Что такое двигатель постоянного тока с последовательным возбуждением

Что такое двигатель постоянного тока с последовательным возбуждением

Устройство для управления двигателем постоянного тока с последовательным возбуждением

Главная > Контрольная работа >Коммуникации и связь

Расчетно-пояснительная записка предназначена для изучения принципа работы электронного устройства и правильной его эксплуатации, содержит описание принципа действия всего устройства в целом и его составных частей и их расчет (в системе Си).

Данное устройство предназначено для управления двигателем постоянного тока с последовательным возбуждением в контуре следящего привода. Схема устройства представлена на рис. 1.

Алгоритм управления ДПТ:

Uдв=Uвых=15U вх1 + 30U вх2 + 60U вх3

Входное сопротивление по каждому входу не менее 100 кОм

Величина пускового тока 120 А

Величина номинального тока 60 А

Напряжение источника питания Uпит=27 В

Диапазон рабочих температур -40..+40 С

Электронное устройство (ЭУ) имеет защиту от сквозных токов, токов короткого замыкания

Нелинейность регулировочной характеристики не более 5%

Частота модулятора длительности импульсов (МДИ) f =2000 Гц

Принцип действия всего устройства в целом.

Входные сигналы U вх1 , U вх2 , U вх3 , складываются согласно закона управления U вых = 15U вх1 + 30U вх2 + 60U вх3 и усиливаются до уровня, достаточного для управления ДПТ с независимым возбуждением. Для повышения КПД в устройстве применяется импульсный режим работы выходных транзисторов силовой части, который обеспечивается модулятором длительности импульсов. Для упрощения схемы и исключения сквозных токов используется реверс по обмотке возбуждения, что достигается включением схемы выделения модуля и схемы выделения знака. Для повышения быстродействия силовой каскад, реализующий реверс по ОВ, выполнен в виде генератора токов. Для упрощения схемы используется оптронная развязка.

Принципиальная схема устройства представлена на рис. 1.

Информационную часть (DA1-DA4), обеспечивающую сложение входных сигналов с заданными весовыми коэффициентами.

Схема выделения модуля (DA5, DA6), обеспечивающая определения величины управляющего сигнала.

Промежуточный каскад (DA7-DA10), образованный модулятором длительности импульсов с внешней синхронизацией генератором пилообразных колебаний.

Схема выделения знака (DA11-DA13), обеспечивает определение знака управляющего сигнала, для задания направления вращения двигателя.

Силовую часть (ОП1-ОП4, VТ3-VТ9, КТ1-КТ3, DА14, D5-D10), непосредственно осуществляющую управление двигателем постоянного тока по обеим обмоткам.

Характеристика устройств используемых в проектируемой схеме.

Во всех усилительно- преобразующих устройствах схемы используется глубокая отрицательная обратная связь, которая компенсирует разброс их технологических параметров.

Операционный усилитель — усилитель с непосредственными гальваническими связями, с высоким коэффициентом усиления, с малым уровнем собственных шумов, способный устойчиво работать при замкнутой цепи обратной связи. Предназначены для усиления сигнала по напряжению до требуемой величины.

Повторитель — операционный усилитель с глубокой отрицательной обратной связью и с коэффициентом усиления равном единице. Обычно предназначены для согласования входных сопротивлений датчиков сигнала с входом электронного устройства и обеспечения высокой стабильности работы электронного устройства.

Сумматор — устройство, предназначенное для суммирования и усиления электрических сигналов, поступающих с нескольких датчиков

Интегратор — устройство, сигнал на выходе которого пропорционален интегралу от входного сигнала. Включение емкости в цепь обратной связи обуславливает потенциальное заземление инвертирующего входа и, следовательно, разделяет преобразование напряжения в ток от последующего интегрирования.

Компаратор — устройство, производящее сравнение двух сигналов: входного и эталонного с одновременным выделением большего из них. Если в качестве эталонного сигнала используется сигнал нулевого уровня, то такой компаратор называется нуль-органом.

Широтно-импульсный модулятор (ШИМ) — устройство информационной части системы, обеспечивает преобразование аналогового сигнала управления в последовательность прямоугольных импульсов с регулируемым во времени соотношением длительностей устойчивых состояний. ШИМ реализуется за счет сравнения на выходе порогового элемента сигнала управления с периодическим сигналом треугольной формы (пилы).

1. Расчет информационной части.

Расчет повторителей и сумматора.

Повторитель — операционный усилитель с глубокой отрицательной обратной связью и с коэффициентом усиления равном единице. Предназначен для обеспечения требуемого входного сопротивления.

Сумматор — устройство на основе ОУ, служащее для масштабирования сигналов с заданными весовыми коэффициентами.

Примем входные сопротивления повторителей R 1 = R 2 = R 3 = 100кОм. Т.к. повторитель имеет коэффициент усиления равный единице, то сопротивления ОС повторителей также равны R ос =R 4 =R 5 =R 6 =100 кОм.

Минимальное сопротивление нагрузки повторителей 100 кОм R 7 — R 9 )5,1 кОм.

Чтобы колебания сопротивлений усилителя были незначительными, выберем сопротивление нагрузки исходя из уравнений

U вых = 15U вх1 + 30U вх1 + 60U вх3 = K(K 1 U вх1 + K 2 U вх2 + K 3 U вх3 )

Коэффициенты усиления входных сигналов

K=15, K 1 = 1, K 2 = 2, K 3 = 4

R 7 =10 кОм. R 8 =20 кОм, R 9 =40 кОм.

R  = R 9 + R 8 + R 7 = 70 кОм

Исходя из условия равенства проводимостей ,

откуда R 10 = 41,2кОм. Ближайшее – R 10 =43 кОм

Сигнал рассогласования U  , используемый в дальнейшем для расчета схемы выделения модуля и ШИМа. По исходным данным находим

U  max = U п   / K = 27  0,98 / 15 = 1,764В

2.Расчет схем выделения знака и модуля.

2.1 Схема выделения знака.

Исходя из требований к линейности определим абсолютную величину отклонения U  max *5%=0,088В

Схема выделения знака реализуется за счет компараторов (DA12, DA13).

R 38 =R 44 =10 кОм

R ОС =R 39 =R 45 =300кОм

Смещение компаратора и погрешность сравнения должны быть  5%

 = 0,008  треб =0,08/2=0,04В

U СМ =0,008+0,04=0,048В

U ВХ U ВЫХ МАХ =U ПИТ /2=13,5В

Погрешность реальная

 реал = U ВЫХ МАХ *R 38 /(R 39 +R 38 )=0.44В

Необходим дополнительный усилитель с К= реал / треб =11

R 36 =R 13 *K=82.5 кОм.

Отсюда К реал =85/7,5=11,3

U см =0,008*11,3=0,09В для DA12

U см =13,5*R 43 /(R 43 +R 42 ); 150*R 43 =R 43 +R 42

R42 больше R43 раз в десять эдак 

Отсюда R 42 =149*R 43

Пусть R 43 =1кОм, R 42 =149кОм (Подбирается из серии 150кОм-ных резисторов)

Из условия равенства проводимостей считаем R 41 .

Аналогично рассчитываем DA13.

U см =13,5*R 47 /(R 47 +R 48 ); 150*R 47 =R 47 +R 48

R48 больше R47 раз в десять эдак 

Отсюда R 48 =149*R 47

Пусть R 47 =1кОм, R 48 =149кОм (Подбирается из серии 150кОм-ных резисторов)

Из условия равенства проводимостей считаем R 46 .

2.2. Схема выделения модуля.

Из условия равенства проводимостей, находим R 15 и R 19 .

3. Расчет промежуточного каскада.

3.1.1. Расчет сумматора DA 9 и компаратора DA 10.

Читать еще:  Ваз 21114 датчик температуры двигателя

Сигнал рассогласования U  , проходя через схему выделения модуля, получает вид: |U  |. Сигнал пилообразной формы и сигнал со СВМ складываются на сумматоре DA9.

Компаратор — устройство с положительной ОС на основе ОУ предназначенное для сравнения входного сигнала с эталонным и, одновременно, выделяющее больший из них. ОС вводится для стабилизации порога срабатывания.

Примем R 30 =5,1 кОм, R ос = R 31 =300 кОм,

Амплитуда пилы должна лежать в пределе 10% U ВЫХ MAX (1,35В) Пусть U пилы =1,14В – для обеспечения минимального количества каскадов.

Требуемая погрешность сравнения компаратора определяется как 5% от U пилы .

— дополнительный коэффициент усиления МДИ.

R21=10кОм. Необходимое дополнительное усиление реализуется за счет соотношения сопротивлений R22=1,3R21=13 кОм, R28=4 R22=52кОм

Из равенства проводимостей находим R29

U см =К доп (U пилы + U  MAX 5%)=1.228 4=4.912В

Rэкв= R34/2.8; R33+Rэкв=5.1кОм

Rэкв=4,1кОм => R34=11.48 кОм Берем R34=12кОм.

Генератор пилообразных колебаний служит для формирования пилообразных колебаний с заданной частотой и амплитудой.

ГПК состоит из нуль-органа DA6 и интегратора DA7.

Нуль-орган — это компаратор, использующий в качестве эталонного сигнала сигнал нулевого уровня.

Интегратор — устройство сигнал на выходе которого пропорционален интегралу от входного сигнала.

Исходными данными для расчета ГПК являются U пилы = 1,14В и частота следования импульсов f = 2000 Гц.

Принимаем R 26’ = 20 кОм

Частота на выходе ГПК :

74,0110 -9  74 нФ

270=1,14 R25 + 22.8

R25=247.2/1.14=216.8 кОм  220 кОм

R 27’ из условия проводимостей:

R23=R24, отсюда R22=R23/2 => R23=R22 2=26кОм27кОм.

3.2 Расчет усилителя мощности промежуточного каскада.

Исходные данные для расчета.

Входной ток оптронов ОП1-ОП4 I оп =60мА. Напряжение питания U п =27В.

Исходя из этого, выбираем транзисторы управления оптронами VT1 — КТ3102Б и VT2 — КТ361Д.

Так как далее усилители мощности для пар ОП1, ОП2 и ОП3, ОП4 одинаковы — произведем расчет для одной из них — ОП1, ОП2

Рассчитываем сопротивление R51:

4. Расчет силовой части.

4.1 Выбор транзисторов.

Транзисторы выбираются исходя из значения максимального напряжения и тока поступающих на них. Транзистор должен выдерживать напряжение равное 2U пит = 54В

Сигнал, поступающий с компаратора преобразуется в последовательность импульсов изменяемой длительности. Для управления двигателем по обмотке якоря используются транзисторы марки КТ 819 В.

Так как в силовом каскаде нужно придерживаться строгого значения КПД транзисторы запараллеливаются.

3.1.1 Расчет составного транзистора.

U п = 27 В;  = 0,99; I m = 30 А; I n = 10 А

Отбор транзисторов по максимальному напряжению.

U кп  272 = 54 В

Выбираем транзистор КТ819В .

3.1.2 Определение количества транзисторов ( по максимальному току)

n — количество транзисторов в силовом ключе

I m — максимальный ток

I ni — коллекторный ток одного транзистора из группы

3.1.3 Напряжение коллектор-эмитер в режиме насыщения = 0,18 В ( I к =3,33А).

3.1.4 Потребное значение напряжения насыщения :

U кэн  (1-) U п = 270,01 = 0,27 В > имеющегося 0,18В. Имеем КПД = 99,993%.

Рассчитываем сопротивление в эмиттерной цепи КТ819В :

I к = 3,33А, I = 9,85, U = 0,89, R = U/I =0,9Ом

для I к =3,33 =  I бэ = . Общий базовый ток I  бэ = 3I бэ =

Исходя из общего тока базы выберем в качестве питающего транзистора, транзистор КТ817В . Этот транзистор имеет ток коллектора I к = достаточный для запитки базы силовых транзисторов КТ819В и рабочее напряжение до 60В.

Рассчитываем сопротивление в эмиттерной цепи КТ817В :

4.2 Оптопары, диоды.

Оптопары . Исходя из величины тока базы (I базы ) выбираем оптопару АОТ 110А.

Что такое двигатель постоянного тока с последовательным возбуждением

Схема двигателя постоянного тока последовательного возбуждения изображена на рисунке 6-15. Обмотка возбуждения двигателя включена последовательно с якорем, поэтому магнитный поток двигателя изменяется вместе с изменени-. ем нагрузки. Так как ток нагрузки велик, то обмотка возбуждения имеет небольшое число витков, это позволяет несколько упростить конструкцию пускового

реостата по сравнению с реостатом для двигателя параллельного возбуждения.

Скоростную характеристику (рис. 6-16) можно получить на основании уравнения скорости, которая для двигателя последовательного возбуждения имеет вид:

где — сопротивление обмотки возбуждения.

Из рассмотрения характеристики видно, что скорость двигателя сильно зависит от нагрузки. При увеличении нагрузки увеличивается падение напряжения на сопротивлении обмоток при одновременном увеличении магнитного потока, что приводит к значительному уменьшению скорости вращения. Это характерная особенность двигателя последовательного возбуждения. Значительное уменьшение нагрузки приведет к опасному для двигателя увеличению скорости вращения. При нагрузках менее 25% номинальной (и особенно на холостом ходу), когда ток нагрузки и магнитный поток из-за небольшого числа витков в обмотке возбуждения оказывается настолько слабым, что скорость вращения быстро возрастает до недопустимо больших значений (двигатель может «разнести»). По этой причине эти двигатели применяют лишь в тех случаях, когда их соединяют с приводимыми во вращение механизмами непосредственно или через зубчатую передачу. Применение ременной передачи недопустимо, так как ремень может оборваться либо соскочить, двигатель при этом полностью разгрузится.

Регулирование скорости вращения двигателя последовательного возбуждения может осуществляться изменением магнитного потока или изменением питающего напряжения.

Зависимость вращающего момента от тока нагрузки (механическую характеристику) двигателя последовательного возбуждения можно получить, если в формуле вращающего момента (6.13) магнитный поток выразить через ток нагрузки. В отсутствие магнитного насыщения поток пропорционален току возбуждения, а последний для данного двигателя является током нагрузки, т. е.

На графике (см. рис. 6-16) эта характеристика имеет форму параболы. Квадратичная зависимость вращающего момента от тока нагрузки является второй характерной особенностью двигателя последовательного возбуждения, благодаря которой эти двигатели легко переносят большие кратковременные перегрузки и развивают большой пусковой момент.

Рабочие характеристики двигателя приведены на рисунке 6-17.

Из рассмотрения всех характеристик следует, что двигатели последовательного возбуждения можно применять в тех случаях,

когда необходим большой пусковой момент или кратковременные перегрузки; исключена возможность их полной разгрузки. Они оказались незаменимыми как тяговые двигатели на электротранспорте (электровоз, метрополитен, трамвай, троллейбус), в подъемнотранспортных установках (краны и т. д.) и для пуска двигателей внутреннего сгорания (стартеры) в автомобилях и авиации.

Экономичное регулирование скорости вращения в широких пределах осуществляется в случае одновременной работы нескольких двигателей путем различных комбинаций включения двигателей и реостатов. Например, на малых скоростях они включаются последовательно, а на больших — параллельно. Необходимые переключения осуществляются оператором (водителем) поворотом ручки переключателя.

Читать еще:  Двигатель brc форд характеристики

Двигатели последовательного возбуждения

Схема двигателя. Схема двигателя последовательного возбуждения изображена на рис. 1.31. Ток, потребляемый двигателем из сети, протекает по якорю и обмотке возбуждения, соединенной с якорем последовательно. Поэтому I = Iя = Iв.

Также последовательно с якорем включен пусковой реостат Rп, который, как и у двигателя параллельного возбуждения, после выпуска выводится.

Уравнение механической характеристики. Уравнение механической характеристики может быть получено из формулы (1.6). При токах нагрузки, меньших (0,8 – 0,9) Iном, можно считать, что магнитная цепь двигателя не насыщена и магнитный поток Ф пропорционален току I : Ф = kI, где k = const. (При больших токах коэффициент k несколько уменьшается). Заменяя в (1.2) Ф, получаем М = См kI откуда

Iя =

Ф =. (1.10)

Подставим Ф в (1.6):

n = (1.11)

График, соответствующий (1.11), представлен на рис. 1.32 (кривая 1). При изменении момента нагрузки частота вращения двигателя резко изменяется – характеристики подобного типа называются «мягкими». При холостом ходе, когда М » 0, частота вращения двигателя безгранично возрастает и двигатель «идет вразнос».

Регулирование частоты вращения. Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока, как указывалось выше, возможно тремя способами.

Изменение возбуждения можно осуществить включением реостата Rр1 параллельно обмотке возбуждения (см. рис. 1.31) или включением реостата Rр2 параллельно якорю. При включении реостата Rр1 параллельно обмотке возбуждения магнитный поток Ф можно уменьшать от номинального до минимального Фmin. Частота вращения двигателя при этом будет увеличиваться (в формуле (1.11) уменьшается коэффициент k). Механические характеристики, соответствующие этому случаю, показаны на рис. 1.32, кривые 2, 3. При включении реостата параллельно якорю ток в обмотке возбуждения, магнитный поток и коэффициент k увеличиваются, а частота вращения двигателя уменьшается. Механические характеристики для этого случая изображены на рис. 1.32, кривые 4, 5. Однако регулирование вращения реостатом, включенном параллельно якорю, применяется редко, так как потери мощности в реостате и КПД двигателя уменьшается.

Изменение частоты вращения путем изменения сопротивления цепи якоря возможно при включении реостата Rр3 последовательно в цепь якоря (рис. 1.31). Реостат Rр3 увеличивает сопротивление цепи якоря, что ведет к уменьшению частоты вращения относительно естественной характеристики. (В (1.11) вместо Rя надо подставить Rя + Rр3.) Механические характеристики при этом способе регулирования представлены на рис. 1.32, кривые 6, 7. Подобное регулирование используется сравнительно редко из-за больших потерь в регулировочном реостате.

Наконец, регулирование частоты вращения изменением напряжения сети, как и в двигателях параллельного возбуждения, возможно только в сторону уменьшения частоты вращения при питании двигателя от отдельного генератора или управляемого выпрямителя. Механическая характеристика при этом способе регулирования изображена на рис. 1.32, кривая 8. При наличии двух двигателей, работающих на общую нагрузку, они с параллельного соединения могут переключаться на последовательное, напряжение U на каждом двигателе при этом уменьшается вдвое, соответственно уменьшается и частота вращения.

Тормозные режимы двигателя последовательного возбуждения. Режим генераторного торможения с отдачей энергии в сеть в двигателе последовательного возбуждения невозможен, так как получить частоту вращения n>nx не представляется возможным (nх = ).

Режим торможения противовключением можно получить, так же как в двигателе параллельного возбуждения, путем переключения выводов обмотки якоря или обмотки возбуждения.

Исследование двигателя постоянного тока последовательного возбуждения

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

1. Цель работы

Изучить конструктивные особенности двигателя и принцип его работы. Научиться практически определять рабочие характеристики и уметь регулировать частоту вращения двигателя. Объяснять характеристики, полученные в ходе лабораторной работы.

2. Краткие сведения об объекте исследования

Двигатели постоянного тока в основном используются в приводах, требующих регулирования частоты вращения в широком диапазоне. Существенным недостатком двигателей постоянного тока является наличие щеточно-коллекторного устройства, которое снижает надежность двигателя. В зависимости от способа включения обмоток возбуждения и якоря различают следующие типы двигателей постоянного тока: двигатели параллельного возбуждения, двигатели последовательного возбуждения; двигатели смешанного возбуждения.

Пуск двигателей можно осуществлять тремя способами: непосредственным включением, если двигатель малой мощности; включением пускового реостата; снижением питающего напряжения.

В лаборатории пуск осуществляется третьим способом, т. е. изменением питающего напряжения с помощью лабораторного автотрансформатора (ЛАТР). Пуск заканчивается, когда напряжение на двигателе достигнет номинального значения. При этом необходимо следить, чтобы машина не пошла “в разнос”, т. е. не превысила числа оборотов nмах=1,5nн . Снижение оборотов будет при увеличении момента на валу машины.

Способы регулирования частоты вращения двигателей постоянного тока можно получить, анализируя формулу:

(1)

где U подводимое к двигателю напряжение; IR a— падение напряжения в цепи якоря;

Ф — основной магнитный поток на полюс; ce — постоянный коэффициент, зависящий от конструктивных данных двигателя;

. Регулировать частоту вращения можно следующими способами:

изменением напряжения, подводимого к двигателю; изменением сопротивления цепи якоря; изменением магнитного потока.

Для двигателя с последовательным возбуждением первый способ возможен при наличии автономного источника питания, допускающего регулирование напряжения – ЛАТР.

Второй способ регулирования частоты вращения предусматривает введение добавочного сопротивления Rд последовательно в цепь якоря (см. рис. 3). При этом увеличивается падение напряжения I(Ra + Rд) подводимое к якорю напряжение уменьшается, вследствие чего частота вращения двигателя уменьшается.

При третьем способе регулирования параллельно цепи обмотки возбуждения включают шунтирующий реостат Rш, снижая сопротивление которого, увеличивают ток шунта, а ток возбуждения уменьшается на основании первого закона Кирхгофа. Поток Ф — уменьшается, частота вращения при этом будет увеличиваться. Этот способ является экономичным, так как потери в реостате невелики.

Изменение направления вращения двигателя может быть осуществлено путем изменения направления тока либо в обмотке возбуждения, либо в обмотке якоря. Одновременное изменение направления тока и в обмотке якоря, и в обмотке возбуждения, не дает изменения направления вращения якоря двигателя.

В результате взаимодействия токов в проводах обмотки якоря с магнитным полем в воздушном зазоре возникает электромагнитный момент

Читать еще:  Что такое стаканчики в двигателе

, (2)

где см=0,975 се .

При установившихся режимах работы (п=сопst) электромагнитный момент уравновешивает статический момент сопротивления на валу

M = Mс

Мс = М0 + М2 (3)

где М0 — момент, обусловленный механическими и магнитными потерями

М2 — двигателя; полезный момент нагрузки.

Для того, чтобы увеличить ток якоря, увеличивают тормозной момент на валу двигателя, что приводит к снижению частоты вращения, и как следствие, к уменьшению ЭДС якоря Еа и согласно выражению

(4)

ток якоря возрастет. Это вызовет, согласно формулы (2), увеличение момента. Ток якоря будет возрастать до такого значения, при котором момент двигателя станет равным сумме полезного тормозного момента М2 и момента холостого хода М0 (3). Эксплуатационные свойства двигателя определяются его рабочими характеристиками, под которыми понимают зависимости частоты вращения п полезного момента М2 потребляемого тока Ia и коэффициента полезного действия h от полезной мощности Р2 при U=const (рис. 1).

А. Скоростная характеристика.

Для выяснения вида зависимости n = f(P2), которая называется скоростной характеристикой, обратимся к формуле (1). Напряжение U постоянно. Ток возбуждения Iв при последовательном соединении равен току якоря. Последний, при увеличении нагрузки, т. е. момента на валу будет возрастать, что приведёт к уменьшению числии увеличению знаменателя (Ф – возрастает) и частота вращения двигателя будет резко снижаться. Скоростная характеристика является гиперболической. Такие характеристики принято называть мягкими. При значительном увеличении нагрузки, по мере насыщения магнитной цепи, характеристика приобретает более прямолинейный характер.

Необходимо обратить особое внимание на то, что при значительном уменьшении нагрузки и тем более при полном ее сбросе двигатель резко увеличивает частоту вращения (идет «в разнос»). Поэтому двигатель последовательного возбуждения нужно использовать для привода механизмов, которые позволяют создать некоторую нагрузку при пуске и не требуют разгрузки до холостого хода при работе.

Б. Моментная характеристика.

М2 = f (Р2) при U = const

Электромагнитный момент М двигателя определяется по формуле (2). При незначительном насыщении стали Ф º Ia и М = с¢м I2 , т. е. моментная характеристика двигателя последовательного возбуждения представляет собой квадратичную параболу.

По мере увеличения тока якоря наступает насыщение магнитной системы двигателя и увеличение электромагнитного момента замедляется. При большом насыщении стали, когда магнитный поток мало увеличивается, момент двигателя становится почти пропорциональным току якоря.

Двигатели последовательного возбуждения развивают большой начальный пусковой момент и имеют «мягкую» механическую характеристику. Благодаря этим особенностям, двигатели последовательного возбуждения получили широкое применение в качестве тяговых двигателей на электроподвижном составе и в качестве приводных двигателей в подъемных механизмах.

В. КПД двигателя.

h = f ( P2 ) при U=const

Коэффициент полезного действия двигателя постоянного тока определяется по формуле

При изменении режима работы двигателя меняется подводимая мощность P1 и мощность потерь энергии å p поэтому меняется и КПД.

При теоретическом холостом ходе, когда Р2=0, h = 0. При увеличении нагрузки КПД сначала быстро увеличивается до максимального значения, а затем начинает уменьшаться.

Коэффициент полезного действия двигателя достигает максимального значения hmax при такой нагрузке, когда постоянные потери равны переменным потерям.

Механические характеристики двигателя представляют зависимости:

n =f ( M2 ) при U=const и (Ra + Rд ) = const

На рис. 2 изображены механические, токовые и характеристики КПД двигателя последовательного возбуждения, снятые при отсутствии(естественная характеристика) и наличии добавочного сопротивления Rд (искусственная характеристика).

Угол наклона механической характеристики зависит от величины добавочного сопротивления Rд, включенного в цепь якоря. При одном и том же моменте на валу двигателя, чем больше будет добавочное сопротивление, тем меньше будет напряжение на зажимах якоря, тем меньше будет частота вращения двигателя.

Регулировочные характеристики двигателя представляют зависимости:

а) n = f(U) при М2 = const;

б) n = f(Iв ) при U = const и М2 = const.

Первая характеристика дает возможность судить о том, как будет изменяться частота вращения двигателя при изменении напряжения на зажимах якоря и постоянной величине полезного момента на валу двигателя.

Вторая характеристика показывает, как изменится частота вращения двигателя при изменении тока возбуждения или изменения магнитного потока двига

Описание схемы. На рис.3 показана схема, собранная на испытательном стенде. При включении выключателя Рс напряжение попадает на автотрансформатор ЛАТР, который является регулируемым источником питания стенда.

Регулятор “ МАШИНА” изменяет напряжение в пределах ¸ 250 на входе схемы стенда. А регулятор “ ТОРМОЗ ” изменяет напряжение на зажимах катушек тормозного устройства стенда. Он не должен находиться в нулевом положении, т. к. при пуске надо иметь какое-то значение момента, чтобы двигатель не пошёл в разнос ( ток при пуске должен быть в пределах 9 ¸ 11 А). Исходя из конструкции стенда, пуск осуществляется способом изменения напряжения на зажимах двигателя от нуля до номинального.

Переменный ток выпрямляется с помощью диодных выпрямителей: ВУд и ВУт.

3. Содержание работы

1. При исследовании двигателя снять и построить:

1) рабочие характеристики:

I, n, M2, h = f(P2 ) при U=const

2) механические, токовые и КПД характеристики:

n, I, h = f(M2 ) при U=const и Rд =0;

n, I, h = f(M2 ) при U=const и (Ra + Rд) =const.

3) регулировочные характеристики:

а) п = f(U ) при М2 =const ;

б) п = f(Iв ) при U =const и М2 =const .

1. Ознакомиться с конструкцией электродвигателя и электромагнитного тормоза или нагрузочного устройства, записать данные заводского щитка, число главных и добавочных полюсов, способ охлаждения.

2. Разобраться со схемой (рис. 3), определив назначение приборов и аппаратов.

3. Осуществить пуск двигателя. Перед пуском двигателя убедиться, что регулятор «МАШИНА» находится в нулевом положении и введён регулятор электромагнитного тормоза (устройство для измерения вращающего момента).

4. Снять и построить рабочие характеристики двигателя:

I, n, M2, h = f(P2 ) при U=const

Для этого необходимо пустить двигатель в ход, нагрузить его до I = 1.2 Iн и, постепенно разгружая, записать показания приборов в табл. 1, сняв 5 ¸ 6 замеров. Частота вращения двигателя при наименьшей нагрузке не должна превышать 1,5 пн.

Расчет мощности Р1 , Р2 и момента М2 выполнять по следующим формулам:

а) мощность, потребляемая двигателем Р1 = U I ;

б) полезная мощность на валу двигателя P2 = M2 w , где р/с, М2 – Нм ;

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector