Обработка экспериментальных данных и расчеты

Обработка экспериментальных данных и расчеты выполняются по следующим выражениям:

,                                                (1.3)

где n –угловая частота, об/мин;

ω - угловая скорость, рад/с;

,                                            (1.4)

где P₁ - подведенная мощность, Вт;

 I₁=I_a - ток якорной цепи, А;

 I₂=I_в - ток обмотки возбуждения, А;

 U₁ - напряжение источника постоянного тока, В;

,                                              (1.5)

где P₂ - полезная мощность на валу, Вт;

 M₂ - момент на валу, Н·м;

%,                                                (1.6)

где η – коэффициент полезного действия, %;

P₁ - подведенная мощность, Вт;

P₂ - полезная мощность на валу, Вт.

Для измерения вращающего момента на валу электродвигателя с помощью электромагнитного тормоза Панасенкова М. А. необходимо знать, как им пользоваться. При этом следует заметить, что устройства подобного типа не стандартизированы и не подвергаются квалифицированному метрологическому контролю.

Тормозной момент в устройстве Панасенкова М. А. измеряется маятниковым механизмом, который имеет простую конструкцию и обеспечивает достаточно высокую точность измерения. Механизм состоит из груза 1, закрепленного на рычаге 2 и поворачивающегося вокруг опоры 3, стрелки 4 и шкалы 5. (рис. 1.3). Момент на валу двигателя М1 , приложенный к измерительному устройству, автоматически уравновешивается моментом силы тяжести груза.

При постоянных величинах веса Qи длины рычага l мерой приложенного момента служит синус угла φ,то есть шкаламаятникового измерительного механизма носит синусный характер. Увеличением или уменьшением величины груза Qи длины lможно изменять предел измерения вращающего момента. Для того, чтобы учесть несбалансированность тормозного устройства и вес рычага 2, создающих добавочный момент, направленный согласно или встречно измеряемому моменту, применяется экспериментальная тарировка измерительного механизма, то есть определяется множитель k в формуле (1.7) опытным путем

,                                       (1.7)

где .

При тарировке к измерительному устройству прикладывается ряд известных точно измеренных крутящих моментов, и замечаются синусы углов отклонения стрелки. Затем по выражению (1.7) определяется множитель k и усредняется.

В нашем случае по паспортным данным машины постоянного тока определяем величину номинального момента на валу по выражению:

.                                             (1.8)

Затем эту величину момента M_н устанавливаем экспериментально. Для этого необходимо создать номинальный режим работы электродвигателя. После пуска, когда двигатель М1 разгонится до установившегося значения скорости на холостом ходу, тормозом YB следует плавно увеличить момент на валу до номинальной величины. Номинальная частота вращения при этом устанавливается резистором R1, изменением тока возбуждения в обмотке LM1. Приборы PV1, PA1, PV2 и PA2 в результате должны показывать соответствующие номинальные величины по паспорту U_н, I_ан, n_н, i_вн, а стрелка электромагнитного тормоза YB отклонится на угол φ_н, измеряемый числом делений sin(φ_н) и соответствующий величине номинального момента M_н. Синус угла φ_н определяется по шкале электромагнитного тормоза, как

,                                          (1.9)

где  - цена деления шкалы, о.е./дел;

  N_ш=40 - число маленьких делений шкалы тормоза, дел;

  φ_н - угол, на который отклонится стрелка тормоза, дел.

Множитель k согласно выражения (1.7) в данный момент легко определяется, как

.                                                     (1.10)

Зная величину множителя k тормоза, опытные значения момента определяются по формуле (1.7).

Момент на валу можно также определять и другим способом, зная уравнение машины постоянного тока и основные соотношения между его величинами

,                                     (1.11)

так как

,

то

,                               (1.12)

где C_еФ_н - постоянная величина для i_вн - const;

 R_a=R_я+R_доб - сопротивление якорной цепи.

И окончательно, в силу пропорциональной зависимости между током якоря и моментом на валу, получим следующее выражение:

,                                      (1.13)

где I_ai - ток якорной цепи для различных нагрузок, А;

 i=1, 2, 3 ... – номер точки эксперимента.