Визначення ККД машини постійного струму методом холостого ходу

Мета роботи – Набути практичних ниваків по визначенню ККД машини постійного струму методом холостого ходу; одержати експериментальне підтвердження теоретичних знань про види втрат в машині постійного струму, їх залежності від навантаження машини, а також залежності ККД машини від навантаження.

Опис лабораторного стенду.

Зовнішній вигляд лабораторного стенду приведений на рис. 11.1, а його електрична принципова схема – на рис. 11.2.

На лицьовій панелі стенда розміщені вимірювальні прилади, елементи комутації та регулювання, а також сітьовий вимикач, сигнальна лампочка і запобіжник. Вимірювання постачальної напруги проводиться вольтметром РА2, струм обмотки збудження – міліамперметром РА1.

В лівій частині стенда знаходиться перемикач S1, призначений для комутації мережі якоря та обмотки збудження, а також ручки потенціометрів R1, R2, R3. Потенціометр R1 служить для регулювання величини постачальної напруги, потенціометр R2 – пусковий, призначений для запуску двигуна (при обертанні за часовою стрілкою), потенціометр R3 регулює величину струму збудження.

Для піпдключення до обмотки якоря зовнішньогоомметра передбачені гнізда Я1-Я2. Вимірювання опору обмотки необхідно проводити при розімкнутому перемикачі S1.

Програма та методика виконання роботи.

1. Ознайомитись з конструкцією машини та записати її паспортні дані.

В лабораторній роботі досліджується виконавчий двигун СЛ-369 з барабанним якорем і електромагнітним збудженням. З конструкцією двигунів даної серії можна познайомитись у наведеній нижче літературі. Паспортні дані двигуна приведені в табл. П.1.

Таблиця 11.1

Uном, В	P В*А	nном об/хв	Iя ном, А	Iзв, А	Mном. Н*см	Mя Н*см	Rя, Ом	Rзб, Ом	Ίg, г*см	m, кг
110	50	3000	0,85	0,08	15,77	29,4	23,3	1160	686	1,95

Примітка: U_ном, = номінальна напруга збудження ;

P = номінальна потужність двигуна;

Рис. 11.2. Принципова електрична схема лабораторного стенда.

- номінальна швидкість обертання;

- відповідно, струми якірної обмотки і обмотки збудження ;

- номінальний момент на валу;

- пусковий момент;

- опори обмоток якоря і збудження;

- момент інерції якоря;

- маса якоря.

2. Визначити опір обмоток якоря:

Перемикач S1 розімкнутий /нижнє положення/. З допомогою циф­рового приладу Щ4300 /або В7-20/ виміряти опір якірних обмоток між гіздами Я1 та Я2. Відключити прилад від стенду. Замкнути S1. Збіль­шуючи напругу постачання потенціометром R1, добитись повороту якоря двигуна в нове положення. Відключити постачання двигуна і розімкнути перемикач S1. Повторити вимірювання опору якірної обмотки за до­помогою цифрового приладу.

За дійсне значення опору обмотки якоря взяти середнє арифметич­не результатів двох вимірів ().

Одержане значення опору привести до робочої температури 75°С:

(11.1)

де – температурний коефіцієнт міді, котрий дорівнює 0,004 ;

& – температура оточуючого середовища.

3. Виконати дослід холостого ходу.

Для цього потрібно включити двигун в мережу /замкнути перемикач "Мережа"/, Замкнути перемикач S1. Виставити потенціометром R2 но­мінальну напругу . Регулюючим потенціометром R3 виставити значення струму обмотки збудження = 0,06 А, відповідне номі­нальній швидкості обертання при холостому ході двигуна.

В цьому режимі амперметром РА2 виміряти попереднє значення струму якоря в режимі холостого ходу , а амперметром РА1 -величину струму збудження , відповідного номінальній швид­кості обертання.

Результати занести в табл. 11.2.

Таблиця 11.2

Визначити значення напруги холостого ходу , котру слід підвести до двигуна при досліді холостого ходу:

(11.2)

це - опір обмотки якоря /Ом/, приведений до робочої темпера­тури 75°С;

- спад напруги на щітках /звичайно приймається рівним 2В/;

- струми в мережі якоря в режимі холостого ходу і режимі

номінального навантаження /А/.

Номінальне значення струму в обмотці якоря /А/:

(11.3)

де = 0,85 + 0,08= 0,93 /А/ – повний вхідний струм при номінальному навантаженні ;

- паспортні дані двигуна.

За значенням визначити електричні втрати в мережі збудження:

. (11.4)

Після цього потенціометром R1 встановити на вході двигуна напругу Г , виміряти амперметром РА2 струм якоря в режимі холостого ходу та визначити потужність в мережі якоря, котра являє со­бою суму магнітних та механічних затрат:

(11.5)

4. Розрахувати втрати машини постійного струму при різних зна­ченнях струму навантаження і побудувати графік залежності ККД маши­ни постійного струму від струму навантаження. Для цього треба зроби­ти так:

Взяти ряд значень струму навантаження, наприклад, = 0,25; 0,5 ; 0,75 ; 1,0 від і визначити відповідне значення струму в обмотці якоря, А;

, (11.6)

потім підрахувати електричні втрати в мережі якоря:

, (11.7)

електричні втрати в щіточному контакті, В×А,

, (11.8)

додаткові втрати, В×А

Результати обчислень занести в табл. 11.3.

Таблиця 11.3

0.25 0.5 0.75 1.0

Сума втрат, В×А,

. (11.10)

Використана двигуном потужність, В×А,

(11.11)

Корисна потужність на валу двигуна, В×А

(11.12)

ККД двигуна

. (11.13)

По результатах табл. 11.3. побудувати графік залежності ККД двигуна від струму навантаження І.

Контрольні запитання

1. Які види затрат мають місце в машинах постійного струму?

2. Які втрати називають постійними, а які – змінними?

3. З якою метою та в якій послідовності проводять дослід холостого ходу для

машини постійного струму?

4. Яку напругу потрібно підвести до двигуна в досліді холостого ходу?

5. Чому графік виходить не з початку координат?

Література

1. Волков Н.И., Миловзоров В.П. Электромашинные устройства ав­томатики: Учеб. для вузов по спец. "Автоматика и телемеханика". –М.; Высш.шк., 1986.

2. Арменский Е.В., Фалк Г.В. Электрические микромашины: Учеб.
пособие для електротехн.спец.вузов. – М.: Высш.шк., І985.

3. Кацман М.М. Электрические машины. – М.: Высш.шк., 1983.

4. Кацман М.М., Юферов Ф.М. Элекгрические машины автоматических
систем. – М.: Высшая школа, 1979.