Содержание материала

После проведения пробных включений, установления исправности механической части машины и хорошей коммутации щеток снимаются характеристики машины.
Характеристиками машин принято называть [Л. 2] взаимную зависимость электрических и механических величин: напряжения на якоре, тока якоря, тока возбуждения, скорости вращения и момента на валу. Заводы- изготовители производят полные испытания и снятие всех характеристик при типовых испытаниях новых конструкций машин; всесторонне испытываются также крупные машины индивидуального изготовления; средние и особенно мелкие машины испытываются по сокращенной программе, и в прилагаемых к ним формулярах характеристики обычно отсутствуют [Л. 3, 5].
При пуске новых установок с машинами постоянного тока в практике наладки принято снимать следующие характеристики [Л. 9, 7].

  1. У всех двигателей в режиме холостого хода измеряется скорость при номинальном напряжении на якоре и номинальном токе возбуждения; у приводов с небольшой статической нагрузкой, как, например, рольгангов, тележек кранов и др., скорость вращения двигателя может измеряться при подсоединенных механизмах.
  2. У двигателей, имеющих регулировку скорости вращения, снимается регулировочная характеристика n=f(Iв)—зависимость скорости от тока возбуждения при неизменном напряжении на якоре.
  3. У двигателей приводов продолжительного режима работы (например, транспортеров, вентиляторов, станков) измеряется скорость вращения при различных эксплуатационных режимах.
  4. У генераторов систем Г—Д снимаются характеристики намагничивания (холостого хода) E=f(Iв) и короткого замыкания ек=f(Iя) при неизменной скорости, где Е, ек — э. д. с. якоря генератора; Iв, Iя — ток возбуждения и ток якоря генератора.
  5. У возбудителей снимаются характеристики холостого хода и внешняя U=f(In) (у возбудителей синхронных двигателей, сидящих на общем валу, снимается только внешняя характеристика).

При наладке сложных электроприводов часто возникает необходимость дополнительно к указанным испытаниям выполнить ряд специальных измерений величин махового момента, электромагнитной постоянной времени и снять характеристики привода в различных режимах работы. В приводах продолжительного режима работы требуется измерить момент нагрузки, для чего в свою очередь следует измерить потребляемую двигателем мощность и оценить потери энергии в двигателе.
Ниже описана рекомендуемая методика снятия характеристик и производства измерений при испытании вращающихся электрических машин.
Для оценки эксплуатационных возможностей электропривода и получения контрольных расчетных величин в первую очередь снимаются характеристики всех электрических машин при холостом ходе. Что касается характеристик машин под нагрузкой, то они снимаются только у отдельных исследуемых электроприводов в процессе опытной эксплуатации.

Снятие регулировочной характеристики двигателя n=f(IB).

При проектировании по типовой характеристике намагничивания машины Ф=f(FB) и заданному диапазону регулирования скорости nмин—nмакс рассчитывается невыключаемое сопротивление реостата в цепи возбуждения. Расчет ведется на основании простейших соотношений

Φ — магнитный поток на полюс;

Рис, 2-14. Схема включения двигателя при снятии регулировочной характеристики.
С, Κ1, К — коэффициенты пропорциональности. Коэффициент К, необходимый для расчета потока Ф (соответствующего заданным скоростям) находится по базовым величинам K=Фn.

По величине nmax рассчитывается Фмин, из характеристики намагничивания определяется Iв.мин. Аналогично по максимально допустимому току возбуждения In макс определяется Фмакс и рассчитывается n-мин.
Регулировочная характеристика дает возможность проверить результаты расчетов и отрегулировать величины установочных сопротивлений. При снятии характеристик двигатель испытывается во всем диапазоне регулирования скорости вращения; особое внимание уделяется проверке устойчивости работы в зоне минимального возбуждения.
Регулировочные характеристики снимаются при номинальном напряжении на якоре и отсутствии (или малой величине) статической нагрузки. На время испытания двигатель включается по нормальной рабочей схеме, но для расширения диапазона регулирования в цепи обмотки возбуждения может быть дополнительно установлен реостат Rд (рис. 2-14). Порядок снятия характеристики следующий.

Рис. 2-15. Регулировочная характеристика двигателя с параллельным (независимым) возбуждением.
п - номинальная скорость при полном (номинальном.) токе возбуждения IВ.Н; n-макс — максимальная скорость при минимальном допустимом токе возбуждения.

  1. Скорость двигателя путем постепенного введения реостата медленно увеличивается от основной, соответствующей полному возбуждению, до 110% верхнего нормированного предела. При значениях скорости, близких к максимальной, необходимо внимательно следить за коммутацией щеток. Если возникает искрение щеток или «качание» якоря, необходимо немедленно прекратить испытание, выяснить и устранить неисправность.

При снятии регулировочной характеристики в режиме холостого хода имеется возможность проверить, насколько устойчивой будет работа двигателя на высшей скорости под нагрузкой. Для этой цели приближение к верхнему пределу скорости следует повторить несколько раз, постепенно увеличивая быстроту введения реостата в цепи возбуждения. При резком увеличении скорости ток якоря двигателя достигает значительной величины, и если возрастающая реакция якоря не вызывает снижения основного магнитного потока, приводящего к дополнительному повышению скорости, то можно ожидать, что машина будет устойчиво работать также и под нагрузкой.
Установив надежность работы двигателя во всем диапазоне изменения скорости, можно приступить к снятию характеристик.

2.         Ток возбуждения кратковременно повышается до значения, равного 1,2 номинального, и при этом значении снимается первая точка регулировочной характеристики; затем ступенями снижается возбуждение и снимаются семь-восемь точек в пределах до 110% максимальной рабочей скорости. Для реверсивных двигателей регулировочные характеристики снимаются при обоих направлениях вращения якоря. Одновременно с записью значений скорости и токов возбуждения следует регистрировать напряжение и ток якоря двигателя.

Рис. 2-16. Зависимость скорости двигателя от напряжения на якоре.
а — схема управления; б — характеристики изменения скорости двигателя при регулировании напряжения на якоре; n1,....n2, .... пм — промежуточные и максимальное значения скорости двигателя, соответствующие напряжениям на якоре (U1,... U2, . . ., UM.

  1. По данным измерений строятся характеристики (рис. 2-15). Если напряжение питающей сети Uc отличалось от номинального напряжения двигателя Uu, производится пересчет данных измерений скорости п'.

С достаточной точностью можно принять, что скорость прямо пропорциональна напряжению на якоре, и поэтому ее значение п, приведенное к Uн, находится из простого соотношения

  1. Этим же соотношением пользуются в тех случаях, когда требуется получить регулировочную характеристику в расширенном диапазоне. Так как испытание при высокой скорости представляет опасность для двигателя или механизма, характеристика снимается при пониженном до 40— 30% напряжении якоря, а затем приводится к его номинальному значению расчетным путем.
В системах генератор — двигатель снимаются характеристики n=f(Uг), дающие зависимость скорости вращения двигателя от напряжения генератора. Каждая такая характеристика, соответствующая определенному неизменному току двигателя, представляет собой прямую линию (рис. 2-16).


Рис. 2-17. Схемы регулирования тока возбуждения генераторов.
а — применение потенциометра ПТ; 6 - то же, но последовательно включен реостат Rд; в — применение потенциометра для регулирования тока возбуждения возбудителя.
Выше описано снятие регулировочных характеристик двигателей с помощью реостатов, вводимых в цепь возбуждения. В настоящее время широкое применение находят приводы, у которых возбуждение машин определяется работой магнитных усилителей или управляемых выпрямителей; для возбуждения крупных двигателей служат отдельные возбудители. Регулировочные характеристики таких машин целесообразно снимать при полной рабочей схеме силовых цепей и цепей возбуждения. Для обеспечения безаварийности следует собрать испытательные схемы, позволяющие постепенно, вручную, изменять управляющий сигнал усилителей. Перед снятием характеристик при неподвижных машинах необходимо проверить надежность испытательных схем и плавность регулирования токов возбуждения.