С электромагнитным возбуждением
Целью лабораторной работы является изучение принципа действия, конструкции, способов пуска, основных свойств и характеристик двигателей постоянного тока с электромагнитным возбуждением в установившихся режимах работы.
Программа лабораторной работы
1. Изучение принципа действия и устройства двигателя.
2. Разработка принципиальной электрической схемы для выполнения опытов.
3. Пуск в ход двигателя.
4. Снятие естественных рабочих, скоростной и механической характеристик.
5. Снятие искусственных скоростных и механических характеристик.
6. Заключение по работе.
Пункты 1 и 2 студенты выполняют до начала лабораторного занятия и записывают соответствующие материалы в отчёт. Эти материалы и подготовленный протокол испытания служат допуском к лабораторной работе.
Краткие теоретические сведения о двигателях
Постоянного тока
Принцип действия и устройство двигателя
При протекании тока Iв по катушкам 1 обмотки возбуждения, расположенным на главных полюсах 2, закреплённых на ярме (рис. 2.1,а), создается магнитный поток возбуждения в магнитной цепи двигателя. Если подключить цепь якоря к источнику постоянного тока, то на проводники обмотки якоря 3 с током ia, находящиеся в основном магнитном поле, будут действовать электромагнитные силы fэм (силы Ампера) и электромагнитный момент М, под действием которого якорь может вращаться, преодолевая момент сопротивления Мс рабочего механизма и потерь самого двигателя. Направление действия электромагнитных сил можно определить по правилу левой руки. Чтобы момент сил, действующих на проводники обмотки якоря, имел неизменное направление в процессе вращения, необходимо изменять направление тока в этих проводниках после перехода их через линию геометрической
А)
Б)
Рис. 2.1. Двигатель постоянного тока: а – устройство; б – пояснения к принципу действия
нейтрали ГН, на которой индукция поля возбуждения в зазоре равна нулю. Это достигается с помощью неподвижных щёток 4 и закрепленных на роторе сегментов (пластин) коллектора 5, соединённых с проводниками обмотки якоря. Сказанное поясняется на упрощённом рис. 2.1,б.
Для увеличения момента и уменьшения его пульсации на роторе устраивают достаточно много контуров (обмотку якоря), присоединенных к коллекторным пластинам.
При вращении якоря в проводниках его обмотки наводится ЭДС. Она направлена навстречу току якоря. В проводниках обмотки якоря протекает переменный ток и наводится переменная ЭДС, во внешней цепи ток и ЭДС имеют неизменное направление. Коллектор и щётки в двигателе служат для подведения энергии к обмотке якоря и инвертирования тока в её проводниках.
Таким образом, в двигателе постоянного тока энергия источника постоянного тока, подводимая к якорной цепи, за вычетом потерь преобразуется в механическую энергию на валу, отдаваемую рабочему механизму.
Чтобы уменьшить искрение на коллекторе под щётками, в двигателе устанавливают дополнительные полюсы 6 с обмоткой 7, включённой последовательно с обмоткой якоря. Для уменьшения влияния поля якоря на поле в зазоре устраивают компенсационную обмотку 8, располагаемую в пазах полюсных наконечников (рис. 2.1,а).
Для изменения направления вращения (реверса) якоря необходимо изменить направление движущего электромагнитного момента и, следовательно, электромагнитных сил. Это достигается изменением направления токов якоря или возбуждения.
Чтобы обеспечить достаточно сильное магнитное поле, устраивают магнитопровод, по которому и проходит основной магнитный поток.
Конструкцию двигателя постоянного тока можно изучить с помощью учебников по электрическим машинам [1,3,4,5] и макета в лаборатории. Сделайте упрощённый эскиз двигателя, пронумеруйте и назовите функционально важные элементы, укажите их назначение.