0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Характеристика холостого хода двигателя постоянного тока

Характеристика холостого хода и нагрузочная характеристика генератора постоянного тока с независимым возбуждением

Характеристика холостого хода генератора

Приводим генератор постоянного тока с независимым возбуждением во вращение со скоростью ω при отсутствии напряжения на обмотке возбуждения, при этом на зажимах якоря появится напряжение, которое называется напряжением остаточного магнетизма.

Схема генератора постоянного тока с независимым возбуждением.

Подаем напряжение на обмотку возбуждения и увеличиваем с помощью Rв ток в обмотке возбуждения. Ток в обмотке возбуждения нужен до тех пор, пока генератор не попадет в область насыщения. Теперь плавно уменьшаем ток в обмотке возбуждения до нуля. При токе возбуждения равным нулю меняем полярность на зажимах генератора и начинаем увеличивать ток в обмотке возбуждения до области насыщения, затем уменьшаем этот ток до нуля, меняем полярность на обмотке возбуждения и увеличиваем то к в обмотке возбуждения до насыщения. Получаем полную характеристику холостого хода.

Характеристика холостого хода генератора постоянного тока с независимым возбуждением.

Полная характеристика холостого хода генератора представляет собой петлю гистерезиса и связана с сортом стали, из которой изготовлен генератор. Площадь петли гистерезиса равна потерям на перемагничивание стали.

Характеристика холостого хода состоит из 2-х ветвей: верхняя называется нисходящая, нижняя – восходящая.

Чем уже петля гистерезиса, тем меньше потери, кроме того при узкой петле будут и меньше расхождения напряжения на восходящей и нисходящей ветвях характеристики холостого хода.

Для расчетов и исследования используют усредненную характеристику холостого хода, которая проходит посреди петли гистерезиса через нуль.

Нагрузочная характеристика генератора

Схема генератора постоянного тока с независимым возбуждением для получения нагрузочной, внешней и регулировочной характеристик.

Приводим генератор во вращение со скоростью ω и при разомкнутом ключе K. Начинаем увеличивать ток в обмотке возбуждения, пока напряжение на выходе генератора не достигнет номинального значения. Напряжение возрастает по характеристике холостого хода. При значении тока iв равному номинальному замыкаем ключ K и включаем сопротивление нагрузки Rн. По обмотке якоря начинает протекать ток. Как только по обмотке якоря начинает протекать ток, согласно уравнению напряжения генератора:

Если изменять ток в обмотке возбуждения, мы получим характеристику при токе I1=const.

В режиме холостого хода напряжение на зажимах генератора, которое называется напряжением холостого хода, равно ЭДС генератора.

Как только к обмотке якоря будет подключено сопротивление нагрузки, напряжение начнет снижаться по двум причинам:
1. Увеличение падения напряжения на активных сопротивлениях якорной цепи.
2. Снижение магнитного потока Фδ, а следовательно и ЭДС якоря Eа в результате действия размагничивающей реакции якоря.

Если увеличивать ток в якоре, характеристика пойдет еще ниже.

Таким образом, нагрузочные характеристики представляют собой семейство характеристик для различных значений токов нагрузки (от 0 до Iном).

Влияние двух факторов учитывается с помощью, так называемого, характеристического треугольника (реактивного треугольника) – это треугольник, катеты которого пропорциональны току якоря, учитывают снижение напряжения в генераторе, работающем под нагрузкой. Катет AB учитывает влияние реакции якоря, а катет BC – падение напряжение на активных сопротивлениях якорной цепи.

Совместное влияние этих двух факторов учитывается гипотенузой AC.

Нагрузочная характеристика генератора постоянного тока с независимым возбуждением.

Характеристики и режимы при последовательном возбуждении

В электроприводах постоянного тока иногда используются двигатели с последовательным возбуждением, когда специально выполненная обмотка возбуждения включена последовательно с обмоткой якоря — рис. 6

Рис. 6. Схема двигателя постоянного тока последовательного

Для двигателя последовательного возбуждения, как и для других двигателей постоянного тока при питании якоря от источника напряжения ( U=const ), справедливы уравнения (4) и (5), однако, если для двигателя независимого возбуждения поток не зависит от тока нагрузки, то для двигателя последовательного возбуждения поток является функцией тока нагрузки.

Зависимость Ф = j (I) — характеристика намагничивания — не имеет простого аналитического выражения, ее примерный вид изображен на рис. 7.

Рис. 7. Характеристика намагничивания машины постоянного тока

В первом приближении зависимость между скоростью двигателя и развиваемым им моментом в установившемся режиме можно найти в предположении, что поток возбуждения и ток в якоре двигателя связаны между собой линейной зависимостью (пунктир на рис. 7):

.

,

.

Таким образом, при сделанном допущении механическая характеристика двигателя последовательного возбуждения изображается гиперболой (рис. 8); одной из ее асимптот является ось ординат, а другой — прямая, параллельная оси абсцисс,

Читать еще:  Чем грозит попадание воды в двигатель

.

Рис. 8. Механическая характеристика двигателя последовательного

Жесткость механической характеристики двигателя последовательного возбуждения переменна и возрастает с увеличением нагрузки.

Полученные уравнения дают лишь общее представление о характеристиках электропривода с двигателем последовательного возбуждения, так как в действительности магнитная система машины насыщена и кривая намагничивания весьма далека от прямой. Поэтому в практических целях обычно пользуются универсальными характеристиками для серии машин — рис. 9, построенными в относительных величинах и , I н и М н — номинальные величины двигателя, R доп = 0.

Рис. 9. Характеристики двигателя последовательного возбуждения в

Электропривод с двигателями последовательного возбуждения в нормальной схеме ( U=const ) может работать в тех же энергетических режимах, что и привод с двигателями независимого возбуждения, за исключением режима идеального холостого хода и генераторного режима параллельно с сетью (рекуперативное торможение), поскольку при нагрузке, стремящейся к нулю, к нулю стремится и магнитный поток, ось — асимптота механической характеристики.

Некоторые особенности при последовательном возбуждении имеет режим динамического торможения.

Если якорь вращающейся машины отключить от источника напряжения и замкнуть на внешний резистор (рис. 10, схема слева), то под действием потока остаточного магнетизма ( Ф ост на рис. 7) в проводниках якоря возникает некоторая ЭДС Е ост , которая вызовет в замкнутой цепи ток. Этот ток, протекая по обмотке возбуждения в обратном против исходного направления размагнитит машину ( Ф = 0) и тормозного момента создано не будет.

Рис. 10. К режиму динамического торможения с самовозбуждением

Для того, чтобы получить тормозной момент, ток, созданный Е ост , должен протекать в том же, что и раньше, направлении, усиливая магнитный поток, т.е. создавая самовозбуждение. Это условие выполнится, если при переходе на режим торможения переключить обмотку возбуждения как показано на рис. 10, схема справа.

Ток, создаваемый увеличивающейся ЭДС, изменит знак, момент будет направлен против движения, т.е. станет тормозным.

Работа машины постоянного тока с самовозбуждением возможна лишь при определенных условиях, а именно при таких значениях скорости и сопротивления R цепи якоря, чтобы имело место равенство

Существованию этого равенства отвечает наличие точки пересечения кривых (при данной скорости) и прямой IR = f(I) — рис. 11. Очевидно, что чем больше R , тем при большей скорости произойдет самовозбуждение машины.

Рис. 11. Характеристики динамического торможения с

Наименьшая скорость, при которой машина может самовозбуждаться, будет при R доб = 0, то есть при замкнутой накоротко якорной цепи машины.

Построение механической характеристики в режиме динамического торможения при самовозбуждении можно произвести, исходя из уравнения баланса мощностей.

Мощность, развиваемая двигателем в режиме динамического торможения, целиком рассеивается в сопротивлениях якорного контура, то есть

. (12)

Зная R и задаваясь током I , по универсальной характеристике определяют соответствующий этому току момент М , вычисляют скорость и т.д. Характер зависимой в тормозном режиме при самовозбуждении изображен на рис. 11,б.

В электроприводах постоянного тока иногда используются двигатели смешанного возбуждения, имеющие две обмотки возбуждения, одна из которых включена последовательно в якорную цепь, а другая имеет независимое питание.

Двигатели последовательного возбуждения могут получать питание не только от источника напряжения, что было рассмотрено выше, но и от источника тока. Поскольку при этом магнитный поток будет неизменным, сохраняются и основные свойства электропривода, рассмотренные ранее.

Генератор постоянного тока независимого возбуждения

Схема включения генератора независимого возбуждения по­казана на рис. 28.2, а. Реостат rрг, включенный в цепь возбужде­ния, дает возможность регулировать ток Iв в обмотке возбуждения, а следовательно, и основной магнитный поток машины. Обмотка возбуждения питается от источника энергии постоянного тока: аккумулятора, выпрямителя или же другого генератора постоян­ного тока, называемого в этом случае возбудителем.

Рис. 28.2 Принципиальная схема (а) и характеристики х.х. (б) генера­тора независимого возбуждения

Характеристика холостого хода генератора постоянного тока независимого возбуждения

При снятии характеристики U= F(IВ) генератор работает в режиме х.х. (Ia = 0). Установив номинальную частоту вращения и поддерживая ее неизменной, постепенно увеличивают ток в обмотке возбуждения Iв от нулевого значения до +Iв = Oa, при котором напряжение х.х. U = 1.15Uном . Получают данные для построения кривой 1 (рис. 28.2, б). Начальная ордината кривой 1 не равна нулю, что объясняется действием небольшого магнитного потока остаточного магнетизма, сохранившегося от предыдущего намагничивания машины. Уменьшив ток возбуждения до нуля, и изменив его направление, постепенно увеличивают ток в цепи возбуждения до -Iв = Oб. По­лученная таким образом кривая 2 называется нисходящей ветвью характеристики. В первом квадранте кривая 2 располагается вы­ше кривой 1. Объясняется это тем, что в процессе снятия кривой 1 произошло увеличение магнитного потока остаточного намагни­чивания. Далее опыт проводят в обратном направлении, т. е. уменьшают ток возбуждения от -Iв = Oб до Iв = 0, а затем увеличи­вают его до значения +Iв = Oa. В результате получают кривую 3, называемую восходящей ветвью характеристики х.х. Нисходящая и восходящая ветви характеристики х.х. образуют петлю намагни­чивания. Проведя между кривыми 2 и 3 среднюю линию 4, полу­чим расчетную характеристику х.х.

Читать еще:  Двигатель 126 ремень грм через сколько менять

Прямолинейная часть характеристики х.х. соответствует нена­сыщенной магнитной системе машины. При дальнейшем увеличе­нии тока сталь машины насыщается и характеристика приобретает криволинейный характер. Зависимость U= F(IВ) дает возможность судить о магнитных свойствах машины.

Нагрузочная характеристика генератора постоянного тока независимого возбуждения

Эта характери­стика выражает зависимость напряжения U на выходе генератора от тока возбуждения Iв при неизменных токе нагрузки, например номинальном, и частоте вращения. При указанных условиях на­пряжение на выводах генератора меньше ЭДС , поэто­му нагрузочная характеристика 1 располагается ниже характери­стики холостого хода 2 (рис. 28.3). Если из точки а, соответствующей номинальному напряжению Uном, отложить вверх отрезок аb, равный IaΣr, и провести горизонтально отре­зок bс до пересечения с характеристикой х.х., а затем соединить точки а и с, то получим аbстреугольник реактивный (характе­ристический).

Так, при работе генератора в режиме х.х. при токе возбужде­ния IВ1 = IВ.ном напряжение на выводах U = de ; с подключением нагрузки (при неизменном токе возбуждения) напряжение генера­тора снизится до значения Uном = ae . Таким образом, отрезок dа выражает значение напряжения ΔU = U — Uном при IВ1 = IВ.ном. На­пряжение на выводах генератора в этом случае уменьшилось в результате действия двух причин: падения напряжения в цепи якоря и размагничивающего влияния реакции якоря . Измерив значение сопротивления цепи якоря и подсчитав падение напряжения IaΣr, можно определить ЭДС генератора при заданном токе нагрузки: Ea = U + IaΣr. На рис. 28.3 эта ЭДС представлена отрезком bе. Электродвижущая сила генератора при нагрузке меньше, чем в режиме х.х. (bе

Судовые электрические машины СЭМ1-С-Р. Цена 879 400 руб.

1. Трансформаторы и автотрансформаторы.
1.1. Однофазный трансформатор.
1.1.1. Определение коэффициента трансформации однофазного трансформатора.
1.1.2. Снятие характеристик холостого хода I0=f(U), Р0=f(U), cosφ0= f(U) однофазного трансформатора.
1.1.3. Снятие характеристик короткого замыкания IК=f(U), РК=f(U), cosφК= f(U) однофазного трансформатора.
1.1.4. Снятие внешней характеристики U=f(I) однофазного трансформатора при активной нагрузке.
1.1.5. Определение рабочих характеристик I1=f(P2), P1=f(P2), η=f(P2), cosφ=f(P2) однофазного трансформатора при активной нагрузке.
1.1.6. Определение уравнительного тока, вызванного неравенством коэффициентов трансформации параллельно включенных однофазных трансформаторов.
1.1.7. Определение небаланса токов параллельно включенных однофазных трансформаторов, вызванного неравенством их напряжений короткого замыкания.
1.2. Однофазный автотрансформатор.
1.2.1. Определение коэффициента трансформации однофазного автотрансформатора.
1.2.2. Снятие внешней характеристики U=f(I) однофазного автотрансформатора при активной нагрузке.
1.3. Трехфазный трансформатор.
1.3.1. Снятие характеристик холостого хода I0=f(U), Р0=f(U), cosφ0= f(U) трехфазного трансформатора.
1.3.2. Снятие характеристик короткого замыкания IК=f(U), РК=f(U), cosφК= f(U) трехфазного трансформатора.
1.3.3. Проверка группы соединений обмоток трехфазного трансформатора.
1.3.4. Подтверждение недопустимости параллельной работы трехфазных трансформаторов с различными группами соединения обмоток.
2. Машины постоянного тока.
2.1. Генераторы постоянного тока.
2.1.1. Снятие характеристики холостого хода E0=f(If) генератора постоянного тока с независимым возбуждением.
2.1.2. Снятие характеристики короткого замыкания IК=f(If) генератора постоянного тока с независимым возбуждением.
2.1.3. Снятие внешней U=f(I), регулировочной If= f(I) и нагрузочной U=f(If) характеристик генератора постоянного тока с независимым возбуждением.
2.1.4. Определение влияния сопротивления цепи возбуждения генератора постоянного тока с параллельным возбуждением на возможность его самовозбуждения.
2.1.5. Определение влияния частоты вращения генератора постоянного тока с параллельным возбуждением на возможность его самовозбуждения.
2.1.6. Снятие внешней U=f(I) характеристики генератора постоянного тока с параллельным возбуждением.
2.1.7. Снятие внешней U=f(I), регулировочной If= f(I) и нагрузочной U=f(If) характеристик генератора постоянного тока со смешанным возбуждением.
2.2. Параллельная работа генераторов постоянного тока.
2.2.1. Параллельная работа генераторов постоянного тока с параллельным возбуждением.
2.2.2. Параллельная работа генераторов постоянного тока со смешанным возбуждением.
2.3. Двигатели постоянного тока.
2.3.1. Снятие электромеханической (скоростной) характеристики n=f(I) двигателя постоянного тока с независимым / параллельным / последовательным / смешанным возбуждением.
2.3.2. Снятие механической характеристики n=f(M) двигателя постоянного тока с независимым / параллельным / последовательным / смешанным возбуждением.
2.3.3. Определение рабочих характеристик n=f(P2), P1=f(P2), М=f(P2), η=f(P2) двигателя постоянного тока с независимым / параллельным / последовательным / смешанным возбуждением.
2.3.4. Регулирование частоты вращения двигателя постоянного тока с независимым / параллельным / последовательным / смешанным возбуждением изменением напряжения якоря.
2.3.5. Регулирование частоты вращения двигателя постоянного тока с независимым / параллельным / последовательным / смешанным возбуждением изменением сопротивления реостата в цепи якоря.
2.3.6. Регулирование частоты вращения двигателя постоянного тока с независимым / параллельным / смешанным возбуждением изменением тока возбуждения.
2.3.7. Регулирование частоты вращения двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением шунтированием обмотки возбуждения.
3. Асинхронные электрические машины.
3.1. Трехфазный асинхронный генератор с короткозамкнутым ротором.
3.1.1. Снятие характеристики холостого хода U=f(С) трехфазного асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором при его автономной работе.
3.1.2. Снятие внешней U=f(I) характеристики трехфазного асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором при его автономной работе.
3.1.3. Снятие и определение нагрузочных характеристик U =f(P2), I=f(P2), P1=f(P2), f=f(P2), s=f(P2), η=f(P2) трехфазного асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором при его автономной работе.
3.1.4. Снятие характеристик мощности Р=f(n), Q=f(n) трехфазного асинхронного генератора с короткозамкнутым ротором при f=const, U=const.
3.2. Трехфазный асинхронный генератор с фазным ротором.
3.2.1. Снятие регулировочной rf= f(n) характеристики трехфазного асинхронного генератора с фазным ротором при f=const, U=const, Р=const.
3.3. Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.
3.3.1. Снятие характеристик холостого хода I0=f(U), Р0=f(U), cosφ0=f(U) трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
3.3.2. Снятие характеристик короткого замыкания IК=f(U), РК=f(U), cosφК=f(U) трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
3.3.3. Снятие электромеханической (скоростной) характеристики n=f(I) трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
3.3.4. Снятие механической характеристики n=f(M) трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
3.3.5. Определение рабочих характеристик I=f(P2), P1=f(P2), s=f(P2), η=f(P2), cosφ=f(P2), M=f(P2) трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
3.3.6. Регулирование частоты вращения трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором изменением напряжения статора.
3.3.7. Регулирование частоты вращения трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором согласованным изменением частоты и напряжения статора.
3.4. Трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором.
3.4.1. Снятие электромеханической (скоростной) характеристики n=f(I) трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором.
3.4.2. Снятие механической характеристики n=f(M) трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором.
3.4.3. Определение рабочих характеристик I=f(P2), P1=f(P2), s=f(P2), η=f(P2), cosφ=f(P2), M=f(P2) трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором.
3.4.4. Регулирование частоты вращения трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором изменением активного сопротивления цепи ротора.
4. Синхронные электрические машины.
4.1. Синхронный генератор.
4.1.1. Снятие характеристики холостого хода E0=f(If) синхронного генератора с независимым возбуждением.
4.1.2. Снятие характеристики короткого замыкания IК=f(If) синхронного генератора с независимым возбуждением.
4.1.3. Снятие внешней U=f(I), регулировочной If= f(I) и нагрузочной U=f(If) характеристик синхронного генератора с независимым возбуждением.
4.1.4. Снятие внешней U=f(I) характеристики синхронного генератора с самовозбуждением.
4.2. Параллельная работа синхронного генератора с сетью большой мощности.
4.2.1. Включение синхронного генератора на параллельную работу с электрической сетью большой мощности по способу точной синхронизации.
4.2.2. Включение синхронного генератора на параллельную работу с электрической сетью большой мощности по способу грубой синхронизации.
4.2.3. Включение синхронного генератора на параллельную работу с электрической сетью большой мощности по способу самосинхронизации.
4.2.4. Регулирование активной мощности и снятие угловой характеристики P=f(δ) синхронного генератора при параллельной работе с электрической сетью большой мощности.
4.2.5. Регулирование реактивной мощности и снятие U-образной характеристики I=f(If) синхронного генератора при параллельной работе с электрической сетью большой мощности.
4.2.6. Перевод синхронной машины, подключенной к электрической сети большой мощности, из генераторного в двигательный режим и в режим синхронного компенсатора.
4.3. Параллельная работа двух синхронных генераторов.
4.3.1. Включение на параллельную работу двух синхронных генераторов.
4.3.2. Регулирование частоты параллельно работающих синхронных генераторов.
4.3.3. Распределение активной нагрузки между параллельно работающими синхронными генераторами.
4.3.4. Распределение реактивной нагрузки между параллельно работающими синхронными генераторами.
4.4. Синхронный двигатель.
4.4.1. Асинхронный пуск трехфазного синхронного двигателя.
4.4.2. Снятие U-образной характеристики I=f(If) трехфазного синхронного двигателя.
4.4.3. Определение рабочих характеристик I=f(P2), P1=f(P2, η=f(P2), cosφ=f(P2), M=f(P2) трехфазного синхронного двигателя.
4.4.4. Снятие угловых характеристик P=f(δ), Q=f(δ), U=f(δ) трехфазного синхронного двигателя.

Читать еще:  V образный двигатель своими руками

    Преобразователь частоты – 1 шт.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector