Методические указания к лабораторным работам для студентов строительных специальностей всех форм обучения Казань (стр. 6 из 7)

тока изучить на стр. 21.

Цель работы: Ознакомиться с конструкцией и принципом действия генератора постоянного тока с параллельным возбуждением, снять основные характеристики генератора.

План работы

1. Ознакомиться с установкой. Изучить схему (рис.19) и подготовить таблицы для записи данных (таблицы 1, 2, 3).

Рис. 19

2. Снять характеристику холостого хода: Е = ƒ ( I_В ), при I_Н = 0, n = const.

Значение ЭДС (Е) вначале снимается при I_В = 0 (тумблер К_В – разомкнут). Далее тумблер К_В замыкается и, изменяя ток I_В до величины при которой

Е = U_Н, снимаются показания приборов для восходящей ветви кривой (4-5 измерений). Затем при уменьшении I_В снимается нисходящая ветвь кривой (4-5 измерений).

Увеличение и уменьшение тока возбуждения производится с помощью регулировочного устройства (R_РЕГ).

Изменять ток возбуждения в процессе снятия каждой ветви следует плавно в обоих направлениях. Полученные данные записать в таблицу 1.

Таблица 1

№ п/п	Е, ( В )	I_В, ( А )	Примечание
I_Н = 0

На основании опытных данных построить характеристику холостого хода:

Е = ƒ (I_В)

3. Снять внешнюю характеристику генератора для возрастающей нагрузки

U = ƒ (I_Н ), при n = const и I_В = const:

а) возбудить генератор до U_Н при разомкнутой внешней цепи;

б) изменяя нагрузку генератора реостатом от 0 до номинальной величины I_Н,

снять показания приборов (5 измерений) и записать в таблицу 2.

Таблица 2

№ п/п	U, ( В )	I_Н, ( А )	Примечание
I_В = const

По данным опыта построить внешнюю характеристику.

4. Снять регулировочную характеристику:

I_В = ƒ (I_Н), U = const = 120 В

а) возбудить генератор до U_Н при разомкнутой внешней цепи;

б) изменяя силу тока нагрузки генератора от 0 до номинальной величины I_Н последовательным включением тумблеров и поддерживая величину напряжения постоянным регулированием тока в обмотке возбуждения (I_В), снять показания приборов (5 измерений) и записать в таблицу 3.

Таблица 3

№ п/п	I_В, ( А )	I_Н, ( А )	Примечание
U = const

Контрольные вопросы

1. Устройство (см. стр. 21) и принцип действия генератора постоянного тока.

2. Классификация генераторов по способу возбуждения.

3. Объясните назначение коллектора в генераторе.

4. В чем заключается принцип самовозбуждения?

5. Формула ЭДС и уравнение электрического равновесия генератора.

6. Объясните характеристики генераторов.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

ГЕНЕРАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА С НЕЗАВИСИМЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ

Конструкцию и общие сведения о генераторах постоянного тока

изучить на стр. 21

Цель работы: Ознакомиться с конструкцией и принципом действия генератора постоянного тока с независимым возбуждением, снять основные характеристики генератора.

План работы

Ознакомиться с установкой, изучить электрическую схему (рис.20).

Составить таблицы данных (Таблицы 1,2,3).

Рис.20

1. Получить задание у преподавателя и осуществить пуск первичного двигателя.

2. Снять характеристику холостого хода: Е = ƒ ( I_В ), при I_Н = 0, n = const.

Опыт проводится при отключенной нагрузке R_Н. Изменение тока возбуждения I_В от 0 до максимума производится электронным регулятором тока ЭРТ. Полученные данные (5 точек) записать в таблицу 1.

Таблица 1

№ п/п	Е, ( В )	I_В, ( А )	Примечание
I_Н = 0

По данным опыта построить характеристику холостого хода: Е = ƒ (I_В ).

4. Снять внешнюю характеристику генератора при возрастающей нагрузке:

U =ƒ (I_Н ), при n = const, I_В = const:

а) возбудить генератор при помощи ЭРТ до U_Н;

б) изменяя нагрузку генератора от 0 до максимального значения I_Н включением тумблеров, снять показания приборов и записать в таблицу 2.

Таблица 2

№ п/п	U, ( В )	I_Н, ( А )	Примечание
I_В = const

По данным опыта построить внешнюю характеристику U = ƒ(I_Н).

5. Снять регулировочную характеристику:

I_В = ƒ (I_Н), при U_НОМ = const.

а) возбудить генератор до U_НОМ при отключенной нагрузке;

б) изменяя ток нагрузки I_Н при помощи тумблеров, измерить ток возбуждения ( 5 точек ), поддерживая напряжение U_НОМ = const.

Данные записать в таблицу 3.

Таблица 3

№ п/п	I_В, ( А )	I_Н, ( А )	Примечание
U_НОМ = const

По данным опыта построить регулировочную характеристику: I_В =ƒ (I_Н).

Контрольные вопросы

1. Устройство (см. стр. 21) и принцип действия генератора постоянного тока.

2. Классификация генераторов по способу возбуждения.

3. Объясните назначение коллектора в генераторе.

4. Формула для ЭДС и уравнение электрического равновесия генератора.

5. Объясните характеристики генераторов.

ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА.

Общие сведения

Машины постоянного тока, как и все электрические машины, обратимы, т.е. они без существенных конструктивных изменений могут работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя.

В режиме двигателя машина постоянного тока преобразует электрическую энергию постоянного тока в механическую. (Конструкцию двигателя и описание изучить на стр.21).

Принцип действия двигателя постоянного тока напоминает вращение рамки с током в магнитном поле. При включении двигателя в сеть постоянного тока в обеих обмотках возникают токи. При этом в обмотке возбуждения ток возбуждения I_В создает магнитное поле индуктора. Взаимодействие тока якоря с магнитным полем индуктора создает вращающий момент двигателя М_ВР.

М_ВР = с·Ф·I_Я, (1)

где с – постоянный коэффициент;

I_Я– ток якоря;

Ф – магнитный поток.

В проводниках вращающего якоря индуктируется ЭДС:

Е = к·n·Ф, (2)

где n – скорость вращения якоря.

Эта ЭДС ( противо-ЭДС) направлена противоположно напряжению сети, которая уравновешивается противо-ЭДС якоря и падением напряжения на его внутреннем сопротивлении

U = E + I_Я·R_Я (3)

Это состояние называется уравнением электрического равновесия двигателя. Из (3) ток в цепи якоря равен:

(4)

Приведенное уравнение дает возможность объяснить принцип саморегулирования электрических двигателей. При работе двигателя в установившемся режиме момент вращения М_ВР равен тормозному моменту М_ТОР.

М_ВР = М_ТОР (5)

Предположим, что нагрузка двигателя (тормозной момент М_ТОР) увеличилась. При этом скорость вращения двигателя несколько уменьшится, что приведет к уменьшению противо-ЭДС(2). В результате этого ток якоря увеличится согласно (4), а, следовательно, возрастет и вращающийся момент (1). Это увеличение момента будет происходить до тех пор, пока снова не наступит равновесие моментов: М_ТОР = М_ВР при несколько меньшей скорости. В случае уменьшения нагрузки изменение режима двигателя будет происходить в обратном направлении, и равенство моментов наступит при несколько большей скорости. Роль регулятора, устанавливающего соответствие между полезной механической мощностью и потребляемой электрической мощностью, выполняет противо-ЭДС Е.

Пуск двигателя в ход

При пуске двигателя якорь в первый момент неподвижен (n = 0) и учитывая (2) ЭДС якоря Е = к·n·Ф = 0. При этом согласно (4) пусковой ток якоря I_ЯП недопустимо велик, т.к. R_Я мало и определяется как:

. (6)

Поэтому для ограничения пускового тока последовательно в цепь якоря вводится сопротивление пускового реостата R_П, который полностью введен перед запуском двигателя и выводится после разгона двигателя по мере возрастания противо- ЭДС (Е).

(7)

Такой запуск двигателя предохраняет его якорную обмотку от больших пусковых токов I_ЯП и позволяет получить в этом режиме максимальный магнитный поток.

Реверсирование двигателя

Изменение направления вращения двигателя может быть достигнуто изменением тока или в обмотке якоря, или в обмотке возбуждения, т.к, при этом меняется знак вращающего момента. Одновременное изменение направления тока в обоих обмотках направление вращения двигателя не изменяет. Переключение концов обмоток должно производиться только после полной остановки двигателя.