Материал: Методические указания к выполнению лабораторных работ по разделу «Машины постоянного тока». Кононенко К.Е., Волчихин В.И

Рис. 1

На обмотку возбуждения генератора подать переменное напряжение . К клеммам и подключить вольтметр , с помощью специального устройства производить перемещение щёток и найти такое положение, при котором напряжение на зажимах обмотки якоря будет равно нулю. Это соответствует расположению щеток на геометрической нейтрали. Зафиксировать это положение щёток.

3.2. Собрать схему генератора постоянного тока параллельного возбуждения. Клеммы С1 и С2 замкнуть накоротко (рис. 2.).

Рис. 2

В качестве первичного двигателя используется двигатель постоянного тока параллельного возбуждения. Для нагрузки генератора постоянного тока служит реостат со ступенчатым регулированием нагрузки.

3.3. Пуск двигателя.

Перед пуском двигателя необходимо убедиться в том, что сопротивление регулировочного реостата равно нулю.

Пусковой реостат установлен в положение «СТОП», т.е. дополнительное сопротивление в цепи якоря имеет максимальное значение. Пуск двигателя осуществляется линейным пускателем Л1 при нажатии на кнопку «ПУСК». После запуска двигателя медленно (за 3–5 с) поворачиваем ручку реостата из положения СТОП в положение «ХОД».

Частоту вращения двигателя отсчитывается по прибору «n» и регулируется плавным изменением сопротивления (или при необходимости ).

3.4. Снять характеристику холостого хода.

Характеристикой холостого хода называется зависимость напряжения на зажимах обмотки якоря генератора, работающего без нагрузки от тока в обмотке возбуждения при постоянной частоте вращения якоря:

при , .

Напряжение на зажимах обмотки якоря измеряется вольтметром V3. Увеличивая ток в обмотке возбуждения, установить напряжение и произвести первый отсчёт. Плавно уменьшая ток возбуждения только в одном направлении, снять 5–6 точек нисходящей ветви характеристики. Последний отсчёт снять при . Он характеризует поток остаточного намагничивания. Результаты измерений занесены в табл. 1.

Таблица 1

По данным табл. 1 построить характеристику холостого хода, общий ход которой приведен на рис. 3. Объяснить вид полученной кривой.

Рис. 3

Примечание. Если в лабораторной установке в качестве генератора используется двигатель, то при снятии всех характеристик за номинальное напряжение генератора необходимо принять , где  номинальное напряжение исследуемой машины, указанное в паспорте.

3.5. Снять нагрузочную характеристику.

Нагрузочная характеристика представляет собой зависимость напряжения U на зажимах якоря генератора от тока в обмотке возбуждения при постоянной величине тока I:

при ,

Опыт проводить по схеме рис. 2. Возбудить генератор до напряжения , нагрузить его до выбранного значения нагрузочного тока (например, ) при помощи реостата и снять показания приборов. Получить первую точку нагрузочной характеристики. Для получения последующих 4–5 точек нагрузочной характеристики постепенно уменьшать ток возбуждения , поддерживая выбранное значение нагрузочного тока. Результаты измерений занести в табл. 2. По данным опыта построить нагрузочную характеристику, примерный вид которой приведен на рис. 4. Здесь же построена характеристика холостого хода. Объясните вид нагрузочной характеристики и почему она идёт ниже х.х.х.

Таблица 2

Рис. 4

3.6. Снять внешнюю характеристику.

Внешней характеристикой называется зависимость, которая показывает, как изменяется напряжение на зажимах обмотки якоря генератора при изменении нагрузки, если частота вращения якоря и сопротивление цепи возбуждения остаются постоянными:

при ,

Для снятия внешней характеристики необходимо максимально возбудить генератор, т.е. чтобы дополнительное сопротивление в цепи возбуждения было равно нулю . При этом убедиться, что . Это будет первая точка отсчёта. Затем, постепенно нагружая генератор реостатом до номинального тока или близкого к нему, записать 5–6 точек. Данные отсчетов поместить в табл. 3. По данным табл. 3 построить внешнюю характеристику и определить изменение напряжения генератора:

, (1)

где - напряжение при максимальном для данного опыта токе нагрузки.

Таблица 3

Общий вид характеристики показан на рис. 5. Объяснить вид полученной зависимости.

Рис. 5

3.7. Снять регулировочную характеристику.

Регулировочной характеристикой называется зависимость, показывающая, как следует изменить ток в обмотке возбуждения при изменении нагрузки, чтобы при постоянной частоте вращения напряжение на зажимах обмотки якоря оставалось постоянным:

при ,

Чтобы снять регулировочную характеристику, необходимо возбудить генератор до , при разомкнутом выключателе S1 сделать первый отсчет по приборам. Затем увеличивать нагрузку до , поддерживая изменением тока возбуждения, и снять 5–6 показаний. Данные занести в табл. 4.

Таблица 4

По данным табл. 4 построить регулировочную характеристику, примерный вид которой представлен на рис. 6.

Рис. 6

Определить увеличение тока возбуждения, необходимое для поддержания номинального напряжения при переходе от холостого хода к номинальному току нагрузки

, (2)

Объяснить вид регулировочной характеристики.

3.8. Снять внешнюю характеристику генератора смешанного возбуждения.

В цепь якоря включить последовательно обмотку С1С2 (рис. 2).

Снять внешнюю характеристику генератора смешанного возбуждения. В цепь якоря включить последовательно обмотку С1С2 (рис. 2.).

Снять внешние характеристики при согласном и встречном включении обмоток возбуждения генератора Ш1Ш2 и С1С2. Порядок проведения опыта см. в п. 3.6. Проанализировать полученные характеристики и сравнить их с внешней характеристикой генератора параллельного возбуждения.

В заключении отчета необходимо сделать выводы в виде ответов на следующие вопросы:

1. Почему в генераторе постоянного тока щетки должны быть установлены на геометрической нейтрали?

2. Почему с увеличением нагрузки напряжение на зажимах обмотки якоря генератора параллельного возбуждения уменьшается?

3. Почему нагрузочная характеристика расположена ниже х.х.х.?

4. Особенности генератора с самовозбуждением.

5. Сравнение характеристики генератора параллельного и смешанного возбуждения.

Контрольные вопросы для домашней подготовки

1. Классификация генераторов постоянного тока.

2. Устройство и принцип действия генераторов постоянного тока параллельного и смешанного возбуждения, область их применения.

3. Условия самовозбуждения генераторов постоянного тока.

4. Характеристики генератора параллельного возбуждения.

5. Генераторы последовательного возбуждения и их характеристики.

6. Генераторы смешанного возбуждения и их характеристики.

7. Параллельная работа генераторов.

8. Объяснить выбор воздушного зазора в машинах постоянного тока.

9. Реакция якоря в генераторах постоянного тока.

10. Коммутация в генераторах постоянного тока. Способы улучшения коммутации.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Вольдек А.И. Электрические машины / А.И. Вольдек. - Л.: Энергия, 1978. - С. 198 - 220.

2. Брускин Д.Э. Электрические машины / Д.Э. Брускин, А.Е. Зорохович, В.С. Хвостов. - М.: Высшая школа, 1979. Ч. 2. - С. 151 - 160; 217 - 230.

3. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины / А.В. Иванов-Смоленский. - М.: Энергия, 1980. - С. 753 - 760.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

ИСПЫТАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1.1. Изучить принцип действия и устройство двигателей постоянного тока.

1.2. Ознакомиться со способами пуска в ход двигателей постоянного тока и регулированием их частоты вращения.

1.3. Получить экспериментально и проанализировать рабочие характеристики двигателя параллельного возбуждения.

1.4. Получить экспериментально и проанализировать рабочие и механические характеристики двигателя смешанного возбуждения.

1.5. Сравнить характеристики двигателя параллельного возбуждения с аналогичными характеристиками двигателя смешанного возбуждения.

2. Теоретические пояснения

Двигатели постоянного тока находят широкое применение в промышленных, транспортных и других установках, где требуется плавное регулирование частоты вращения в широких пределах.

Для пуска двигателя в ход необходимо:

а) обеспечить необходимую величину пускового момента;

б) предотвратить возникновение чрезмерного пускового тока, опасного для двигателя.

Возможны три способа пуска двигателя в ход:

а) прямой пуск, когда обмотка якоря включается на полное напряжение сети;

б) пуск с помощью пускового реостата, включаемого последовательно в цепь якоря;

в) пуск при пониженном напряжении.

Самым распространенным является пуск с помощью пускового реостата.

Свойства двигателя постоянного тока описываются характеристиками: рабочими, механическими, скоростными.

3. Порядок выполнения работы

3.1. Собрать схему двигателя постоянного тока параллельного возбуждения (С1 и С2 замкнуть накоротко) и нагрузочного генератора (рис. 1). В качестве нагрузочного генератора в работе используется генератор постоянного тока независимого возбуждения.

Рис. 1

3.2. Пустить в ход двигатель постоянного тока параллельного возбуждения. Пуск двигателя осуществляется линейным пускателем Л1. Сопротивление регулировочного реостата в цепи возбуждения равно нулю. Пусковой реостат установлен в положение «СТОП». Медленно (за 3–5 с) поворачивая ручку пускового реостата , устанавливаем ее в положение «ХОД». Частота вращения двигателя отсчитывается по прибору «n». Выключатели S1 в цепи якоря генератора разомкнуты.