Исследование характеристик двигателя постоянного тока с независимым возбуждением
Естественные и искусственные скоростные и механические характеристики при генераторном и двигательном режимах для машины постоянного тока с независимым возбуждением с различными добавочными сопротивлениями. Механические потери при вращении двигателя.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 21.05.2022 |
| Размер файла | 1,0 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра электропривода и автоматизации промышленных установок
Лабораторная работа
«Исследование характеристик двигателя постоянного тока с независимым возбуждением»
по дисциплине «Автоматизированный электропривод нефтегазовой отрасли»
Выполнили студенты гр. ЭМА-93 Алимов Ж.Н., Усмонов Б.И., Тулаганов О.М., Эргашев А.А
Новосибирск 2022
1. Цель работы
Освоить методику экспериментального снятия скоростных и механических характеристик электродвигателей при использовании в качестве нагрузочного устройства электрической машины постоянного тока с независимым возбуждением.
Рассчитать и снять экспериментальным путём естественные и искусственные скоростные и механические характеристики двигателя постоянного тока с независимым возбуждением при неизменном напряжении питающей сети с различными по величине добавочными сопротивлениями в цепи якоря и токами в обмотке возбуждения в нормальной схеме включения, при динамическом торможении и в схеме шунтирования обмотки якоря.
Выяснить влияние на характеристики этих параметров, сопоставить расчётные и экспериментальные характеристики, оценить их жёсткость, сделать выводы по работе.
2. Электрическая схема лабораторной установки
Рис. 1 - Принципиальная электрическая схема лабораторной установки.
3. Технические данные электрических машин
генераторный ток сопротивление двигатель
Испытываемый электродвигатель М3: двигатель постоянного тока типа П-11, смешанного возбуждения (обмотка последовательного возбуждения не используется), 0,3 кВт, 110 В, 4,3 А, 1500 об/мин, режим работы длительный (S1), класс изоляции А,
rя + rдп = (3,84 + 1,26) Ом, rпос = 0,236 Ом, rпар = 300 Ом, Iв.д.ном = 0,367 А.
Нагрузочная машина М4: данные аналогичны п. 3.
Генератор нагрузочного устройства G2: двигатель постоянного тока типа П-22 смешанного возбуждения (обмотка последовательного возбуждения не используется), 1,0 кВт, 220 В, 5,9 А, 1500 об/мин, режим работы длительный (S1), класс изоляции А, КПД = 77%, rя + rдп = (3,32 + 0,85) Ом, rпос = 0,25 Ом, rпар = 712 Ом, Iв.г.ном = 0,31 А.
Асинхронный двигатель М2 (гонный двигатель генератора): тип АО-41-4, ротор короткозамкнутый, 1,7 кВт, 1420 об/мин, соединение обмоток статора Д/Y, 220/380 В, 8,7/3,9 А, cosцн = 0,82, КПД = 81,5%.
Данные генератора G1 и его гонного асинхронного двигателя М1 аналогичны пп. 3.
4. Расчётные формулы
- скоростная характеристика.
- механическая характеристика.
- жёсткость механической характеристики.
M = kФIа - связь тока якоря и момента.
5. Таблицы расчётных данных
Приложены к отчёту.
6. Графики расчётных скоростных и механических характеристик
Приложены к отчёту.
7. Краткое изложение методики экспериментального снятия механических характеристик
На лабораторном стенде собрана схема «а» (рисунок 1), с приборов сняты показания работы испытываемого электродвигателя М3 и нагрузочной машины М4 при их естественной работе, с введением различных добавочных сопротивлений и с изменением тока возбуждения. Далее была собрана схема «б» (рисунок 1), по ней были сняты показания М3 и М4 при их работе в режиме динамического торможения. Затем по схеме «в» (рисунок 1) введено сопротивление шунтирования и также сняты различные показания. После для двигательного режима при номинальной скорости вращения якоря путём опытного снятия данных построена энергетическая диаграмма лабораторной установки.
8. Таблицы опытных данных
Таблица 1 - Механические потери при прямом вращении двигателя.
|
n, об/мин |
250 |
500 |
750 |
1000 |
1250 |
1500 |
|
|
I, А |
0,35 |
0,38 |
0,40 |
0,50 |
0,55 |
0,60 |
|
|
M, Н·м |
0,20 |
0,21 |
0,22 |
0,28 |
0,31 |
0,34 |
Таблица 2 - Механические потери при обратном вращении двигателя.
|
n, об/мин |
1500 |
1250 |
1000 |
750 |
500 |
250 |
|
|
I, А |
0,60 |
0,50 |
0,40 |
0,40 |
0,35 |
0,35 |
|
|
M, Н·м |
0,34 |
0,28 |
0,22 |
0,22 |
0,20 |
0,20 |
Таблица 3 - Естественные скоростные и механические характеристики для генераторного и двигательного режимов.
|
n, об/мин |
1400 |
1425 |
1475 |
1500 |
1525 |
1550 |
|
|
Iнм, А |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
|
|
Mнм, Н·м |
2,8 |
2,24 |
1,68 |
1,11 |
0,56 |
0 |
|
|
Iид, А |
4 |
3,4 |
2,6 |
2 |
1,2 |
0,4 |
|
|
Mид, Н·м |
2,24 |
1,9 |
1,46 |
1,11 |
0,62 |
0,22 |
Таблица 4 - Искусственные скоростные и механические характеристики для генераторного и двигательного режимов с введением добавочного сопротивления Rд = 31 Ом.
|
n, об/мин |
1600 |
1500 |
1400 |
1300 |
1200 |
1100 |
1000 |
800 |
700 |
600 |
|
|
Iнм, А |
0 |
0 |
0,1 |
0,5 |
1,2 |
1,8 |
2,2 |
2,75 |
3,2 |
3,8 |
|
|
Mнм, Н·м |
0 |
0 |
0,06 |
0,28 |
0,67 |
1 |
1,23 |
1,54 |
1,79 |
2,13 |
|
|
Iид, А |
0 |
0,2 |
0,5 |
0,8 |
1,2 |
1,7 |
2 |
2,4 |
2,75 |
3,1 |
|
|
Mид, Н·м |
0 |
0,11 |
0,28 |
0,45 |
0,67 |
0,95 |
1,12 |
1,34 |
1,54 |
1,73 |
Таблица 5 - Искусственные скоростные и механические характеристики для генераторного и двигательного режимов с введением добавочного сопротивления Rд = 12 Ом.
|
n, об/мин |
1600 |
1500 |
1400 |
1300 |
1200 |
1100 |
1000 |
900 |
|
|
Iнм, А |
0 |
0,2 |
1 |
1,8 |
2,8 |
3,6 |
4,5 |
5 |
|
|
Mнм, Н·м |
0 |
0,11 |
0,56 |
1 |
1,54 |
2,02 |
2,52 |
2,8 |
|
|
Iид, А |
0 |
0,6 |
1,2 |
1,8 |
2,4 |
3 |
3,75 |
4 |
|
|
Mид, Н·м |
0 |
0,34 |
0,67 |
1 |
1,34 |
1,68 |
2,1 |
2,24 |
Таблица 6 - Искусственные скоростные и механические характеристики для генераторного и двигательного режимов с изменением тока возбуждения и с введением добавочного сопротивления Rд = 31 Ом (kФ = 0,449).
|
n, об/мин |
1600 |
1500 |
1400 |
1300 |
1200 |
1100 |
1000 |
900 |
750 |
500 |
|
|
Iнм, А |
-0,2 |
0,2 |
0,7 |
1 |
1,6 |
2,1 |
2,4 |
3 |
3,7 |
4,9 |
|
|
Mнм, Н·м |
-0,09 |
0,09 |
0,31 |
0,45 |
0,72 |
0,94 |
1,08 |
1,35 |
1,66 |
2,2 |
|
|
Iид, А |
0,4 |
0,6 |
1 |
1,2 |
1,8 |
2,1 |
2,3 |
2,7 |
3,2 |
4,4 |
|
|
Mид, Н·м |
0,18 |
0,27 |
0,45 |
0,54 |
0,81 |
0,94 |
1,03 |
1,21 |
1,44 |
1,97 |
Таблица 7 - Искусственные скоростные и механические характеристики для генераторного и двигательного режимов с изменением тока возбуждения и с введением добавочного сопротивления Rд = 12 Ом (kФ = 0,449).
|
n, об/мин |
1600 |
1500 |
1400 |
1300 |
1200 |
1100 |
1000 |
|
|
Iнм, А |
-0,2 |
0,8 |
1,6 |
2,1 |
2,9 |
3,8 |
4,6 |
|
|
Mнм, Н·м |
-0,09 |
0,36 |
0,72 |
0,94 |
1,3 |
1,71 |
2,06 |
|
|
Iид, А |
0,3 |
1,1 |
1,75 |
2,1 |
2,75 |
3,4 |
4,2 |
|
|
Mид, Н·м |
0,13 |
0,49 |
0,79 |
0,94 |
1,23 |
1,53 |
1,88 |
Таблица 8 - Искусственные скоростные и механические характеристики для работы электрической машины в режиме динамического торможения с введением добавочного сопротивления Rд = 31 Ом при прямом и обратном направлениях вращения якоря.
|
n, об/мин |
-750 |
-550 |
-350 |
-150 |
0 |
150 |
350 |
500 |
700 |
|
|
Iнм, А |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
-1 |
-2 |
-3 |
-4 |
|
|
Mнм, Н·м |
2,24 |
1,68 |
1,12 |
0,56 |
0 |
-0,56 |
-1,12 |
-1,68 |
-2,24 |
|
|
Iид, А |
2,4 |
2 |
1,1 |
0,5 |
0 |
-0,4 |
-1,1 |
-1,9 |
-2,4 |
|
|
Mид, Н·м |
1,35 |
1,12 |
0,62 |
0,28 |
0 |
-0,22 |
-0,62 |
-1,07 |
-1,35 |
Таблица 9 - Искусственные скоростные и механические характеристики для работы электрической машины в режиме динамического торможения с введением добавочного сопротивления Rд = 12 Ом при прямом и обратном направлениях вращения якоря.
|
n, об/мин |
-350 |
-250 |
-150 |
-50 |
0 |
50 |
150 |
250 |
350 |
|
|
Iнм, А |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
-1 |
-2 |
-3 |
-4 |
|
|
Mнм, Н·м |
2,24 |
1,68 |
1,12 |
0,56 |
0 |
-0,56 |
-1,12 |
-1,68 |
-2,24 |
|
|
Iид, А |
2,4 |
2 |
1,2 |
0,4 |
0 |
-0,4 |
-1,2 |
-2 |
-2,4 |
|
|
Mид, Н·м |
1,35 |
1,12 |
0,67 |
0,22 |
0 |
-0,22 |
-0,67 |
-1,12 |
-1,35 |
Таблица 10 - Искусственные скоростные и механические характеристики для генераторного и двигательного режимов с введением добавочного сопротивления Rд = 31 Ом и шунтирующего сопротивления Rш = 14 Ом.
|
n, об/мин |
1550 |
1400 |
1250 |
1100 |
1000 |
750 |
500 |
|
|
Iнм, А |
0 |
0,7 |
1,5 |
2,1 |
2,6 |
3,8 |
5 |
|
|
Mнм, Н·м |
0 |
0,39 |
0,84 |
1,18 |
1,46 |
2,13 |
2,8 |
|
|
Iид, А |
0,4 |
1 |
1,6 |
2,1 |
2,4 |
3,6 |
4,25 |
|
|
Mид, Н·м |
0,22 |
0,56 |
0,9 |
1,18 |
1,35 |
2,02 |
2,38 |
Таблица 11 - Искусственные скоростные и механические характеристики для генераторного и двигательного режимов с введением добавочного сопротивления Rд = 12 Ом и шунтирующего сопротивления Rш = 31 Ом.
|
n, об/мин |
1200 |
1100 |
1000 |
900 |
750 |
|
|
Iнм, А |
-0,2 |
0,9 |
1,8 |
3,3 |
5,2 |
|
|
Mнм, Н·м |
-0,11 |
0,5 |
1,01 |
1,85 |
2,92 |
|
|
Iид, А |
0,2 |
1,1 |
1,9 |
3 |
4,25 |
|
|
Mид, Н·м |
0,11 |
0,62 |
1,07 |
1,68 |
2,38 |
Таблица 12 - Данные для построения энергетической диаграммы лабораторной установки при работе в двигательном режиме на скорости вращения якоря равной номинальной.
|
n, об/мин |
Iнм, А |
Iид, А |
Uид-г, В |
Iш, А |
Uнм-г, В |
Iв.г, мА |
Iв.нм, мА |
Iв.ид, мА |
|
|
1500 |
2 |
2 |
210 |
0 |
120 |
220 |
150 |
220 |
9. Графики механических и скоростных характеристик, полученных опытным путём
Рисунок 2 - Механические потери при прямом и обратном вращении двигателя.
Рисунок 3 - Естественные скоростные и механические характеристики для генераторного режима.
Рисунок 4 - Естественные скоростные и механические характеристики для двигательного режима.
Рисунок 5 - Искуственные реостатные скоростные и механические характеристики для генераторного режима.
Рисунок 6 - Искуственные реостатные скоростные и механические характеристики для двигательного режима.
Рисунок 7 - Искусственные скоростные и механические характеристики для генераторного режима с изменением тока возбуждения и с введением добавочных сопротивлений.
Рисунок 8 - Искусственные скоростные и механические характеристики для двигательного режима с изменением тока возбуждения и с введением добавочных сопротивлений.
Рисунок 9 - Искусственные скоростные и механические характеристики для работы электрической машины в режиме динамического торможения с введением добавочных сопротивлений.
Рисунок 10 - Искусственные скоростные и механические характеристики для работы электрической машины в режиме динамического торможения с введением добавочных сопротивлений.
Рисунок 10 - Искусственные скоростные и механические характеристики для генераторного режима с введением добавочного и шунтирующего сопротивлений.
Рисунок 11 - Искусственные скоростные и механические характеристики для двигательного режима с введением добавочного и шунтирующего сопротивлений.
Данные для построения энергетической диаграммы:
Pд = 1,7 кВт
Pг2 = 1,0 кВт
Pид = Iид·Uид-г = 2·210 = 420 Вт = 0,42 кВт
Pнм = Iнм·Uнм-г = 2·120 = 240 Вт = 0,21 кВт
10. Анализ опытных характеристик
Опытные данные качественно совпадают с данными теоретическими, что говорит о правильности выполненной лабораторной работы с одной стороны, и о подтверждении данных теории - с другой.
11. Общие выводы по лабораторной работе
Результаты выполнения лабораторной работы показали, что скоростная и механическая характеристики для машины постоянного тока с независимым возбуждением имеют линейный характер. При введении добавочных сопротивлений жёсткость механической характеристики падает, при этом скорость идеального холостого хода остаётся неизменной. При ослаблении тока возбуждения, соответственно, и магнитного поля жёсткость характеристики также падает, идеальный холостой ход скоростной характеристики растёт, при этом ток короткого замыкания остаётся постоянным, механическая же характеристика при ослаблении магнитного поля теряет и в моменте короткого замыкания. Для режима динамического торможения характерны всё те же изменения, что и для реостатных характеристик при том условии, что из двигательного режима в генераторный машина переходит в точке (0,0). Шунтирующее сопротивление сдвигает точку опрокидывания характеристик влево по оси x.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Конструкция и принцип действия электрических машин постоянного тока. Исследование нагрузочной, внешней и регулировочной характеристик и рабочих свойств генератора с независимым возбуждением. Особенности пуска двигателя с параллельной системой возбуждения.
лабораторная работа [904,2 K], добавлен 09.02.2014Пример расчета механических характеристик для исполнительного двигателя постоянного тока с независимым возбуждением. Указание на графиках области, соответствующей двигательному режиму работы, генераторному режиму и режиму электромагнитного тормоза.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 08.01.2011Двигатели с независимым и с параллельным возбуждением и с постоянными магнитами. Скоростные и механические характеристики. Свойство саморегулирования вращающего момента в соответствии с противодействующим моментом. Способы регулирования частоты вращения.
контрольная работа [262,8 K], добавлен 25.07.2013Особенности расчета двигателя постоянного тока с позиции объекта управления. Расчет тиристорного преобразователя, датчиков электропривода и датчика тока. Схема двигателя постоянного тока с независимым возбуждением. Моделирование внешнего контура.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 19.06.2011Расчет естественных электромеханической и механической статистических характеристик краново-металлургического тихоходного двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением. Сопротивление пускового реостата, характеристики при пуске двигателя.
контрольная работа [477,7 K], добавлен 19.03.2014Отображение двигателя в режиме динамического торможения. Расчет пускового реостата и построение пусковых характеристик для двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением. Запись уравнения скоростной характеристики с учетом требуемых параметров.
контрольная работа [1002,6 K], добавлен 31.01.2011Изучение механических характеристик электродвигателей постоянного тока с параллельным, независимым и последовательным возбуждением. Тормозные режимы. Электродвигатель переменного тока с фазным ротором. Изучение схем пуска двигателей, функции времени.
лабораторная работа [1,3 M], добавлен 23.10.2009Аналитический расчет коллекторного двигателя постоянного тока с возбуждением от феррит бариевых постоянных магнитов. Определение размеров двигателя. Подбор обмотки якоря. Расчет параметров коллекторов и щетки. Потери и коэффициент полезного действия.
курсовая работа [241,5 K], добавлен 31.05.2010Исследование генератора постоянного тока с независимым возбуждением: конструкция генератора, схема привода, аппаратура управления и измерения. Определение КПД трехфазного двухобмоточного трансформатора по методу холостого хода и работы под нагрузкой.
лабораторная работа [803,4 K], добавлен 19.02.2012Определение индуктивность между цепью якоря и цепью возбуждения двигателя. Расчет индуктивности обмотки возбуждения, реактивного момента и коэффициента вязкого трения. График изменения момента и скорости вращения вала двигателя в функции времени.
лабораторная работа [107,2 K], добавлен 14.06.2013Изучение процесса пуска электрической машины постоянного тока при различных режимах работы и схемах включения обмотки возбуждения и добавочных реостатов в цепи. Исследование пусковых характеристик двигателя. Осциллограммы для схемы и электродвигателя.
лабораторная работа [1,6 M], добавлен 01.12.2011Расчет регулировочных характеристик двигателя постоянного тока (ДПТ) при различных способах регулирования скорости. Электромеханические и механические характеристики ДПТ при измененных токах возбуждения. Кривая намагничивания ДПТ в относительных единицах.
лабораторная работа [49,7 K], добавлен 12.01.2010Основные этапы проектирования электрического двигателя: расчет параметров якоря и магнитной системы машины постоянного тока, щеточно-коллекторного узла и обмотки добавочного полюса. Определение потери мощности, вентиляционных и тепловых характеристик.
курсовая работа [411,3 K], добавлен 11.06.2011Двигатели постоянного тока, их применение в электроприводах, требующих широкого плавного и экономичного регулирования частоты вращения, высоких перегрузочных пусковых и тормозных моментов. Расчет рабочих характеристик двигателя постоянного тока.
курсовая работа [456,2 K], добавлен 12.09.2014Начальные данные проектируемого двигателя постоянного тока. Выбор главных размеров, расчёт геометрии зубцовой зоны, выбор материала и расчет параметров двигателя. Вычисление характеристик намагничивания машины. Коммутационные параметры, расчет обмоток.
курсовая работа [687,9 K], добавлен 07.09.2009Статическая характеристика двигателя. Получение естественной электромеханической характеристики. Исследование статических и динамических характеристик в одномассовой электромеханической системе с двигателем постоянного тока независимого возбуждения.
контрольная работа [674,0 K], добавлен 12.05.2009Проектирование двигателя постоянного тока с мощностью 4,5 кВт, степенью защиты IP44. Выбор электромагнитных нагрузок. Расчет обмотки якоря, магнитной цепи, обмотки добавочных полюсов. Рабочие характеристики двигателя со стабилизирующей обмоткой и без нее.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 07.05.2014Номинальные скорость и мощность, индуктивность обмотки якоря, номинальный момент. Электромагнитная постоянная времени. Сборка модели двигателя постоянного тока. Задание параметров электрической части двигателя, механической части момента инерции.
лабораторная работа [282,5 K], добавлен 18.06.2015Принцип действия генератора постоянного тока. Якорные обмотки и процесс возбуждения машин постоянного тока. Обмотка с "мертвой" секцией. Пример выполнения простой петлевой и волновой обмотки. Двигатель постоянного тока с последовательным возбуждением.
презентация [4,9 M], добавлен 09.11.2013Расчет двигателя постоянного тока: главные размеры машины; параметры обмотки якоря, коллектор и щеточный аппарат; геометрия зубцовой зоны. Магнитная система машины: расчет параллельной обмотки возбуждения; потери и коэффициент полезного действия.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 06.09.2012
