Мощность двигателя параллельного возбуждения

Двигатели параллельного возбуждения

Естественные скоростная и механическая характеристики

Рассмотрим более подробно характеристики двигателя параллельного возбуждения, которые определяют его рабочие свойства.

Скоростная и механическая характеристики двигателя определяются равенствами (7) и (9), представленными в статье «Общие сведения о двигателях постоянного тока», при U = const и iв = const. При отсутствии дополнительного сопротивления в цепи якоря эти характеристики называются естественными.

Если щетки находятся на геометрической нейтрали, при увеличении Iа поток Фδ несколько уменьшится вследствие действия поперечной реакции якоря. В результате этого скорость n, согласно выражению (7), представленному в статье «Общие сведения о двигателях постоянного тока», будет стремится возрасти. С другой стороны, падение напряжения Rа × Iа вызывает уменьшение скорости. Таким образом, возможны три вида скоростной характеристики, изображенные на рис. 1: 1 – при преобладании влияния Rа × Iа; 2 – при взаимной компенсации влияния Rа × Iа и уменьшения Фδ; 3 – при преобладании влияния уменьшения Фδ.

Ввиду того что изменение Фδ относительно мало, механические характеристики n = f(M) двигателя параллельного возбуждения, определяемые равенством (9), представленным в статье «Общие сведения о двигателях постоянного тока», при U = const и iв = const совпадают по виду с характеристиками n = f(Iа) (рисунок 1). По этой же причине эти характеристики практически прямолинейны.

Рисунок 1. Виды естественных скоростных и механических характеристик двигателя параллельного возбуждения

Характеристики вида 3 (рисунок 1) неприемлемы по условиям устойчивой работы (смотрите статью «Регулирование скорости вращения и устойчивость работы двигателей постоянного тока»). Поэтому двигатели параллельного возбуждения изготавливаются со слегка падающими характеристиками вида 1 (рисунок 1). В современных высокоиспользованных машинах ввиду довольно сильного насыщения зубцов якоря влияние поперечной реакции якоря может быть настолько большим, что получить характеристику вида 1 (рисунок 1) невозможно. Тогда для получения такой характеристики на полюсах помещают слабую последовательную обмотку возбуждения согласного включения, намагничивающая сила которой составляет до 10% от намагничивающей силы параллельной обмотки возбуждения. При этом уменьшение Фδ под воздействием поперечной реакции якоря частично или полностью компенсируется. Такую последовательную обмотку возбуждения называют стабилизирующей, а двигатель с такой обмоткой по-прежнему называется двигателем параллельного возбуждения.

Изменение скорости вращения Δn (рисунок 1) при переходе от холостого хода (Iа = Iа0) к номинальной нагрузке (Iа = Iан) у двигателя параллельного возбуждения при работе на естественной характеристике мало и составляет 2 – 8% от nн. Такие слабо падающие характеристики называются жесткими. Двигатели параллельного возбуждения с жесткими характеристиками применяются в установках, в которых требуется, чтобы скорость вращения при изменении нагрузки сохранялась приблизительно постоянной (металлорежущие станки и прочее).

Рисунок 2. Механические и скоростные характеристики двигателя параллельного возбуждения при разных потоках возбуждения

Регулирование скорости посредством ослабления магнитного потока

Регулирование скорости посредством ослабления магнитного потока производится обычно с помощью реостата в цепи возбуждения Rр.в (смотрите рисунок 1, б в статье «Общие сведения о генераторах постоянного тока» и рисунок 1 в статье «Пуск двигателей постоянного тока»). При отсутствии добавочного сопротивления в цепи якоря (Rра = 0) и U = const характеристики n = f(Iа) и n = f(M), определяемые равенствами (7) и (9), представленными в статье «Общие сведения о двигателях постоянного тока», для разных значений Rр.в, iв или Фδ имеют вид, показанный на рисунке 2. Все характеристики n = f(Iа) сходятся на оси абсцисс (n = 0) в общей точке при весьма большом токе Iа, который, согласно выражению (5), представленному в статье «Общие сведения о двигателях постоянного тока», равен

Читайте также:  Журнал измерения бензиновыми двигателями

Однако механические характеристики n = f(M) пересекают ось абсцисс в разных точках.

Нижняя характеристика на рисунке 2 соответствует номинальному потоку. Значения n при установившемся режиме работы соответствуют точкам пересечения рассматриваемых характеристик с кривой Mст = f(n) для рабочей машины, соединенной с двигателем (жирная штриховая линия на рисунке 2).

Точка холостого хода двигателя (M = M, Iа = Iа0) лежит несколько правее оси ординат на рисунке 2. С увеличением скорости вращения n вследствие увеличения механических потерь M и Iа0 также увеличиваются (тонкая штриховая линия на рисунке 2).

Если в этом режиме с помощью приложенного извне момента вращения начать увеличивать скорость вращения n, то Eа [смотрите выражение (6) в статье «Общие сведения о двигателях постоянного тока»] будет увеличиваться, а Iа и M будут, согласно равенствам (5) и (8), представленным в статье «Общие сведения о двигателях постоянного тока», уменьшаться. При Iа = 0 и M = 0 механические и магнитные потери двигателя покрываются за счет подводимой к валу механической мощности, а при дальнейшем увеличении скорости Iа и M изменят знак и двигатель перейдет в генераторный режим работы (участки характеристик на рисунке 2 левее оси ординат).

Двигатели общего применения допускают по условиям коммутации регулирование скорости ослаблением поля в пределах 1 : 2. Изготавливаются также двигатели с регулированием скорости таким способом в пределах до 1 : 5 или даже 1 : 8, но в этом случае для ограничения максимального напряжения между коллекторными пластинами необходимо увеличить воздушный зазор, регулировать поток по отдельным группам полюсов (смотрите статью «Регулирование скорости вращения и устойчивость работы двигателей постоянного тока») или применить компенсационную обмотку. Стоимость двигателя при этом увеличивается.

Регулирование скорости сопротивлением в цепи якоря, искусственные механическая и скоростная характеристики

Если последовательно в цепь якоря включить добавочное сопротивление Rра (рисунок 3, а), то вместо выражений (7) и (9), представленных в статье «Общие сведения о двигателях постоянного тока», получим

Сопротивление Rра может быть регулируемым и должно быть рассчитано на длительную работу. Цепь возбуждения должна быть включена на напряжение сети.

Рисунок 3. Схема регулирования скорости вращения двигателя параллельного возбуждения с помощью сопротивления в цепи якоря (а) и соответствующие механические и скоростные характеристики (б)

Источник

С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ

Исследование способов регулирования скорости двигателя постоянного тока параллельного возбуждения; снятие рабочих ха­рактеристик двигателя.

При этой необходимо:

— снять механическую характеристику двигателя;

— экспериментально подтвердить возможность регулирования скорос­ти вращения двигателя путем изменения тока возбуждения и измене­ния подводимого напряжения питания.

Читайте также:  Мощный двигатель хендай акцент

2. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Цепи якоря и обмотка возбуждения у двигателя с параллельным возбуждением соединены между собой параллельно (рис.5.1). Обмот­ка возбуждения ОВ двигателя с параллельным возбуждением имеет большое число витков из тонкого провода и, благодаря этому, обла­дает значительным сопротивлением.

В этом случае ток возбуждения IB во много раз меньше тока якоря IЯ (IВ = (0,05-0,01) IЯ), а подводимое напряжение питания U одно и то же.

Следовательно, ток возбуждения IВ такого двигателя не зависит от тока якоря IЯи от нагрузки двигателя (механического момента на валу двигателя).

Двигатели постоянного тока с параллельным возбуждением обла­дает весьма ценными качествами, основными из которых является следующие:

— значительный пусковой момент, позволяющий осуществлять ток двигателя при полной нагрузке;

— жесткая скоростная характеристика, то есть практически постоянная скорость при изменении нагрузки в широких пределах;

— возможность широкого и плавного регулирования скорости.

В тех случаях, когда авиационный электрический привод, где электродвигатель является исполнительным элементом, должен обла­дать указанными качествами, применение двигателей постоянного то­ка с параллельным возбуждением становится весьма желательным (например, в электролебедке вертолета, работающего с внешней подвеской, при выпуске (уборке) шасси, закрылков, интерцепторов, тормозных щитков и т.д.).

Важной характеристикой, позволяющей оценить технические воз­можности электродвигателя, является его механическая характе­ристика, представляющая собой зависимость скорости вращения якоря двигателя n от вращающего момента Мн при постоянном питающем нап­ряжении (U = const):

Ток якоря при работе двигателя равен IЯ= ( U – ЕЯ )/ RЯ.

Так как электродвижущая сила ЕЯЕΦN, то чистота вращения двигателя

Rя— активное сопротивление якорной обмотки (на рис.5.1 обозначена » М «).

Вращающий момент на валу двигателя можно определить по формуле:

,

формулу скорости двигателя можно записать в следующем виде:

.

Если принять, что Ф=const, уравнение скорости можно представить в следующем упрощенном виде: n=А-В·МН, где А и В постоянные коэффициенты, введенные для упрощения записи уравнения для n.

;

Важным качеством электродвигателя является возможность регу­лирования скорости в широком диапазоне. Регулирование скорости вращения якоря двигателя осуществляется тремя способами:

— изменением тока возбуждения IВ;

— изменением подводимого напряжения U;

— изменением сопротивления в цепи якоря двигателя RЯ (измене­нием величины тока в цепи якоря IЯ).

Если изменять напряжение, например, в сторону уменьшения, то характеристики (рис.5.4) будут идти параллельно основной 1, но пойдут, ниже ее (характеристики 2. 4).

Если изменить сопротивление цепи якоря, например, в сторону увеличения (тем самым уменьшить ток в цепи якоря IЯ), характе­ристика становится менее жесткой (рис 5.6).

Исследование способов регулирования скорости вращения якоря двигателя n сводится к тому, чтобы при неизменном моменте на валу двигателя (например МН = М1) изменить один из параметров (IВ или U), который приводит к изменению скорости вращения.

тока возбуждения IВ = Ф, как показано на рис.5.3, за­медляются обороты двигателя). При уменьшении подводимого напряже­ния скорость вращения якоря двигателя уменьшается (рис.5.4). Уве­личение сопротивления IВ цепи якоря двигателя приводит к уменьше­нию скорости вращения n (рис.5.5).

Читайте также:  Двигатель конденсатор 220 380

Большую практическую ценность представляют так называемые рабочие характеристики двигателя, определяющие зависимость IЯ, МН, n от выходной мощности на РМ на валу двигателя IЯ, МН, n = f(РМ).

В зависимости от вида рабочих характеристик осуществляется выбор двигателя для авиационного привода, например, выпуска шасси, закрылков и т.п. Эти характеристики могут быть получены эмпирически (опытным путем), если известна механическая характе­ристика двигателя.

3. ПРОГРАММА И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Изучить схему для исследования двигателя постоянного тока параллельного возбуждения (рис.5.6). Ознакомиться с лабораторным стендом, для чего определить место установки на стенде измери­тельных приборов, пускорегулирующей аппаратуры электродвигателя и электромагнитного тормоза.

2. С помощью автотрансформатора (ЛАТРа) установить напряже­ние 70 В по вольтметру РU1(UДВ).

3. Путем регулировки реостатом R1 установить ток в обмотке возбуждения IВ = 0,4 А.

4. Убедиться визуально на установке и по показанию цифрового указателя числа оборотов о работе двигателя.

5. Снять механическую характеристику двигателя: для его с помощью реостата R2 изменять момент нагрузки двигателя от 0 до 500 г∙см через каждые 100 г∙см.

Данные измерений записать в табл.5.1.

6. Исследовать способы регулирования скорости вращения якоря двигателя при постоянном моменте (МН = 200 г∙см):

— изменением тока возбуждения от 0,4 А до 0,2 А через 0,05 А;

— изменением подводимого напряжения от 70 В до 50 В через каждые 5 В ( ток в обмотке возбуждения при этом поддерживать постоянным IВ = const = 0,4 А с помощью реостата R1).

Данные измерений записать в табл.5.2.

7. Выключить двигатель, обесточить установку.

8. Используя данные измерений в табл.5.1 вычислить полезную (выходную) мощность на валу двигателя по расчетной формуле:

Рассчитать полную потребляемую мощность двигателя из электри­ческой сети:

Определить коэффициент полезного действия (КПД) двигателя:

,

Данные вычислений записать в табл.5.1.

9.По данным проведенных исследований построить на графиках механическую и рабочие характеристики двигателя: n = f(МН); IЯ = f(P2); МН = f(P2); η = f(P2); n = f(P2).

10.Составить отчет о проделанной работе.

4. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

2. Электрическая схема установки.

3. Таблицы с данными измерений и вычислений.

4. Графики механической и рабочих характеристик двигателя.

6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Из каких элементов состоит электродвигатель постоянного тока.

2. Принцип работы электродвигателя постоянного тока.

3. Технические данные электродвигателя,

4. Объяснить порядок исследования двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением по принципиальной схеме лабораторной установки.

5. Почему изменяется скорость вращения двигателя при измене­нии тока якоря IЯ, питающего напряжения U и тока возбуждения IВ?

6. Почему механическую характеристику двигателя называют «жесткой»?

7. Можно ли изменить направление вращения якоря двигателя (осуществить «реверс») и каким образом?

8. Для каких целей применяются такие электродвигатели на воздушных судах?

9. Для чего необходимо знать механическую и рабочие характе­ристики электродвигателей перед их установкой на ВС?

Дата добавления: 2015-04-16 ; просмотров: 14 ; Нарушение авторских прав

Источник

Ответы на популярные вопросы
Adblock
detector