Несимметричная активная нагрузка.

Рис. 3. Схема лабораторной установки

4. Порядок выполнения работы

4.1. Собрать схему рис.3 и установить движок ЛАТРа в нулевое положение. После проверки преподавателем установить переключатели пределов измерения амперметра и вольтметра измерительного комплекта К-50 в положение 1А и 150В, соответственно.

4.2. Включить автоматический выключатель А_в и с помощью ЛАТРа установить входное напряжение U = 100 В, контролируя по вольтметру комплекта К-50. Поддерживая напряжение постоянным, установить последовательно три режима работы цепи, соответствующие трём различным значениям емкости С: до резонанса, при резонансе и после резонанса токов. При каждом значении емкости измерить значения мощности Р, тока в неразветвленной части цепи I (приборами комплекта К-50), тока в катушке I_к и тока в батарее конденсаторов (амперметрами A_к и А_с). Результаты измерений занести и табл. 4.

Таблица 4

ИЗМЕРЕНО						ВЫЧИСЛЕНО
C	U	P	I	Iк	Iс	IR	IL	bL	Bc		S
мкф	В	Вт	А	А	А	А	А	См	См	-	ВА
…
…
…

5. Обработка результатов измерения.

5.1. Рассчитать значения величин, указанных в табл. 4:

- активную и индуктивную составляющие тока в катушке

                               ;

где  - угол сдвига фаз между напряжением и током в катушке, определяемый из табл. 2;

- индуктивную и емкостную проводимости цепи

                               ;

где  и  - индуктивное и полное сопротивление катушки, определяемые из табл. 2;

- коэффициент мощности и полную мощность, потребляемую цепью

                               ;

5.2. Проверить соответствие экспериментальных данных теоретическим представлениям о явлении резонанса токов.

6. Содержание отчета:

- название и цель работы, схема лабораторной установки, основные расчетные формулы;

- таблицы с результатами измерений и расчетов;

- три векторные диаграммы токов и напряжения, построенные по данным табл. 4 в одном масштабе, для трех режимов работы цепи: до резонанса при резонансе и после резонанса токов, приняв начальную фазу напряжения .

7. Вопросы к защите:

1. В какой цепи наблюдается явление резонанса токов? Что является его условием и характерными особенностями?

2. Путём изменения каких параметров можно достичь резонанса токов?

3. Можно ли по равенству показаний амперметров A_к и A_c судить о резонансе токов? Ответ обосновать.

4. По показаниям какого прибора в схеме можно судить о наступлении резонанса токов? Ответ обосновать.

5. На основе расчетных формул проанализировать зависимость от емкости:

а) тока в неразветвленной части цели;

б) тока в индуктивной катушке и тока в батарее конденсаторов;

в) коэффициент мощности в цепи.

6. На основе расчетных формул построить примерный вид зависимости от емкости:

а) индуктивной и емкостной проводимостей цепи;

б) полной проводимости цепи;

в) угла сдвига фаз между током в неразветвленной части цепи и входным напряжением;

г) волной мощности, потребляемой цепью.

7. Почему при резонансе ток в неразветвленной части значительно меньше токов в катушке и в батарее конденсаторов?

8. Объяснить построение векторных диаграмм.

9. Где применяется явление резонанса токов?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ ПРИ СОЕДИНЕНИИ НАГРУЗКИ "ЗВЕЗДОЙ"

1 Цель работы.

Изучение режимов работы трёх и четырех проводной трехфазной цепи при соединении нагрузки "звездой".

2. Подготовка к работе.

2.1. Записать название и цель работы, начертить схему установки, подготовить таблицу записать расчетные формулы.

2.2. Изучить порядок выполнения работы.

2.3. Изучить характерные особенности работы трехфазных цепей в. различных режимах.

3 Описание лабораторной установки.

Источником симметричной трехфазной системы эдс в лабораторной установке служит вторичная обмотка трехфазного трансформатора Т_р (рис. 4).

Рис. 4. Схема лабораторной установки.

Первичная обмотка трансформатора подключается к трехфазной сети с помощью выключателя В. Вторичная обмотка (клеммы а, в, с, о) подключаются к генераторным зажимам измерительного комплекта К-50. К нагрузочным зажимам комплекта К-50 подключается нагрузка, соединенная "звездой".

Активной нагрузкой в установке служат резисторы (клеммы а-х, в-у, с-z). В качестве реактивной нагрузки в работе используется индуктивная катушка. Для перехода от трехпроводной к четыре проводной цепи используется выключатель К.

Фазные напряжения, токи и мощности измеряются приборами измерительного комплекта К-50. Амперметр А с пределом измерения 1А предназначен для измерения тока в нейтральном проводе. Вольтметром V₁ с пределом : измерения 150В измеряется линейное напряжение, вольтметром V₂ с пределами измерения 75В (50В) и 25В (15В) измеряется напряжение между нейтралями источника и потребителя.

Таблица 5

4. Порядок выполнения работы

4.1. Симметричная активная нагрузка.

4.1.1. Четырехпроводная цепь.

4.1.1.1. Собрать схему рис. 4 и замкнуть выключатели К, К_а, К_в, К_с (верхнее положение).

4.1.1.2. После проверки схемы преподавателем включить пакетный выключатель В. Используя фазоуказатель комплекта К-50, проверить, что трехфазная система напряжений соответствует прямой последовательности фаз А®В®С.

4.1.1.3. Установить симметричную нагрузку по равенству фазных токов I_a, I_в, I_c, меняя сопротивление резисторов в фазах а, в ,с.

4.1.1.4. Измерить линейное напряжение U_л, фазные напряжения U_а, U_б, U_с и мощности P_а, P_б, P_с. Убедиться в отсутствии тока I_aN в нейтральном проводе. Результаты измерения записать в табл. 5.

4.1.2. Трехпроводная цепь.

4.1.2.1. Разомкнуть выключатель К и убедиться, что в трехпроводной цепи показания приборов остались те же и напряжение между нейтралями U_nN = 0 т.е. при симметричной нагрузке необходимость в нейтральном проводе отсутствует.

Несимметричная активная нагрузка.

4.2.1. Четырехпроводная цепь.

4.2.1.1. Замкнуть выключатель К, и изменяя сопротивление резисторов в фазах а, в, с установить такой режим работы цепи, при котором ток в нейтральном проводе был бы не менее 0,2А.

4.2.1.2. Измерить фазные токи, напряжения и мощности, ток в проводе I_nN и записать в табл. 5. Убедиться: в четырехпроводной цепи фазные напряжения всегда равны между собой и не меняются при изменении нагрузки.

4.2.2. Трехпроводная цепь.

4.2.1.1. Разомкнуть выключатель К и измерить фазные напряжения тока и мощности, напряжение между нейтралями U_nN. Убедиться: в трёхпроводной цепи фазные напряжения не равны между собой и меняются при изменении нагрузки.

4.3. Несимметричная активная нагрузка (холостой ход фазы).

4.3.1. Разомкнуть один из выключателей К_а, К_в, или К_с. При этом одна из фаз нагрузки будет работать в режиме холостого хода. Для четырехпроводной цепи измерять те же величины, что и в п. 4.1.1.

4.4. Не симметричная активно-реактивная нагрузка.

4.4.1. Замкнуть все выключатели. Вместо резистора в одну из фаз включить индуктивную катушку в качестве активно-реактивной нагрузки. Для четырехпроводной цепи измерить значения величин указанных п. 4.1.1.

5. Обработка результатов измерений.

5.1. Рассчитать значения величин, указанных в табл. 5.

Суммарная активная, реактивная и полная мощности

                               ;    ;

где  реактивная мощность фазы с активно-реактивной нагрузкой.

5.2. Построить в масштабе совмещённые векторные диаграммы напряжений и токов для каждого из режимов работы, указанных в табл. 5.

5.2.1. Выбрать масштабы по напряжению m_u и по току m_i.

5.2.2. В масштабе напряжений вычертить равносторонний треугольник линейных напряжений U_ав, U_вс, U_са, и обозначигь его вершины а, в, с (рис. 5).

5.2.3. Из вершин треугольника а, в, с раствором циркуля, равным в масштабе фазным напряжениям U_а, U_вс, U_с сделать засечки. Точка пересечения засечек даст точку n – нейтраль потребителя.

Рис.5 Пример построения векторной диаграммы

Соединив точку n с вершинами треугольника, получим вектора фазных напряжений потребителя (нагрузки) U_а, U_в, U_с.

5.2.4. Провести биссектрисы углов треугольника abc. Точка их пересечения даст точку N – нейтраль источника. Соединив точку N с вершинами треугольника, получим вектора фазных напряжений источника U_а, U_в, U_с. Отрезок N_n является вектором напряжения между нейтралями источника и потребителя.

5.2.5. В случае активной нагрузки в масштабе токов отложить из точки n вектора токов I_а, I_в, I_с вдоль векторов соответствующих разных напряжений.

5.2.6. Для четырехпроводных цепей графически определить вектор тока в нейтральном проводе I_nN.

6. Содержание отчёта:

-название и цель работы, схему лабораторной установки, основные расчётные формулы;

-таблицу с результатами измерений и расчётов;

-шесть совмещенных векторных диаграмм напряжений и. токов для режимов работы, указанных в табл., 5.

7. Вопросы к защите

1. В чем преимущества и недостатки трёх и четырехпроводных цепей?

2. Какова роль нейтрального провода? Почему в него не включают предохранители?

3. К чему приводит короткое замыкание в одной из фаз в трёх и четырсхпроводной цепи?

4. Как аналитически и графически определить напряжение между нейтралями источника и потребителя?

5. Объяснить построение векторных диаграмм для случая

а) симметричной активной нагрузки;

б) несимметричной активной нагрузки ( холостой ход фазы);

в) несимметричной активной нагрузки;

г) несимметричной активно-реактивной нагрузки.

6. Как рассчитать фазные полные сопротивления, токи и углы сдвига фаз между током и напряжением

а) для четырехпроводной цепи?

б) для трёхпроводной цепи?

7. Как рассчитать суммарную активную, реактивную и полную мощности в случае

а).симметричной нагрузки;

б) несимметричной нагрузки.

8. Что называется симметричной системой векторов и симметричной нагрузкой?

9. Где теоретически должны располагаться нейтраль потребителя на векторной диаграмме в режиме холостого хода одной из фаз в трёхпроводной цепи? Каково соотношение между фазными токами в этом случае?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

ОДНОФАЗНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР

1 Цель работы.

Изучение принципа действия, устройства и работы однофазного трансформатора. Определение эксплуатационных параметров трансформатора по опытам холостого хода (ХХ) и короткого замыкания (КЗ).

2. Подготовка к работе.

При полуторке к работе. студенты должны уяснить принцип действия и устройство трансформатора, условия и цель проведения опытов XX и КЗ, разобраться с обозначением трансформатора в электрических схемах, нарисовать рабочие схемы проведения опытов ХХ и КЗ, разобраться с обозначением приборов в схемах, заготовить рабочие таблицы для данных, получаемых в опытах XX, КЗ.

3. Описание лабораторной установки.

На рисунке 6 представлена схема опыта XX, на рисунке 7 -опыта КЗ. Схема, опыта включается при нажатии на кнопки "Пуск" кнопочных постов, обозначенных на стенде "ХХ" или "КЗ". Работа расположена в левой части стенда.

Рис. 6. Схема лабораторной установки. (Опыт холостого хода)

Рис. 7. Схема лабораторной установки. (Опыт короткого замыкания)

Испытуемый трансформатор находится в левой тумбе стенда. В ней же расположены многопредельный ваттметр W и кнопка, шунтирующая амперметр А (надпись на стенде "Шунт"). На вертикальной панели расположен автоматический выключатель В, автотрансформатор АТ (подпись на стенде "Сеть"), кнопочные посты. "Пуск" и "Стоп" включения и отключения той или иной схемы опытов, а также вольтметры и амперметры, включенные в первичную цепь трансформатора.

Автотрансформатор АТ ("Сеть") позволяет плавно менять напряжение на испытуемом трансформаторе Тр. Буквами А-Х обозначены начало и конец обмотки высшего напряжения U_1н = 380В, буквами а-х начало и конец обмотки низшего напряжения U_2н = 133В.

Для измерения тока I в опыте XX включены последовательно два амперметра: А₁ с пределом 5А и А₂ с пределом 1А, зашунтированный кнопкой К_ш. При малых величинах тока I₁₀ (меньше 1А) его измеряют амперметром А₂, размыкая (нажимая) кнопку "шунт" на левой тумбе стенда. При увеличении свыше 1А его определяют по амперметру А₁.

В опыте напряжение подается на трансформатор со стороны обмотки низшего напряжения, в опыте КЗ - со стороны высшего напряжения.

4. Порядок выполнения работы.

4.1. Опыт XX.

Ручка автотрансформатора должна быть в крайнем левом положении (U₁₀=0). Включают выключатель В, затем нажимают кнопку “Пуск” XX. С помощью автотрансформатора "Сеть" плавно поднимают напряжение U₁₀, доводя его в конце опыта до U₁₀ = 1,2U_1н. В диапазоне U₁₀ = (0,5…1,2)U_1н делают 5-7 замеров, причем один из них обязательно при U₁₀ = U_1н. В таблицу 6 заносят показания приборов: вольтметра V₁ в графу U₁₀ , вольтметра V₂ в графу U₂₀ амперметров А₁ или А₂ в графу I₁₀ ваттметра W в графу P₁₀. Индекс "О" показывает, что имеет место холостой ход трансформатора.

Таблица 6

Опытные данные			Расчётные данные
U10	U20	I10	P10	KU
В	В	А	ВТ	-	-

По опытным данным рассчитывают:

- коэффициент трансформации                               ;

- коэффициент мощности в опыте XX        

На основаниях данных опыта строят характеристики холостого хода трансформатора.

4.2. Опыт КЗ.

Проделав опыт XX, обязательно снижают напряжение до нуля и выключают схему ХХ. Затем включают схему опыта КЗ, нажимая кнопку трансформатора "Пуск" КЗ.

С помощью автотрансформатора "Сеть" плавно меняют величину тока первичной обмотки, доведя ее до I_1к = 1,2I_1н. Следует помнить, что опыт КЗ проводится со стороны обмотки высшего напряжения! В интервале изменения тока I_1к от 0,5I_1н до 1,2I_1н делают 5-7 замеров, записывая данные в таблицу 7. Один замер обязательно делают при I_1к = I_1н = 4,2 А. В таблицу 7 заносят данные; I_1к (по амперметру А₁), I_2к (по амперметру А₃), U_к (по вольтметру V₃), Р_к - (по ваттметру W). Индекс "К" показывает, что полученные результаты относятся к опыту КЗ.

Таблица 7

Опытные данные				Расчётные данные
I1к	I2к	Uк	Pк	Kr
А	А	В	ВТ	-	-

По данным КЗ рассчитывают:

- коэффициент трансформации по току    

- коэффициент мощности в опыте              

Для номинального .значения тока  определяют сопротивление обмоток:

                               ;    ;

Сопротивления приводят к рабочей температуре обмоток трансформатора 75° С.

                               ;

где  - температура окружающей среды.

Мощность КЗ, выделяющаяся в обмотках при номинальных токах, также приводятся к рабочей температуре:

На основании данных опыта на одном графике строят характеристики КЗ:

                               ;    ;

4.3. Рассчитывают следующие величины:

- напряжение короткого замыкания в процентах от номинального

где  и - номинальные напряжения и ток обмотки высшего напряжения;

- коэффициент полезного действия трансформатора  для коэффициента нагрузки  и коэффициента мощности нагрузки  косвенным методом по формуле:

где  - мощность потерь XX из таблицы 6 при ;

        - мощность потерь КЗ при номинальном токе, приведенная к 75° С;

        - номинальная полная мощность трансформатора,  =1600 ВА;

падение напряжения в процентах определяют по приблеженной формуле:

где  - активная составляющая .

       - реактивная составляющая .

По данным опытов XX и КЗ, из условия.  определить коэффициент загрузки, при котором кпд будет иметь , значение , и значение . Рассчитывают падение напряжения, задаваясь значениями  от 0 до 1,5 и коэффициента мощности нагрузки  и  строят внешние характеристики трансформатора .

5. Содержание отчета

Отчёт по работе должен содержать:

- схемы опытов, данные испытуемого трансформатора, таблица опытных и расчётных данных;

- расчёт ; ; ;  и ;

- внешние характеристики трансформатора ;

- характеристики ХХ и КЗ/

6. Вопросы к защите

1. Устройство, принцип действия, область применения трансформатора.

2. Что такое коэффициент трансформации, как определяется?

3. Как и с какой целью проводится опыт ХХ?

4. Как изменяется мощность  и на что расходуется?

5. Как изменится ток  и как по этому графику определить номинальное напряжение?

6. Как изменяется  и почему он имеет малое значение?

7. Как и с какой целью проводится опыт КЗ?

8. Как изменяется мощность  и на что она расходуется?

9. Почему  в опыте КЗ остается величиной практически постоянной?

10. Как определяется кпд трансформатора?

11. По чему не применяется метод непосредственной загрузки для определения кпд трансформатора?

12. При каких условиях кпд трансформатора достигает максимума?

13. Что называется напряжением короткого замыкания?

14. Как определить ток аварийного короткого замыкания?

15. Дайте определение падения напряжения в трансформаторе.

16. Что называется приведенным трансформатором?

17. Почему меняется коэффициент трансформации при проведении опытов XX и КЗ?

18. Как изменяется магнитный поток в трансформаторе при изменении нагрузки?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8

ТРЕХФАЗНЫЙ АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

С КОРОТКОЗАМНУТЫМ РОТОРОМ

1. Цель работы

Изучение конструкции трехфазных асинхронных двигателей (АД), знакомство со способами пуска двигателей, снятие механических характеристик при номинальном и пониженном напряжении.

2. Подготовка к работе

Студенту должны знать принцип действия АД, способы пуска АД, вид механических характеристик, должны зарисовать схему лабораторной работы и подготовить таблици для записи данных при снятии характеристик.

3. Описание лабораторной установки

Генератор постоянного тока непосредственно соединен с валом АД и является нагрузочной машиной. Такой метод испытаний называется нагрузкой тарированной машиной, т.к. для генератора известна зависимость его кпд от полезной мощности. Эта зависимость приведена на рис. 8 и в работе применяется для определения полезной мощности и кпд двигателя. Спарка машин АД - ГПТ расположена рядом со стендом.

На рис. 9 приведена схема включения АД.

                   Рис.8

                                                                               Рис.9 Схема лабораторной установки.

В работе испытывается АД с короткозамкнутым ротором, фазные обмотки статора которого рассчитаны на напряжение 220 В. При напряжении сети 220/127В и соединении обмоток статора ''звездой" на каждой обмотке напряжение будет в  раз меньше номинального, поэтому при пуске АД с таким соединением обмоток соответственно изменяется пусковой ток. После разгона двигателя обмотки можно переключить на номинальное напряжение (220 В), соединив их "треугольником" с помощью переключателя П на правой тумбе стенда. На этой же тумбе находится переключатель способа возбуждения ГПТ, маховик реостата возбуждения ГПТ, линейка выключателей нагрузочных сопротивлений ГПТ (надпись "нагрузка") и кнопка, шунтирующая своими контактами амперметр А с пределом 5А в цепи статора АД. На вертикальной панели в правой . части стенда расположены приборы для измерения параметров работы АД и ГПТ" и автоматический выключатель В_д. В схему АД включены приборы:

- вольтметр измеряет линейное напряжение сети ;

- два амперметра А с пределам 5 А и 20 А измеряют ток статора двигателя . Пятиамперный прибор зашунтирован кнопкой Кш, и его показания соответствуют реальному значению тока при размыкании (нажатии) кнопки:

- трехфазный киловаттметр измеряет активную мощность потребляемую АД из сети (Р₁). Он включён через трансформатор тока с коэффициентом трансформации 3, его показания надо умножать на 3. Коэффициент мощности  можно определить по прибору в цепи статора АД, а можно рассчитывать по формуле:

- цифровой тахогенератор измерят частоту вращения АД в оборотах в минуту;

- вольтметр  амперметры А_я и А_в включены в цепи якоря и возбуждения ГПТ и показывают соответственно , , .

Кпд асинхронного двигателя в этой работе определяется следующим образом;

- определяем полезную (выходную) мощность нагрузочной машины, (генератора постоянного тока);

- определяем коэффициент загрузки генератора:

где  - номинальная мощность генератора, которая определяется по его паспортным данным,

- по кривой рис.7 для полученного значения  определяем кпд генератора .

- рассчитываем потребляемую мощность:

Эта мощность будет равна полезной мощность на валу двигателя:

- кпд двигателя определяется как отношение полезной мощности на валу двигателя к активной мощности , потребляемой АД из сети:

Момент, развиваемый двигателем, определяется из выражения:

где  - частота вращения двигателя, об/мин.

Коэффициент мощности АД рассчитывается по формуле:

где         - мощность, потребляемая из сети,

, - напряжение и ток обмотки статора.

4. Порядок выполнения работы.

Увеличивая нагрузку ГПТ (включая выключатели "нагрузка"), снимают 5...7 точек рабочих характеристик. Заканчивают снятие характеристик при токе =1,1…1,2  где  - номинальный ток двигателя. Данные заносят в таблицу 8.

Таблица 8

N

Данные измерения

Расчетные данные

опыта

В

А

кВт

-

об/мин

В

А

А

ВТ

%

кВт

%

Н×м

%

Скольжение  % определяют по формуле;

где  - синхронная скорость:

где  - частота напряжения сети,  = 50 Гц.

        - число пар полюсов АД, определяющиеся по паспорту двигателя.

По результатам испытаний строят рабочие характеристики:

                               , , , ,

4.2. Механические характеристики.

Эти характеристики снимают как при включении обмоток статора "треугольником'', так я при включений их "звездой", когда напряжение каждой обмотки равно:

Снятие характеристик начинают со значения  (нагрузка отключена). Генератор должен быть включен на независимое возбуждение. Ток  допек иметь наибольшее значение из табл. 8 и не меняться при снятии характеристики. Постепенно увеличивая  (выключая нагрузку), измеряют этот ток и частоту вращения двигателя, занося их в таблицу 9.

Таблица 9

	А
	об/мин
	Н×м

Момент на валу двигателя определяют следующим образом:

- из таблицы 8 рабочих характеристик выбирают значение  , соответствующее максимальному значению тока .

- учитывая что тормозной момент генератора равен:

можно рассчитывать константу:

                               ;

- значение момента в таблице 9 определяем как произведение

По данным опыта на одном графике строят механические характеристики  для способов соединения обмоток статора АД "звездой" и "треугольником".

6. Содержание отчета

Схема включения двигателя, номинальные данные АД и ГПТ, таблицы опытных и расчетных данных, рабочие характеристики и механические характеристики.

6. Вопросы к защите

1. Устройство и принцип действия асинхронного двигателя трёхфазного тока.

2. Как определяется синхронная скорость АД?

3. Как определяется скольжение АД?

4. Пуск в ход АД. Способы пуска.

5. Как производится пуск в ход двигателя переключением обмоток со "звезды" на "треугольник"? Достоинства и недостатки этого способа пуска.

6. Возможен ли пуск в ход АД при обрыве одной из фаз?

7. Способы регулирования скорости АД.

8. Почему сердечники статора и ротора изготовлены из изолированных тонких стальных листов?

9. Чем отличается АД с фазной обмоткой ротора от АД с короткозамкнутой обмоткой?

10. Как определить частоту тока в роторе?

11. Характер изменения тока двигателя при изменении нагрузки на валу. Почему в начальной части характеристики ток  почти не меняется?

12. Как изменяется кпд при изменении на валу? Когда кпд бывает максимальным?

13. Как изменяется коэффициент мощности АД при увеличении нагрузки?

14. Как изменяются момент и скольжение при увеличения нагрузки на валу АД?

15. Почему механические характеристики при "звезде" вдут ниже, чем при "треугольнике"?

16. Почему ток холостого хода АД значительно больше, чем ток холостого хода трансформатора такой же мощности?

17. Как осуществить реверс АД?

18. Как построить механическую характеристику АД по данным каталога?

I9. Что называют "опрокидыванием" двигателя?

20. Как можно повысить  ?

21. Почему частота вращения ротора при М=0, полученная опытным путем, меньше синхронной частоты машины?

22. Какие потери мощности имеются в АД и от чего они зависят?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9

ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

1. Цель работы:

Исследование двигателя постоянного тока (ДПТ) параллельного возбуждения путем снятия его рабочих характеристик, изучение способов регулирования частоты вращения ДПТ путем снятия естественной и искусственной механических характеристик.

2. Подготовка к работе

При подготовке к работе студенты должны уяснить устройство и принцип действия ДПТ, условия снятия и ожидаемый вид рабочих характеристик ДПТ, изучить и зарисовать схему лабораторной установки и заготовить таблицы.

3. Описание лабораторной установки

В работе испытывается двигатель параллельного возбуждения , имеющий небольшую, последовательную (стабилизирующую) обмотку СОВ (Рис 11.).

Напряжение на якоре двигателя регулируется с помощью реостата РР (на стенде обозначен “сеть”) и измеряется вольтметром.

Амперметр  измеряет ток якоря двигателя ( ). Переключатель  позволяет включить в цепь якоря добавочное сопротивление . Частота вращения якоря ДПТ измеряется с помощью тахогенератора , установленного на валу двигателя.

Якорь двигателя вращается в магнитном поле, создаваемом обмоткой возбуждения ШОВ, подключаемой параллельно цепи якоря через амперметр  и регулировочный реостат , обозначенный на стенде "Возбуждение". При запуске двигателя с малой нагрузкой на валу и малым током возбуждения он очень быстро разгоняется выше номинальной скорости - идет "вразнос". Поэтому при пуске следует установить ток возбуждения .

Рис. 11. Схема лабораторной установки

Нагрузкой электродвигателя служит электромагнитный тормоз системы М.А. Панасенкова состоящий из массивного стального диска, жестко закреплённого на валу двигателя и вращающегося в магнитном поле электромагнитов, ток в обмотках которого регулируется реостатом  - (на стенде - "Моментометр").

При вращении диска в поле электромагнитов, в нем возникают вихревые токи, взаимодействующие с этим полем и создающие тормозной момент. Этот момент уравновешивает вращающий момент двигателя и определяется по шкале, расположенной на тормозе. Тормозной момент (нагрузка двигателя) будет увеличиваться при увеличении тока в обмотках тормоза.

Схема управления двигателем смонтирована в средней части стенда. Двигатель с тормозом расположен рядом со стендом.

4. Порядок выполнения работы

4.1. Определение номинального тока возбуждения

Запускают электродвигатель, включив автоматический выключатель , установив рукояткой "Возбуждение" ток возбуждения  и увеличивая рукояткой "Сеть" напряжение до .

Увеличивая ток в цепи тормоза рукояткой "Моментомер", нагружают двигатель до номинального тока в цепи якоря . Поддерживая номинальными напряжение и ток якоря, рукояткой “Возбуждение” устанавливают частоту вращения  об/мин. Ток возбуждения, который установится при номинальном напряжении  номинальном токе якоря  и номинальной частоте вращения , является номинальным, током возбуждения . Эта величина записывается в номинальные данные машины, туда же записывают значение момента  со шкалы тормоза. После этого двигатель разгружают.

4.2. Снятие рабочих характеристик ДПТ.

Рабочие характеристики ДПТ - это зависимость момента ,тока якоря ,кпд  и частоты вращения  от мощности на валу двигателя  Характеристики снимают, поддерживая постоянным значения  и . Первый замер делают при холостом ходе двигателя ( , ). Затем увеличивают нагрузку двигателя до делая 6-8 замеров. Данные заносят в таблицу 13.

Таблица 13

N	Опытные данные			Расчётные данные
	А	Н×м	об/мин	Вт	Вт	%
1 2 …

Кпд определяют методом непосредственной нагрузки:

где  - полезная мощность двигателя,

        - полная мощность двигателя, .

По данным опыта строят рабочие характеристики: , , ,

4.3. Снятие механических характеристик ДПТ

Механическая характеристика двигателя - зависимость частоты вращения от момента . В работе снимаются четыре механические характеристики: естественная (при ,  ) и искусственные при , при  и при .

Естественную характеристику строят по данным из таблицы рабочих характеристик.

Искусственную характеристику при пониженном напряжении снимают следующим образом. При минимальной нагрузке двигателя (М=0) устанавливают напряжение на зажимах якоря (0,5...О,8)  (по указанию преподавателя) и, поддерживая это напряжение и номинальный ток возбуждения , постепенно нагружают двигатель до значения . Делают 6-8 замеров. Данные заносятся в таблицу 14.

Таблица 14

	Н×м
	об/мин

Затем разгружают двигатель, устанавливают напряжение , ток возбуждения снижают до  = (0,9...0,95)  , и поддерживая неизменными эти параметры, снова загружают двигатель до занося данные .в таблицу 14.

Третью искусственную характеристику снимают при номинальном напряжении и

токе возбуждения, но с включенным добавочным сопротивлением в цепи якоря (переключатель  положение 2).

По результатам опытов на одном графике строят естественную и три искусственные механические характеристики.

5. Содержание отчета:

- схема опытов, данные двигателя, таблицы опытных и расчетных данных.

- на одном графике рабочие характеристики;

- на другом графике четыре механические характеристики.

6. Вопросы к защите

1. Устройство и принцип действия ДПТ, назначение коллектора.

2. Классификация ДПТ по способу возбуждения.

3. Назначение пускового реостата.

4. Назначение пускового реостата в цепи возбуждения.

5. Пуск в ход ДПТ, способы пуска.

6. Почему при пуске ДПТ параллельная обмотка возбуждения должна быть включена на полное напряжение?

7. Как исменить вращение ДПТ на обратное?

8. Как осуществляется регулирование частоты вращения ДПТ?