Файл: Лаб. работы 1.0-2.docx

Указания и порядок выполнения работы.

1. Ознакомиться со схемой нагрузочного стенда – рис. 3.4. Записать паспортные данные оборудования и приборов.

2. Снять механическую характеристику АД с короткозамкнутым ротором в следующих рабочих режимах: генераторного торможения, двигательном и тормозного спуска.

Снятие механической характеристики рекомендуется начать с режима генераторного торможения. Пуск установки осуществляется в следующем порядке: установить движок потенциометра R2 в среднее положение; включить автоматические выключатели QF3 и QF4; потенциометром R1 установить величину тока в обмотке возбуждения LM1 равную 0,75 А и в дальнейшем поддерживать это значение постоянным; включить автоматические выключатели QF2 и QF1. Потенциометром R2 увеличить угловую частоту вращения двигателя М1 до его перехода в режим генераторного торможения. Угловая частота вращения испытуемого двигателя М1 измеряется тахогенератором BR и регистрируется по показаниям прибора Pn. Для измерения момента двигателя М1 регистрируют показания амперметра РА2. Результаты измерений заносятся в таблицу 3.1.

Таблица 3.1.

В режиме генераторного торможения (рис.3.5 – квадрант 2) рекомендуется измерить 4…5 точек, обязательно зафиксировав точку перегиба.

В двигательном режиме (рис. 3.5 – квадрант 1) – измерить 8…10 точек, зафиксировав точки: ωо (в этот момент диск счетчика PI должен изменить направления вращения), перегиба и ω = 0.

В режиме тормозного спуска (рис. 3.5 – квадрант 3) – измерить 4…5 точек, зафиксировав точку ω = 0.

Для определения момента потерь – Мпот, необходимо отключить автоматический выключатель QF1 и повторить опыты в том же диапазоне частот вращения. Данные записать в табл. 3.1.

Выключить автоматические выключатели QF2, QF3, QF4.

3. Выполнить расчеты и заполнить графы табл. 3.1. Момент потерь и электромагнитный момент подсчитывают по формуле

М = См I_PA2, Нм (3.4)

где См = 0,63 – коэффициент пропорциональности, Нм /А.

Угловая частота вращения ротора двигателя определяется как

ω = , рад/c (3.5)

4. Построить на отдельном графике полученные экспериментально кривые для испытуемого двигателя (аналогично рис. 3.5): ω = f(Мпот),

ω = f(Мэлм), ω = f(Мдв).

Механическая характеристика двигателя ω = f(Мдв) на этом графике, построенная согласно 3.3, получена при пониженном напряжении питания – Uоп = 127 В. Для ее построения при номинальном напряжении питания, равном Uн = 380 В, необходимо выполнить перерасчет по формуле

М = К²  Мдв, (3.6)

где К = Uн / Uоп – коэффициент пропорциональности.

Построить на том же графике механическую характеристику АД при номинальном напряжении питания – ω = f(М).

5. Рассчитать по паспортным данным и построить по пяти характерным точкам на том же графике «ЕМХ» АД для двигательного режима работы – ω = f(Мрасч). Сравнить механические характеристики АД для двигательного режима работы, полученные экспериментально и расчетным путем.

Контрольные вопросы

1. Поясните принцип работы АД.

2. Какие режимы работы существуют у АД ?

3. Каким образом осуществляется перевод АД в режим генераторного торможения ?

4. Каким образом осуществляется перевод АД в режим тормозного спуска ?

5. Каким образом осуществляется перевод АД в режим торможения противовключением ?

6. Каким образом осуществляется перевод АД в режим динамического торможения ?

7. Что характеризует величина скольжения у АД ?

8. Почему испытания АД проводятся на стенде при пониженном напряжении питания ?

9. В каких случаях в сельском хозяйстве применяются АД с фазным ротором ?

10. Как изменится момент АД при изменении напряжения питания ?

Лабораторная работа № 4 режимы пуска и динамического торможения асинхронных электродвигателей

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Практически овладеть основными приемами подготовки и осуществления пуска АД с короткозамкнутым ротором при питании от трехфазной электрической сети. Изучить вопросы пуска, регулирования угловой частоты вращения и динамического торможения АД с фазным ротором.

ПРОГРАММА РАБОТЫ.

1.Научиться: определять «начало» и «конец» обмоток статора АД, включать его в трехфазную электрическую сеть при соединении обмоток статора в «звезду» и «треугольник».

2.Изучить вопросы пуска и регулирования угловой частоты вращения АД с фазным ротором.

3.Ознакомиться с режимом динамического торможения для АД с короткозамкнутым и с фазным ротором.

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.

Трехфазные АД, особенно с короткозамкнутым ротором, отличаются простотой устройства, высокой надежностью в эксплуатации и невысокой стоимостью по сравнению с другими современными типами двигателей. По количеству и суммарной установленной мощности они занимают первое место среди других типов электродвигателей, используемых как в промышленности, так и в сельском хозяйстве.

Трехфазный АД состоит из неподвижной части – статора и вращающейся части – ротора. Сердечники статора и ротора выполняются из листов электротехнической стали, изолированных друг от друга лаковой пленкой или (для двигателей малой мощности) слоем окалины, образующейся на поверхности листа. На внутренней поверхности цилиндра статора имеются пазы, идущие параллельно оси ротора. В пазах статора размещены три его обмотки, сдвинутые в пространстве одна относительно другой на 120⁰ . Каждая из обмоток статора состоит из одинакового количества секций. В зависимости от размещения этих секций в пазах статора и схемы соединения их между собой АД имеет различное количество пар полюсов – «р», образуемое обмотками статора. Начало и конец каждой обмотки статора, т.е. каждой его фазы, выведены на клеммную колодку электродвигателя. Соединяя обмотки отдельных фаз статора на клеммной колодке определенным образом можно получить схему включения АД в «звезду» или в «треугольник». Ротор АД представляет собой собранное из листовой стали цилиндрическое тело, укрепленное на валу двигателя, в пазах которого расположены обмотки. В зависимости от конструкции и способа соединения обмоток ротора АД подразделяются на двигатели с фазным и с короткозамкнутым ротором. АД с фазным ротором имеют на роторе, как и на статоре, три обмотки, сдвинутые в пространстве на 120⁰ и с тем же количеством пар полюсов. Обмотки ротора АД всегда имеют одну схему соединения – «звезда». Свободные концы обмоток ротора подключены к трем контактным кольцам, установленным на валу электродвигателя и вращающимся вместе с валом. К этим контактным кольцам через металлографические щетки подключают трехфазный реостат. Тем самым замыкают каждую фазу обмотки ротора через активное сопротивление реостата, т.е. вводят добавочные сопротивления в цепь ротора АД. Электродвигатели с короткозамкнутым ротором имеют обмотку ротора в виде «беличьей клетки». Она выполнена из медных или алюминиевых стрежней и постоянно замкнута в лобовых частях ротора при помощи короткозамыкающих колец. «Беличья клетка» образует многофазную обмотку ротора, соединенную «звездой» и замкнутую накоротко. Количество фаз такой обмотки равно количеству стержней на роторе.

Работа АД основывается на принципе электромагнитного взаимодействия между вращающимся электромагнитным полем, которое создается системой трехфазного переменного тока, подводимого из электрической сети к обмоткам статора, и токами в роторе, наводимыми этим полем при пересечении его обмоток. Угловая скорость вращения электромагнитного поля, называемая синхронной скоростью АД, определяется как

ωо = , рад/с (4.1)

nо = , об/мин (4.2)

где f – частота сети, Гц; р – количество пар полюсов обмоток статора.

В зависимости от количества пар полюсов АД имеют различную синхронную скорость вращения – nо. Ее наиболее распространенные значения при питании от сети частотой 50 Гц приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1.

Для обеспечения паспортной мощности АД требуется подключить его к электрической сети по схеме «треугольник» - ∆ или «звезда» - Y, которая обеспечивает подведение номинального напряжения к обмоткам статора. В настоящее время наиболее распространенными значениями напряжения сети являются 380 В и 220 В. В табл. 4.2 приведены схемы соединения обмоток статора АД при различных напряжениях сети. В табл. 4.3 приведены общепринятые обозначения начала и конца всех трех обмоток статора, подключаемых к клеммной колодке электродвигателя.

Таблица 4.2.

пользуют условное обозначение в виде точки, устанавливаемой рядом с графическим обозначением обмотки. Схема подключения обмоток статора АД к его клеммной колодке приведена на рис.4.1 а), схема соединения перемычек на клеммной колодке при включении обмоток «звездой» показана на рис.4.1 б), а «треугольником» - рис. 4.1 в).

Рис. 4.1. Схемы подключения обмоток статора АД:

а) – к клеммной колодке; б) – соединением «звезда»;

в) – соединением «треугольник».

Для соединения АД по схеме «звезда» (Y) – рис.4.1б) все концы обмоток статора – С4, С5, С6 (или все их начала – С1, С2, С3) объединяют при помощи перемычек вместе, а к свободным началам обмоток – С1, С2, С3 (или к их концам – С4, С5, С6) подводят напряжение трехфазной сети переменного тока – фазы А, В, С. Для соединения АД по схеме «треугольник» (∆) – рис.4.1в) обмотки статора соединяются при помощи перемычек вместе попарно – С1 и С6, С2 и С4, С3 и С5, а к местам их соединения подводят напряжение сети – фазы А, В, С. В обоих случаях все обмотки статора АД будут соединены согласовано и при подаче на них напряжения питания внутри него образуется вращающееся электромагнитное поле, создающее вращающий момент на валу двигателя.

Если в процессе эксплуатации или после ремонта АД произойдет разрушение клеммной колодки и будет отсутствовать маркировка начала – конца обмоток статора, то для правильного его подключения к электрической сети требуется определить сами обмотки и найти их начала. В противном случае обмотки статора АД могут быть подключены к сети неправильно и в результате вместо вращающегося электромагнитного поля будет получено пульсирующее поле, двигатель в этом случае не сможет развить паспортные значения момента и угловой скорости на валу. Определение выводов обмоток и нахождение их начала можно выполнить на постоянном и переменном токе различными методами.

В процессе эксплуатации электродвигателей требуется периодически проводить проверку сопротивления изоляции их обмоток относительно корпуса. Также прежде чем приступить к определению выводов обмоток статора требуется проверить сопротивление изоляции каждого вывода всех обмоток относительно корпуса двигателя. Сопротивление изоляции электроаппаратов проверяют при помощи мегомметра. Мегомметр имеет две клеммы для подключения исследуемого объекта, это клемма – Л, для подключения линии, и клемма – З, для подключения «земли». Для проведения измерений при нагрузке, подключенной к клеммам Л и З, требуется вращать рукоятку мегомметра, приводящую в работу внутренний генератор прибора. Отсчет значения сопротивления проводится по шкале мегомметра. Для электродвигателей с рабочим напряжением до 1000 В сопротивление изоляции обмоток статора относительно корпуса и сопротивление изоляции между обмотками должно быть не менее 500 кОм, а сопротивление изоляции обмоток ротора – не менее 200 кОм при температуре 10…30 ⁰С.