Лабораторна робота № 9 (переробити з Лавренова)

Тема: Дослідження механічних та електромеханічних характеристик двигуна постійного струму змішаного збудження

Мета: Експериментальне визначення механічних і електромеханічних характеристик двигуна постійного струму змішаного збудження. Поглибити теоретичні знання.

Матеріально-технічне оснащення робочого місця: ПК, програма «Matlab 7.0», інструкційна карта

Програма роботи

1. Ознайомитись з обладнанням робочого місця. Записати паспортні дані обладнання.

2. Визначити опори обмоток досліджуваного двигуна і привести їх до розрахункової температури 75 °С.

3. Дослідити залежність Е/п = КФ = f(І_c). За результатами досліджень побудувати графік залежності Е/п = f(І_c) (І_с - струм послідовної обмотки).

4. Використовуючи залежність Е/п = f(І_c), розрахувати і побудувати природну і дві штучні електромеханічні характеристики (для тих значень опору Я_х, при яких проводитимуться дослідження).

5. При постійній напрузі на двигуні дослідити залежності п = f(І_я) та п = f(І_м.н) при різних значеннях Я_х (11; 22 Ом і 44 Ом) у режимах двигуна і рекуперативного гальмування.

6. При тій же схемі вмикання двигуна дослідити залежності п = f(І_я) та п = f(І_м.н) при Я_х = 0 і зменшеному струмі паралельної обмотки збудження (І₃ = 0,6 1_з._н). Струм якоря змінювати від 10 А до 0.

7. При Я_х = 22 Ом зашунтувати обмотку якоря опором (Я_ш = 4 Я_я) і дослідити залежності п = f(І_я) та п = f(І_м.н) У режимі двигуна і генератора.

8. Дослідити характеристики п = f(І_я) та п = f(І_м.н) У режимі противмикання при зміні частоти обертання від 0 до п_н при Я_х = 44 Ом.

9. Дослідити залежності п = f(І_я) та п = f(І_м.н)) У режимі динамічного гальмування.

10. Розрахувати механічні характеристики двигуна п = f(М) у досліджуваних режимах.

11. За результатами розрахунків і досліджень побудувати графічні залежності.

12. Оформити звіт про роботу. Проаналізувати результати розрахунків і досліджень.

Загальні методичні вказівки. Електродвигуни змішаного збудження мають дві обмотки збудження: паралельну (Ш1 — Ш2) і послідовну (С1 — С2). Тому його механічні та електромеханічні характеристики займають проміжне місце між відповідними характеристиками двигунів паралельного і послідовного збудження. Обмотка паралельного збудження, створюючи постійну магніторушійну силу, забезпечує магнітний потік за відсутності струму в колі якоря та послідовній обмотці і, як наслідок, можливість роботи двигуна при холостому ході. Магніторушійна сила послідовної обмотки збільшує магнітний потік двигуна, що сприяє підвищенню пускового моменту, але одночасно спонукає до зниження швидкості обертання при навантаженні. Швидкість двигуна змішаного збудження при зростанні навантаження від холостого ходу спочатку інтенсивно зменшується, а потім спадає полого, майже по прямій, як у двигунів паралельного збудження. Це пояснюється тим, що при великих навантаженнях відбувається насичення магнітної системи машини і магнітний потік практично не змінюється.

Схема вмикання двигуна змішаного збудження показана на рис. 1. У коло якоря вмикається пусковий реостат Я_х, а в коло паралельної обмотки збудження - регулювальний реостат Я3.

Рис. 1. Схема вмикання двигуна постійного струму змішаного збудження при дослідженні механічних і електромеханічних характеристик у режимах двигуна і генератора

 

Опір пускового реостата вибирають так, щоб пускові струм та момент обмежувалися до заданого значення. Значення початкового пускового струму обмежується умовами комутації на якорі і не повинно перевищувати (3 - 4) І_н. Максимальний опір пускового реостата визначається за формулою:

де Кі - кратність пускового моменту; R_Я, R_С - відповідно опір обмотки якоря і послідовної (серієсної) обмотки, Ом.

Величину опору регулювального реостата Н3 вибирають залежно від опору паралельної (шунтової) обмотки двигуна та необхідного діапазону регулювання частоти обертання. Двигуни постійного струму серії 2П допускають збільшення частоти обертання в 3 рази у порівнянні з номінальною, тому опір реостата Н3 повинен бути не менше (2 - 2,5) R_ш.

Аналітичні залежності електромеханічних п = f(І) і механічних п = f(М) характеристик двигунів змішаного збудження описуються рівняннями:

,

 

де U - напруга джерела живлення; І - струм кола якоря; Rд - опір двигуна (якоря, додаткових полюсів і послідовної обмотки); Rх - опір додаткового (пускового) реостата в якірному колі; К - конструктивний коефіцієнт двигуна; Ф - магнітний потік; М - обертальний момент.

Оскільки при зміні навантаження на двигун змінюється і його магнітний потік, то на практиці користування вказаними рівняннями неможливо, бо невідома аналітична залежність магнітного потоку від струму у послідовній обмотці. Тому, при розрахунках користуються природними універсальними характеристиками моменту і швидкості від струму якоря, які наводяться в каталогах.

Наближено без врахування впливу реакції якоря на загальний магнітний потік двигуна електромеханічну характеристику п = f(І) можна розрахувати методом Е/п за рівнянням:

де Uн - номінальна напруга двигуна, В; Е/п_н - відношення е.р.с. якоря; до його номінальної частоти обертання, В/об/хв.

Характеристику намагнічування Е/п_н = КФ = f(І_с) (рис. 2) можна одержати дослідним шляхом.

Частоту обертання двигунів змішаного збудження регулюють такими способами.

1. Вниз від номінальної швидкості:

а) зменшенням напруги, що підводиться до двигуна;

б) введенням опору Кх у коло якоря;

в) шунтуванням якоря.

Рис. 2. Характеристика намагнічування двигуна змішаного збудження

 

2. Вгору від номінальної швидкості - послабленням магнітного потоку шляхом зменшення струму збудження паралельної обмотки.

Двигуни постійного струму змішаного збудження можуть працювати у трьох режимах електричного гальмування:

а) генераторний режим з віддачею енергії в мережу (рекуперативне гальмування);

б) гальмування противмиканням;

в) динамічне гальмування.

При рекуперативному гальмуванні частоту обертання якоря збільшують вище швидкості ідеального холостого ходу. При цьому струм в обмотці якоря і послідовній обмотці збудження змінює свій напрямок. Щоб запобігти розмагнічуючому впливу послідовної обмотки її вимикають або шунтують.

Для гальмування противмиканням змінюють напрямок струму в обмотці якоря. В коло якоря вводять додатковий опір противмикання.

Динамічне гальмування здійснюють, замкнувши обмотку якоря на гальмівний опір. Обмотку послідовного збудження вимикають або закорочують.

Механічні характеристики двигуна змішаного збудження у різних режимах зображено на рис. 3.

Вказівки щодо виконання роботи. Дослідження електромеханічних та механічних характеристик двигуна змішаного збудження проводять методом зворотної роботи (див. рис. 3.1). Струм якоря досліджуваного двигуна М1 вимірюють амперметром РА4 з однобічною шкалою, ввімкненим через перемикач полярності ЗА Струм навантажувальної машини М2 вимірюється амперметром РА1 з двобічною шкалою. Частоту обертання двигуна вимірюють електротахометром ВН. Обертальний момент розраховується за формулою:

Рис. 3. Електромеханічні (механічні) характеристики двигуна постійного струму змішаного збудження у режимах: РД - двигуна; РРГ - рекуперативного гальмування; РГП - гальмування противмиканням; РДГ - динамічного гальмування

 

Характеристику намагнічування Е/п_н = f(Іс), необхідну для розрахунку електромеханічної характеристики двигуна, досліджують так. Паралельну обмотку Ш1 — Ш2 приєднують через реостат і амперметр до мережі постійної напруги 220 В (рис. 4), а послідовну обмотку С1 — С2 також через амперметр і реостат приєднують до мережі напругою 24 В так, щоб струм в обмотці можна змінювати від 0 до 2Ін. Обмотку якоря замикають на вольтметр з верхньою межею вимірювання (1,3 - 1,5) U н. Через обмотку паралельного збудження пропускають номінальний струм. Якір досліджуваного двигуна обертають машиною М2 з постійною частотою (п = п_н). Змінюючи струм у послідовній обмотці від 0 до 1,5Ін, досліджують залежність е.р.с. якоря від струму За результатами досліджень розраховують і будують характеристику намагнічування Е/п_н = f(Іс). Потім за формулою розраховують природну і штучні характеристики.

Дослідження електромеханічних та механічних характеристик при різних опорах у колі якоря у двигунному режимі проводять у такій послідовності. При номінальному струмі в обмотках паралельного збудження машин М1 і М2 запускають двигуни М1 і М4. Реостатом Н2 виставляють такий струм збудження машини М3, щоб стрілка вольтметра РУ1 стала на нуль, після чого замикають вимикач ОР3. Виводять опір пускового реостата (Н_х = 0) і, зменшуючи струм збудження машини М3, створюють навантаження двигуна в межах (1,3 - 1,5)Ін. Після цього збільшують збудження

Рис. 4. Схема вмикання двигуна змішаного збудження при дослідженні характеристик намагнічування

 

машини М3 і записують залежності п = f(Ія) та п = f(Ім.н) на природній характеристиці при зростанні швидкості до величини ідеального холостого ходу (струм якоря Ія = 0). Аналогічно досліджують вказані залежності на штучних характеристиках при R_х = 2Rдв; 4Rдв; 8Rдв.

Для дослідження характеристик у режимі генератора обмотку послідовного збудження С1 - С2 вимикають або закорочують і досліди проводять при зміні швидкості вгору від п₀.

Електромеханічну та механічну характеристику двигуна при ослабленому магнітному полі досліджують так, як і природну. При цьому послідовна обмотка повинна бути розшунтована, а реостат у колі якоря виведений.

Для одержання низьких частот обертання і жорстких характеристик у коло двигуна М1 послідовно вмикають опір Я_х та паралельно обмотці якоря опір Яш. Для створення навантаження на двигун струм збудження машини М3 зменшують майже до нуля, а потім поступово збільшують його, переводячи двигун у генераторний режим. Струм у шунтовій обмотці повинен бути номінальним.

Обертальний момент розраховують за формулою. Коефіцієнт моменту машини М2 С_м = 1,1 Нм/А, залежність струму холостого ходу від частоти обертання визначається з рівняння:

І о = 0,21 + 0,00014п.

Результати дослідів і розрахунку обертального моменту записують у таблицю:

Напруга на двигуні V, В

Струм збудження двигуна Із, А

Опір Ях, Ом

Частота обертанняп,об/хв

Струм якоря двигунаІЯ, А

Струм навантажу вальної машини Інм, А

Обертальний моментМ,Н м

Режим роботи

 

Лабораторна робота № 9 (переробити з Лавренова)

Робота зі списками в Microsoft Excel 2000.

Хід роботи

1. Запустіть табличний процесор Microsoft Excel і створіть (або відкрийте) документ kafedry.xls. Першому аркушу дайте назву Зарплата.

2. Введіть дані за зразком:

3. Заповніть таблицю двадцятьма записами з довільними записами, виходячи з того, що на факультеті чотири кафедри: ЕТ – економічної теорії, ЕК – економічної кібернетики, М – менеджменту, BO – бухгалтерського обліку.

4.Закріпіть рядок категорій та стовпчик Прізвище.

Задайте команду Окно®Разделить перемістіть курсором так як потрібно і дайте команду Окно®Закрепить. Або одразу розмістіть курсор в комірку В3 і дайте команду Окно®Закрепить.

5. Начисліть всім працівникам премію в розмірі 10% відносно Зарплати.

Додайте перед першим стовпчиком ще один. В комірку L2 внесіть слово Премія, в комірку M2 – Всього, а комірку M1 – 10%. В стовпчиках L та М знайдіть розміри премій та загальну зарплату працівників.

6. Скопіюйте всі дані на новий аркуш і дайте йому назву Список.