию свойств наиболее распространенных электрических машин постоянного и переменного тока в статических режимах. Каждая работа имеет: описание лабораторной установки, выполнение необходимых расчетов, порядок выполнения эксперимента, методические указания, подготовку ответов на поставленные вопросы и требования по оформлению отчета. Методические указания предназначены для студентов специальности 140604, а также могут быть рекомендованы и для других специальностей всех форм обучения.

Утверждено редакционно-издательским советом ВоГТУ

Составитель: Согласов В.И., ст. преподаватель кафедры “Управляющие и вычислительные системы” ВоГТУ

ВВЕДЕНИЕ

Предлагаемые методические указания предназначены для студентов специальности 140604 – “ Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов ” для изучения основных свойств электрических машин, как объектов управления систем автоматического регулирования.

На примере трех лабораторных работ студенты должны:

- изучить основные свойства наиболее распространенных электрических машин постоянного и переменного тока в установившихся режимах;

- знать условные обозначения элементов экспериментальных установок и изображения их в соответствии с ЕСКД;

- уметь собирать схемы, производить типовые расчеты и выбирать приборы и оборудование для исследования электрических машин;

- иметь представление о конструкциях, устройствах и способах управления используемых электродвигателей.

Каждая лабораторная работа выполняется в течение 4-х часов. Допуск к выполнению лабораторных исследований дается после инструктажа по технике безопасности и собеседования с преподавателем по контрольным вопросам к каждой лабораторной работе. Весь подготовленный материал, необходимый для исследований, выполняется в отчете аккуратно, содержание и объем которого изложены в методических указаниях.

Оформление отчета обязательно осуществляется в строгом соответствии с нормативами ЕСКД:

 - расчетная и текстовая части выполняются чернилами или пастой на листах формата 297´210 с использованием единиц системы СИ;

 - электрические принципиальные схемы с необходимыми подписями выполняются карандашом или черной пастой;

 - результаты исследований сводятся в таблицы;

 - даются примеры расчетов одной строки с подстановкой численных значений под каждой таблицей;

 - номера страниц отчета указываются в правом верхнем углу листа;

 - в отчете используется сквозная нумерация рисунков и таблиц.

1. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Цель работы

Цель работы - изучение способов регулирования скорости. Исследование статических рабочих, механических, регулировочных и скоростных характеристик двигателя постоянного тока.

Описание лабораторной установки

Схема установки изображена на рис. 1.1.

А – пусковая станция

Рис. 1.1. Схема лабораторной установки

Электродвигатель М1 подключается к сети через управляемый преобразователь напряжения постоянного тока собранный на автотрансформаторе TV1 и шести диодах VD1…VD6.

Пусковая станция А в лабораторной установке предназначена для подключения якорной цепи машины постоянного тока М1 к сети и ограничения пускового тока.

В качестве нагрузки исследуемого двигателя М1 и для измерения момента на его валу используется электромагнитный тормоз Панасенкова М.А. YB.

Измерение частоты вращения электродвигателя осуществляется при помощи тахогенератора BR и вольтметра PV2, шкала которого проградуирована в об/мин. Измерительные приборы (амперметры и вольтметры) в схеме предназначены для контроля тока и напряжения в электрических цепях исследуемой машины.

Порядок выполнения эксперимента

Измерение активных сопротивлений обмоток якорной цепи и обмотки возбуждения

Сборка принципиальной электрической схемы и пуск электродвигателя на холостом ходу

1.3.3. Снятие естественных рабочих характеристик исследуемой машины постоянного тока с параллельным и смешанным возбуждением ω, М, I_a, P₁, η=f(P₂) при U_ип=U_н - const, i_в=i_вн - const

Здесь ω - угловая скорость вращения, рад/с;

М – вращающий момент на валу, Н·м;

I_a - ток якорной цепи, А;

P₁ - подводимая мощность, Вт;

η - коэффициент полезного действия, %;

P₂ - полезная мощность на валу, Вт;

U_ип - напряжение источника питания, В;

i_в - ток обмотки возбуждения, А.

Переменные величины с индексом “н” являются номинальными.

1.3.4. Снятие естественной механической характеристики двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением ω=f(M) при i_вн - const, U_ип=U_н - const

Снятие искусственных характеристик двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением для трех случаев

а) ω_и=f(M) при i_вн - const, U_ип=U_н - const, R_доб- const.

б) ω_и=f(M) при i_в =0.6i_вн - const, U_ип=U_н - const, R_доб=0.

в) ω_и=f(M) при i_вн - const, U_ип=0.8U_н - const, R_доб=0.

Снятие скоростных характеристик двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением

а) Изменением тока возбуждения ω=f(i_в) при U_ип=U_н - const для 2-х случаев, когда М=0и М=0,5М_н.

Методические указания и обработка экспериментальных данных

1.4.1. Измерение сопротивлений обмоток осуществляется методом
амперметра и вольтметра по схемам, изображенным на рис.1.2 а,б

а)                                                                                      б)

Рис. 1.2. Схема для измерения сопротивлений

При использовании этого способа выбирают приборы класса 0,5 или 1. Расчет сопротивлений обмоток и добавочного сопротивления R_доб осуществляют по выражению:

,                                                        (1.1)

Источник питания постоянного тока, по возможности, выбирается пониженного напряжения. Резистор R_доб выбирается по величинам тока и мощности, не превышающим его паспортных данных. Пределы измерений приборов выбираются с учетом ожидаемых величин напряжения источника питания и тока, протекающего по исследуемой цепи. При измерении сопротивления якорной цепи электродвигателя ток не должен превышать 10 % - 15 % номинальной величины I_н, а обмотка возбуждения должна быть зашунтирована накоротко во избежание в ней индуктированного напряжения в момент включения и отключения источника питания. Здесь имеется в виду следующее, что в переходном режиме при включении или отключении источника питания ротор машины постоянного тока может начать вращаться из-за взаимодействия магнитных потоков остаточного магнетизма сердечника обмотки возбуждения и потока обмотки ротора, возбуждаемого током якорной цепи, если его величина близка к I_н.