Описание лабораторной установки и пояснения к работе

Лабораторная установка (рис. 7.1) состоит из двух двигателей (М₁ и М₂) последовательного возбуждения, ВДМ, ЛГ и пульта управления. Двигатели М₁ и М₂ смонтированы на раме, соединены муфтой и имеют на валу тахогенератор для дистанционного измерения частоты вращения. В качестве ВДМ и ЛГ использованы регулируемые преобразователи с выпрямительными установками (соответственно ВДП и ЛП). Напряжение ВДП и ЛП плавно регулируется с помощью соответствующих рукояток, расположенных на панели стенда. Включение ВДП и ЛП осуществляется автоматическими отключателями.

На панели стенда расположены необходимые для выполнения испытаний приборы, которые в монтажной схеме включены в соответствующие цепи, поэтому дополнительного соединения приборов, расположенных на пульте, при сборке схемы не требуется.

Приборы позволяют измерить следующие величины:

I_лп – сила электрического тока линейного преобразователя, А;

U_лп – напряжение линейного преобразователя, В;

I_д.1 – сила электрического тока в обмотке якоря машины М₁ (электродвигатель), А;

U_д.1 – напряжение на зажимах машины М₁, В;

I_д.2 – сила электрического тока в обмотке якоря машины М₂ (генератор), А;

U_д.2 – напряжение на зажимах машины М₂, В;

I_вдп – сила электрического тока и в обмотке возбуждения машины М₁, А;

U_вдп – напряжение ВДП, В;

n – частота вращения испытуемых машин, мин^-1.

В соответствии с законом сохранения энергии установка взаимной нагрузки может работать только в том случае, если все потери энергии в двигателе и генераторе будут возмещены вспомогательными преобразователями ВДП и ЛГ. Следовательно, электрическая мощность этих машин должна быть равна сумме всех потерь в двигателе М₁ и генераторе М₂. Для выяснения функций ВДП и ЛП в схеме (см. рис. 7.1) взаимной нагрузки рассмотрим уравнения равновесия напряжений цепей двигателя и генератора:

U_лп= E_д + I_д(r_я + r_дп + 2r_гп) + ∆U_щ; (7.1)

U_лп = E_г + U_вдп – I_г(r_я + r_дп) – ∆U_щ; (7.2)

Е_лп = с_п.гФ_гn_г; (7.3)

Е_д = с_п.дФ_дn_д, (7.4)

где с_п.г, с_п.д – электрические постоянные генератора и двигателя соответственно;

r_я, r_д.п – сопротивление якорной обмотки и добавочных полюсов, Ом.

ЭДС двигателя и генератора примерно равны: Е_г ≈ Е_д, так как с_п.г = с_п.д (двигатели одного типа); Ф_г ≈ Ф_д (по обмоткам возбуждения обеих машин протекает одинаковый ток I_д); n_д = n_г (валы машин соединены муфтой).

Из формул (7.1) и (7.2) получим:

U_вдп = I_д(r_я + r_д.п + 2r_г.п) + I_г(r_я + r_д.п) + 2∆U_щ. (7.5)

Умножив левую и правую части уравнения (7.5) на I_г и пренебрегая величиной 2∙∆U_щ∙I_г, получим:

UвдпIг = IдIг(rя + rд.п + 2rг.п) + Iг^2(rя + rд.п).

(7.6)

Электрические потери в обмотках двигателя и генератора

Σ∆Рэл = Σ∆Рэл.д+ Σ∆ Рэл.г = Iд^2(rя + rд.п + 2rг.п) + Iг^2(rя + rд.п).

(7.7)

Если принять, что I_д = I_г, то из сравнения формул (7.6) и (7.7) можно заключить, что мощность ВДП расходуется на покры­тие электрических потерь в двигателе и генераторе.

В действительности I_д > I_г, а следовательно, ВДП компенсирует не все электрические потери в используемых машинах, а только их большую часть:

∆Р′эл = 2Iг^2(rя + rд.п + rг.п).

(7.8)

Линейный преобразователь компенсирует механические ∆Р_мех, магнитные ∆Р_маг и добавочные ∆Р_доб потери в двигателе и генераторе, а также часть электрических потерь ∆Р′′_эл:

Рлп = Uлп Iлп = ∆Рмех.д + ∆Рмех.г + ∆Рмаг.д + ∆Рмаг.г + ∆Рдоб.д + ∆Рдоб.г + Р′′эл.

(7.9)

Испытание машин методом взаимной нагрузки позволяет получить значительную экономию энергии, так как на такое испытание затрачивается лишь 20 − 30 % от мощности, развиваемой испытуемым двигателем.

Электрическими характеристиками на валу двигателя называются зависимости частоты вращения n, вращающего момента М и коэффициента полезного действия от тока двигателя I_д: (n = f(I_д); М = j(I_д); η = y(I_д).

Опытным путем характеристики можно получить при испытании двигателя методом взаимной нагрузки, их снимают при постоянном напряжении на зажимах двигателя (U_д = const). При регулировании тока I_д происходит изменение напряжения на зажимах двигателя U_д1, так как:

U_д.1 = U_л.п – I_дr_г.п, (7.10)

поэтому при установке нового значения тока двигателя необходимо изменить напряжение U_л.п так, чтобы сохранилось условие: U_д = const.

Рис. 7.1. Электрическая схема испытаний

Для получения скоростной характеристики требуется при каждом значении тока якоря измерять частоту вращения п. Затем необходимо определить потери в двигателе (Σ∆Р_д) при каждом значении тока двигателя и рассчитать КПД по формуле:

(7.11)

При испытании двигателя методом взаимной нагрузки потери в нем определяют по формуле [6], Вт:

(7.12)

Таким образом, для определения Σ∆Р_д нужно при каждом значении тока двигателя I_Д производить измерение величин U_лп, I_лп, U_вдп, I_г. Сопротивления обмоток r_Я и r_ДП определены методом амперметра и вольтметра (r_я = 0,053 Ом,

r_дп = 0,15 Ом).

Характеристику вращающего момента М = j(I_д) рассчитывают по формуле, Н∙м:

. (7.13)

Данные для расчета и построения электромеханических характеристик снимают одновременно для каждого значения тока якоря I_д, который изменяют с помощью ВДП.

Дата добавления: 2017-01-13