Почему у дтп возрастает ток якоря при увеличении нагрузки на его валу
2. Почему у ДПТ возрастает ток якоря при увеличении нагрузки на его валу?
3. Почему при уменьшении тока возбуждения частота вращения ДПТ возрастает?
Вывод:________________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________
Лабораторная работа №2
Тема: «Исследование асинхронного электродвигателя
Исследование рабочих свойств асинхронного двигателя.
1. Изучить схему для исследования асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.
2. Собрать схему для экспериментального исследования АД. Провести пробное включение.
3. Снять механическую и электромеханическую характеристики двигателя.
4. Построить зависимости соs .
5. Построить энергетические диаграммы двигателя для нескольких режимов работы.
4.Ответить на контрольные вопросы и написать вывод по работе.
ПОЯСНЕНИЯ К РАБОТЕ
1.В лабораторной работе используются следующие модули:
- модуль питания стенда(МПС);
- модуль питания (МП);
- силовой модуль (СМ);
- модуль тиристорного преобразователя (ТП);
- модуль измерителя мощности (МИМ)
- модуль ввода/вывода (МВВ);
2. Перед проведением лабораторной работы необходимо привести модули в исходное состояние:
3. Исследуемый асинхронный двигатель входит в состав электромашинного агрегата, включающего в себя собственно исследуемый двигатель М1, нагрузочный генератор – машину постоянного тока – М2, импульсный датчик частоты вращения М3.
4. Для проведения данной работы на персональном компьютере должно быть загружено ПО Labdrive и выбрана соответствующая лабораторная работа.
Таблица 2.1 Паспортные и расчетные данные асинхронного двигателя.
| Наименование параметра | Значение |
| Тип | АИР63В4У3 |
| Мощность, Вт | |
| Номинальное напряжение питания обмотки статора, В | |
| Номинальная частота вращения, об/мин | |
| Номинальный ток фазы статора, А | 1,37 |
Соs  | 0,7 |
| Номинальный момент,Нм | 1,4 |
| Активное сопротивление статора R1,20 С, Ом | |
| Механические потери, Рмех АД, Вт |
ХОД ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:
1.Собрать схему для исследования асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, которая представлена на рисунке 2.1
2. Асинхронный двигатель, исследуемый в данной работе, подключается к выходам 3 модуля питания через измеритель мощности и датчики тока и напряжения.
3. Выходы ДТ, ДН и ПЧН силового модуля подключается ко входам А1,А2 и А3 соответственно модуля МВВ. Выход датчика тока якоря тиристорного преобразователя соединяется с входом А4 модуля ввода/вывода.
4. В качестве нагрузочной машины выступает двигатель постоянного тока, подключенный к тиристорному преобразователю (ТП).
5. Перед началом работы ТП должен быть переведен в режим регулирования момента.
6. Механическая характеристика представляет собой зависимость частоты вращения двигателя от полезного момента на валу двигателя.
Электромеханическая характеристика двигателя представляет собой зависимость частоты вращения от тока статора . .
7. Опыт проводится в следующей последовательности:
- включить автоматический выключатель QF1, QF2 – подается напряжение на асинхронный двигатель;
Рис 2.1 Схема для исследования асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
- подать разрешение на работу ТП (SА6) и, выбрать направление вращения ДПТ (переключатель SA5);
- задавая момент нагрузки потенциометром RP1, следить за частотой вращения. Если она увеличивается, поменять направление момента нагрузки;
-снять несколько точек двигательного режима, поменять направление момента (переключатель SA5 ТП), снять несколько точек генераторного режима. При проведении опыта следить за током якоря ДПТ. Он не должен превышать 1,5 А.
- необходимые данные заносятся в таблицу 1.2.
Таблица 2.2.Опытные и расчетные данные.
| n, об мин |
| Uф, В |
| Iс, А |
| Рс, Вт |
 .1/с |
| S, ВА |
| Соs |
 Рэл, Вт |
 Рмех, Вт |
| Рв, Вт |
| Мв, Нм |
 |
8. После проведения опыта необходимо привести модули в исходное состояние.
РАСЧЕТНЫЕ ДАННЫЕ:
1. Частота вращения двигателя,
(2.1)
2. Полная мощность, потребляемая из сети, ВА
S=3 (2.2)
3. Коэффициент нагрузки электродвигателя
(2.3)
4. Электрические потери в цепи статора, Вт
(2.4)
rc–сопротивление фазы обмотки статора (таблица2.1)
5. Полезная мощность на валу двигателя, Вт;
(2.5)
где -механические потери двигателя, Вт (табл.2.1)
Эталон единицы силы электрического тока: Эталон – это средство измерения, обеспечивающее воспроизведение и хранение.
Что входит в перечень работ по подготовке дома к зиме: При подготовке дома к зиме проводят следующие мероприятия.
Поиск по сайту
Процессы происходящие в двигателях очень сложны. У каждого эл двигателя (ее вида, серии и т. д. ) имеются характеристики и все процессы проистекают в точном соответствии с ними. Эти характеристики так же, в малой степени зависят от внутренней схемы (для двигателей пост. тока это схемы параллельного последовательного и смешанного возбуждения). Изменение нагрузки на валу эл двигателя ведет к смещению рабочей точки установившегося режима. Под нагрузкой на валу имеется в виду постоянно действующий (статический) на вал эл. двигателя тормозящий момент (этим моментом обладают практически все механизмы, скажем, которые приводятся в действие от эл двигателя. Пересечение (точки 1 и 2) механических (прямые m1 и m2) характеристик механизма и эл. двигателя (семейство прямых 1,2,3,4) это и есть установившиеся скоростные режимы двигателей. С изменением нагрузки на валу изменяются и другие параметры эл. двигателя, например ток якоря .Рядом рабочие характеристики рассматриваемого двигателя и представляют собой зависимости потребляемой мощности Р1 тока Ia ≈ Iн частоты вращения n, момента М и КПД η от отдаваемой мощности Р2 на валу двигателя при U = const и Iв = const.Можно сказать, что природа эл. двигателей постоянного тока такова, в отличие от них, например, в синхронных двигателях (или шаговых и импульсных) число оборотов двигателя с увеличением нагрузки на валу не меняется.
Всё зависит от мощности электродвигателя. Если она достаточна, то ничего не изменится. Если нагрузка будет близка или превышать мощность движка, то частота вращения начнет уменьшатья. Потому что движок пытается крутить, а нагрузка тормозить. Кто кого пересилит ))).
Изменение нагрузки на валу эл двигателя ведет к смещению рабочей точки установившегося режима. Под нагрузкой на валу имеется в виду постоянно действующий (статический) на вал эл. двигателя тормозящий момент (этим моментом обладают практически все механизмы, скажем, которые приводятся в действие от эл двигателя. Пересечение (точки 1 и 2) механических (прямые m1 и m2) характеристик механизма и эл. двигателя (семейство прямых 1,2,3,4) это и есть установившиеся скоростные режимы двигателей. С изменением нагрузки на валу изменяются и другие параметры эл. двигателя, например ток якоря
Рассмотрим процесс саморегулирования двигателя постоянного тока при помощи логической цепочки:
М ↑→ ω ↓→ Е ↓ = с ω Ф → М = с I Ф↑ (11-1)
Словами: при увеличении механической нагрузки на валу (механического момента) скорость электродвигателя ω , а значит, значение противоэлектродвижущей силы (противо Э.Д.С. пропорциональная скорости и магнитному потоку Е = с ω Ф) обмотки якоря двигателя уменьшаются, что приводит к увеличению тока якоря двигателя
и его электромагнитного момента
Сравнивая начало логической цепочки (увеличение механического момента) и её конец ( увеличение электромагнитного момента двигателя ), можно сделать вывод:
увеличение механического момента на валу автоматически привело к увеличению электромагнитного момента двигателя.
При этом скорость электродвигателя уменьшилась, а ток увеличился.
Аналогичную цепочку можно записать и для саморегулирования асинхронного двигателя переменного тока.
Такая взаимосвязь механической нагрузки на валу и электромагнитного момента двигателя объясняется действием закона сохранения энергии – чем больше нагрузка механизма, тем больше нагрузка электродвигателя.
Процесс саморегулирования двигателей постоянного тока протекает следующим образом.[гер.375]
Все ЭД обладают свойством саморегулирования, то есть автоматически создают вращающий момент равный моменту статического сопротивления на валу двигателя при постоянной частоте вращения вала ЭД. Статистический момент сопротивления создается рабочим механизмом.
Электромеханический процесс саморегулирования протекает следующим образом. Пусть ЭД работает на холостом ходу (без нагрузки, механизм не нагружен) . Однако при холостом ходе и двигатель и механизм создают моменты сопротивления: двигатель создаёт момент а механизм создаёт момент . Эти моменты уравновешивают друг друга
в результате их уравновешивания устанавливается угловая скорость вала двигателя
Если появилась нагрузка на механизме момент сопротивления механизма увеличился до значения :
Тогда в соответствии с известным уравнением механики вращательного движения:
где – момент инерции вращающихся масс, появляется отрицательное ускорение (так как ) и скорость якоря , под действием отрицательного ускорения, начинает уменьшаться. Но вместе со скоростью уменьшается противо Э.Д.С.
и вращающий момент возрастают. Когда вращающий момент двигателя станет равным возросшему моменту сопротивления механизма
ускорение станет равным нулю.
Уменьшение скорости прекратится и установится новое значение скорости меньшее первоначальной:
При новой установившейся скорости момент определяется выражением
где значение тока якоря при новой установившейся скорости
следовательно, в работающем двигателе ток якоря
определяется моментом на валу и магнитным потоком возбуждения.
В двигателях постоянного тока, ток якоря зависит от момента нагрузки на валу и магнитного потока возбуждения, за счёт саморегулирования, с увеличением нагрузки на валу двигателя электромагнитный момент и ток якоря увеличиваются, а скорость уменьшается.
В двигателе параллельного возбуждения обмотку возбуждения включают параллельно обмотке якоря (см. рис. 7). Величина тока в обмотке возбуждения меньше тока якоря и составляет 2 – 5% от .
Эксплуатационные свойства двигателей оцениваются рабочими, механическими и регулировочными характеристиками.
Рис. 7
На рис. 8 показаны рабочие характеристики двигателя параллельного возбуждения: зависимость частоты вращения , величины тока якоря , вращающего момента , коэффициента полезного действия и потребляемой из сети мощности от полезной мощности при неизменных напряжении и токе возбуждения .
Рис. 8
Механическая характеристика двигателя представляет собой зависимость частоты вращения якоря от момента на валу при неизменных напряжении и сопротивлении цепи возбуждения . Она показывает влияние механической нагрузки на валу двигателя на частоту вращения, что особенно важно знать при выборе и эксплуатации двигателей. Механические характеристики могут быть естественными и искусственными. Характеристика двигателя при номинальных , и сопротивлении называется естественной. Подставив в уравнение (4) выражение для противо-ЭДС, получим формулу для частоты вращения двигателя
Заменяя ток якоря его значением из формулы (1), получим уравнение механической характеристики:
где – частота вращения при идеальном холостом ходе ( );
– изменение частоты вращения, вызванное действием нагрузки.
Так как у двигателей постоянного тока сопротивление обмотки якоря мало, то с увеличением нагрузки на валу частота вращения n изменяется незначительно. Характеристики подобного типа называются жесткими.
Если пренебречь размагничивающим действием реакции якоря и принять , то естественная механическая характеристика двигателя параллельного возбуждения имеет вид прямой, слабо наклонной к оси абсцисс (рис.9, прямая 1).
Если в цепь якоря двигателя ввести пускорегулировочный реостат , то зависимость будет определяться выражением
Частота вращения при идеальном холостом ходе остается неизменной, а изменение частоты вращения увели-чивается, и угол наклона механической характеристики к оси абсцисс возрастает (рис. 9, прямая 2). Полученная таким образом механическая характеристика называется искусственной.
Принудительное изменение частоты вращения двигателя при постоянном моменте нагрузки на валу называется регулированием. Рис. 9
Регулирование частоты вращения в двигателях параллельного возбуждения возможно двумя способами: изменением магнитного потока и изменением сопротивления в цепи якоря.
Регулирование частоты вращения изменением сопротивления в цепи якоря осуществляется при помощи пуско-регулировочного реостата . При увеличении сопротивления частота вращения уменьшается по формуле (7). Этот способ неэкономичен, так как сопровождается значительными потерями на нагрев реостата.
Регулирование частоты вращения изменением магнитного потока осуществ-ляется посредством реостата , включен-ного в обмотку возбуждения (см. рис. 7). Рис. 10
При увеличении уменьшается ток в обмотке возбуждения , уменьшается магнитный поток , что вызывает увеличение частоты вращения, см. формулу (8).
Зависимость частоты вращения от тока возбуждения называется регулировочной характеристикой двигателя (см. рис. 10).
Регулирование частоты вращения изменением магнитного потока очень экономично, но не всегда приемлемо, так как при изменении значительно меняется жесткость механических характеристик.
В отличие от генераторов, в которых ток якоря образуется за счет остаточного магнитного потока, вызвающего появление остаточной ЭДС, в двигателях ток якоря создается внешним источником и направлен он против ЭДС.
Для двигателей с параллельным возбуждением выражение частоты вращения имеет вид: n = ( U – I Я r Я )/ C Е Ф (1) ; для двигателей с последовательным возбуждением аналогичное выражение: n = ( U - I Я [ r Я + r В ])/ C Е Ф (2) .
Двигатели постоянного тока обладают свойством саморегулирования – это способность сохранять устойчивость работы двигателя при изменении на него нагрузки. Если нагрузка на вал двигателя увеличивается, это приводит к уменьшению частоты вращения, тогда из уравнения (1) получим, что ток якоря возрастет.
Момент электромагнитных сил, действующий со стороны магнитногополя на вращающийся ротор (вращающий момент): М = СМ I Я Ф (3) , где СМ – постоянная машины, отличная от СЕ, определяющаяся конструктивными особенностями машины; Ф – магнитный поток; I Я – ток якоря.
Так как вращающий момент прямо пропорционален току якоря, то при увеличении нагрузки и уменьшении частоты вращения двигателя вращающий момент возрастет. Но если двигатель начинает развивать большой вращающий момент, то частота вращения начинает возрастать, и это будет происходить до тех пор, пока не уравновесятся вращающий момент двигателя и момент сопротивления, обусловленный нагрузкой на вал. В итоге всякое увеличение нагрузки на вал двигателя и соответствующее ему уменьшение частоты вращения двигателя вызывают стремление двигателя вернуть эту частоту вращения к исходному значению.
К основным характеристикам двигателей постоянного тока относят:
· моментную характеристику – зависимость магнитного момента от тока якоря при постоянном напряжении и токе возбуждения, т.е. М = f ( I Я ) при U = const и I В = const ;
· скоростную характеристику – зависимость частоты вращения от тока якоря при постоянном напряжении и токе возбуждения, т.е. n = f ( I Я ) при U = const и I В = const .
У двигателей с последовательным и параллельным возбуждением эти характеристики сильно отличаются.
Для двигателей с параллельным возбуждением: в таких двигателях магнитный поток не зависит от тока якоря и остается постоянным, поэтому в выражении (1) знаменатель остается постоянным, а числитель с ростом тока якоря незначительно уменьшается, что приводит к незначительному уменьшению частоты вращения двигателя.
Возрастание тока якоря напрямую связано с увеличением нагрузки на вал двигателя, следовательно, скоростная характеристика отражает зависимость частоты вращения от нагрузки на вал двигателя.
У двигателей с параллельным возбуждением уменьшение частоты вращения при увеличении нагрузки небольшое, оно составляет 5-8%. Такую скоростную характеристику называют жесткой.
Моментная характеристика представляет собой прямую. Это связано с тем, что в выражении (3) величина магнитного потока Ф = const и поэтому в этих двигателях М прямо пропорционален току якоря.
Для двигателей с последовательным возбуждением аналогичные характеристики выглядят следующим образом:
На участке ab магнитный поток в системе увеличивается в связи с увеличением тока якоря, который одновременно является током возбуждения, поэтому в выражении (2) наряду с уменьшением числителя, происходит одновременное увеличение знаменателя.
Это значит, что частота вращения уменьшается гораздо сильнее, чем в двигателях с параллельным возбуждением.
При токе якоря, соответствующем точке b , магнитная система входит в состояние насыщения, и магнитный поток перестает изменяться, поэтому на участке bc изменение частоты вращения двигателя начинает происходить по тому же закону, что и у двигателей с параллельным возбуждением.
Моментная характеристика двигателей с последователым возбуждением обеспечивает довольно крутой ролст вращающего момента в зависимости от тока якоря, а, следовательно, и от нагрузки на вал двигателя. При нормальной работе двигателя вращающий момент равен моменту сопротивления. Если вращающий момент возрастает, следовательно, момент сопротивления тоже будет возрастать, но так как вращающий момент прямо пропорционален току якоря, следовательно, ток якоря будет возрастать, а частота вращения – уменьшаться.
Двигатели с последовательным возбуждением наиболее часто используют на практике в качестве тяговых двигателей (в троллейбусах, трамваях и т.д.).
Читайте также: