Скоростная характеристика

n = f (I_a) при U = U_n = const.

Уравнение скорости вращения двигателя:

,

Так как ток возбуждения двигателя последовательного возбуждения равен току якоря I_Я и изменяется одновременно с ним, то магнитный поток Ф зависит от нагрузки, что составляет его характерную особенность.

При малых и средних нагрузках магнитную цепь двигателя можно считать ненасыщенной, в этом случае Ф ≡ I_В и, следовательно,

,

т.е. скоростная характеристика ненасыщенного двигателя имеет гиперболический характер.

По мере увеличения тока двигатель насыщается все сильнее, и скорость начинает изменяться в меньшей степени (рис. 1.10). Следует обратить особое внимание на то, что при значительном уменьшении нагрузки двигатель начинает развивать все большую скорость или как говорят, идет "в разнос". При холостом ходе скорость двигателя приобретает значение безусловно опасное по своим механическим последствиям (разрыв бандажей, порча обмотки якоря и т. д.) поэтому такой двигатель нельзя пускать на холостом ходу и при нагрузках, меньших 25% от номинальной.

Скоростная характеристика

М = f (I_B) при U = U_n = const. Так как М = C_M·I·Ф, то при слабом насыщении стали Ф ≡ I_а и M ≡ I_a², т. е. характеристика представляет собой в этих условиях параболу. По мере увеличения тока I_а двигатель насыщается, а кривая момента по сравнению с параболой растет все медленнее (рис. 1.10).

КПД двигателя

С изменением нагрузки двигателя изменяются все виды его потерь, однако сумма механических потерь и потерь в стали мало изменяются в зависимости от нагрузки. Это объясняется тем, что с увеличением тока индукция растет, тогда как скорость вращения уменьшается.

КПД достигает максимального значения, при условии, когда постоянные потери равны переменным.

Механические характеристики двигателя

n = f (М) при U = U_n = const и Rn = const.

Для сериесного двигателя:

,

т.е. механическая характеристика нагрузки насыщенного двигателя имеет гиперболический характер. На рис. 1.11 изображены механические характеристики двигателя, снятые при различных значениях сопротивления R_П, введенных в цепь якоря.

Рис. 1.10. Рис. 1.11.

Кривая, снятая при R_П = 0, называется естественной механической характеристикой. В своей нижней части, где двигатель уже насыщен, кривые заметно отличаются от гиперболы

Регулирование скорости вращения двигателя

Из следует, что скорость вращения двигателя можно регулировать:

1) изменением напряжения сети U;

2) изменением падения напряжения в цепи якоря I_а(r_а + R_П);

3) изменением потока возбуждения Ф;

Способы 2) и 3) возможны в обычных условиях с постоянным напряжением сети; способ 1) возможен только в специальных установках, допускающих регулирование U.

Существует два способа регулирования скорости двигателя последовательного возбуждения изменением потока возбуждения Ф.

1) шунтирование обмотки возбуждения;

2) шунтирование обмотки якоря.

На рис. 1.12 сопоставлены механические характеристики при различных способах регулирования скорости: кривая 1 – естественная механическая характеристика, кривая 2 – характеристика при шунтировании ОВ, кривая 3 – характеристика при шунтировании обмотки якоря.

Рис. 1.12.

Описание установки

Для проведения испытаний, собирают схему (рис. 1.13). Питание установки производится от сети постоянного тока напряжением 110 В, для измерения напряжения в схеме предусмотрен вольтметр рV, для измерения тока якоря – амперметр рАв. Изменение скорости вращения якоря двигателя производится с помощью тахометра вольтметрового типа. Пускорегулировочный реостат R_П, сопротивления r_Ш и r_ШВ, включаемы соответственно выключателями QF_a и QF_В, служит для шунтирования обмотки возбуждения при регулировании скорости вращения за счет изменения потока возбуждения. Нагрузка двигателя создается при помощи электромагнитного тормоза, ток в катушках регулируется реостатом R_T, ток тормоза фиксируется амперметром, который проградуирован в единицах момента (Нм).

Методика выполнения работы

1. Ознакомиться с приборами аппаратом двигателя и прочим оборудованием установки и записать их технические характеристики в рабочую тетрадь.

2. Собрать схему (рис. 1.13) для проведения испытания двигателя последовательного возбуждения и показать ее преподавателю для проверки.

3. Произвести реостатный пуск двигателя:

3.1) установит выключатели QF_a и QF_B положение "отключено";

3.2) установить рукоятку пускового реостата в положение "стоп";

3.3) установить ползунок реостата R_T в верхнее положение, соответствующее максимальному его сопротивлению;

Таблица 1.9

Примечание:

1 – 4 без реостата в цепи якоря; 5 – 8 с реостатом в цепи якоря.

3.4) включить выключатель, присоединяющий схему к сети постоянного токи 110 В (QF);

3.5) плавно поворачивая рукоятку пускового реостата по часовой стрелке, произвести пуск двигателя.

4. Снять рабочие характеристики двигателя n = f (I_a), М = f (I_а) и естественную механическую характеристику n = f (M), изменяя нагрузку двигателя с помощью электромагнитного тормоза. Чтобы избежать влияния гистерезиса реостатом R_T, необходимо работать только в одном направлении: увеличивать ток.

5. Снять механические характеристики двигателя:

5.1) с добавочным сопротивлением в цепи якоря, для чего ввести первую ступень пускового реостата;

5.2) с шунтированием обмотки возбуждения, для чего полностью вывести пусковой реостат и включить выключатель QF_B;

5.3) с шунтированием обмотки якоря, выключив автомат QF_B и включив автомат QF_a.

Показания приборов записать в таблицу 1.10.

Таблица 1.10

Примечание:

1 – 4 – без реостата в цепи якоря, но с шунтированием обмотки возбуждения; 5 – 8 – без реостата в цепи якоря, но с шунтированием обмоток якоря.

Рис. 1.13.