Исследование двигателя последовательного возбуждения

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

100400 – Электроснабжение

Кафедра ЭМА

ОТЧЕТ

по лабораторной работе

“Исследование двигателя последовательного возбуждения”

Выполнил:

студент группы 9А03

Принял:

Томск 2002

ВВЕДЕНИЕ

Цель работы:

Развить навыки работы с двигателем постоянного тока (ДТП). Получить, построить и исследовать характеристики ДПТ с последовательным возбуждением и экспериментально подтвердить теоретические сведения о двигателе постоянного тока.

Краткое теоретическое содержание:

В двигателях последовательного возбуждения ток якоря одновременно является также током возбуждения: . Поэтому поток Ф_δ изменяется в широких пределах и можно написать, что .

Коэффициент пропорциональности k_ф в значительном диапазоне нагрузок, при I < I_н, является практически постоянным, и лишь при  вследствие насыщения магнитной цепи k_ф начинает несколько уменьшаться.

Скоростная характеристика двигателя является мягкой и имеет гиперболический характер. При малых токах скорость двигателя становится недопустимо большой. Поэтому работа двигателей последовательного возбуждения, за исключением самых маленьких, на холостом ходу не допускается, а использование ременной передачи неприемлемо. Обычно минимально допустимая нагрузка  .

Поскольку у двигателей параллельного возбуждения , а у двигателей последовательного возбуждения  и при пуске допускается , то двигатели последовательного возбуждения развивают значительно больший пусковой момент по сравнению с двигателями параллельного возбуждения.

У двигателей последовательного возбуждения при изменении момента нагрузки М_ст = М в широких пределах мощность изменяется в меньших пределах, чем у двигателей параллельного возбуждения. Поэтому для двигателей последовательного возбуждения менее опасны перегрузки по моменту. В связи с этим двигатели последовательного возбуждения имеют существенные преимущества в случае тяжелых условий пуска и изменения момента нагрузки в широких пределах. Они широко применяются для электрической тяги (трамвай, метро, троллейбусы, электровозы и тепловозы на железных дорогах) и в подъемно-транспортных установках. При повышении скорости вращения двигатель последовательного возбуждения в режим генератора не переходит. Физически это объясняется тем, что при переходе в режим генератора, при заданном направлении вращения и заданной полярности напряжения, направление тока должно изменяться на обратное, а направление ЭДС E_a и полярность полюсов должны сохраняться неизменными, однако последнее при изменении направления тока в обмотке возбуждения невозможно. Потому перевода двигателя последовательного возбуждения в режим генератора необходимо переключить концы обмотки возбуждения.

Регулирование скорости n посредством ослабления поля производится либо путем шунтирования обмотки возбуждения некоторым сопротивлением, либо уменьшением числа включенных в работу витков обмотки возбуждения.

Регулирование скорости путем шунтирования якоря. При шунтировании якоря ток и поток возбуждения возрастают, а скорость уменьшается. Т.к. падение напряжения  R_вI мало и поэтому можно принять  , то сопротивление R_ша практически находится под полным напряжением сети, его значение должно быть значительным, потери в нем будут велики и кпд сильно уменьшится.

Регулирование скорости включением сопротивления в цепь якоря. Этот способ позволяет регулировать n вниз от номинального значения. Т.к. одновременно при этом значительно уменьшается кпд, то такой способ регулирования находит ограниченное применение.

Регулирование скорости изменением напряжения. Этим способом можно регулировать n вниз от номинального значения с сохранением высокого кпд. Рассматриваемый способ регулирования широко применяется в транспортных установках.

Рис.2. Электрическая схема лабораторной установки для исследования двигателя последовательного возбуждения

Электрическая схема лабораторной установки для исследования двигателя последовательного возбуждения показана на рисунке 2. Двигатель имеет последовательно включенные обмотку якоря (Я) и обмотку возбуждения (ОВС). В схеме имеется шунтирующий реостат R_ш , который через переключатель П подключается параллельно обмотке якоря или обмотке возбуждения. В цепь якоря и в шунтирующую ветвь включены амперметры, параллельно цепи якоря – вольтметр.

Нагрузкой двигателя служит генератор постоянного тока независимого возбуждения. Регулирование нагрузки осуществляется изменением тока в цепи возбуждения генератора реостатом r_вг и тока в цепи якоря реостатом R_н.

Частота вращения двигателя определяется с помощью тахогенератора