Файл: Методические указания лабораторных занятий для студентов очного обучения по специальности 15. 02. 10 Мехатроника и мобильная робототехника (по отраслям).docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.12.2023
Просмотров: 169
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Тема: Исследование способов пуска трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
Цель: Получить экспериментальное подтверждение теоретическим сведениям о пусковых свойствах трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, а также приобрести практические навыки в сборке схем и пуске этих двигателей.
Студент должен
знать:
уметь:
Теоретическое обоснование
Анализируя результаты лабораторной работы, необходимо дать сравнительную оценку пусковым свойствам асинхронного двигателя при различных методах пуска, рассмотренных в данной лабораторной работе. При этом следует иметь в виду основные пусковые параметры двигателя - начальные пусковой ток и пусковой момент, полученные в результате экспериментов. При сравнении удобно воспользоваться отношениями I'п.ср/Iп.ср, М'п/Мп, где Iп.ср и Мп - начальные значения пускового тока и пускового момента при пуске двигателя непосредственным включением в сеть. Вполне очевидно, что для метода пуска непосредственным включением двигателя в сеть эти отношения равны единице, а для специальных методов пуска они меньше единицы. При выводах о достоинствах и недостатках методов пуска необходимо учитывать еще и такие показатели, как сложность пусковой операции и ее экономичность, имея в виду стоимость дополнительных устройств.
Для получения объективных результатов лабораторной работы, необходим эксперименты выполнять на одном том же двигателе с включением в цепь обмотки статора одного и того же амперметра. Применение разных двигателей и амперметров, даже одного и того же типа, внести погрешность в эксперимент, результаты которого будут фиксировать не только особенности метода пуска двигателя, но и специфические свойства различных экземпляров двигателей и измерительных механизмов амперметр. Применяемый в лабораторной работе двигатель должен нормально работать при соединении обмотки статора в треугольник.
Ход работы
Пуск двигателя непосредственным включением в сеть. Этот метод пуска отличается простотой, однако в момент подключения двигателя к сети в цепи статора значительный пусковой ток, в пять-семь раз превышающий номинальный ток двигателя.
После сборки схемы по рисунку 6.1 и проверки ее преподавателем следует поставить переключатель 2 в положение «треугольник» и включить рубильник Р1. В момент включения стрелка амперметра отклонится, показывая начальную величину пускового тока Iп; это показание заносится в таблицу 6.1. Пуск двигателя повторяют три раза, а затем определяют среднее значение начального пускового тока (А)
(6.1)
Перед каждым пуском двигателя необходимо убедиться в полной остановке ротора.
Далее следует определить кратность пускового тока Iп.ср/I1ном, где I1ном - номинальный ток двигателя, А.
Пуск двигателя переключением обмотки статора со звезды на треугольник. Схема соединений остается прежней (рисунок 6.1). Пуск производят в следующем порядке. Поставив переключатель 2 в нейтральное положение, замыкают рубильник Р1; затем переключатель переводят в положение «звезда» и фиксируют величины начального пускового тока I'п и пускового напряжения U'п. После разгона ротора переключатель быстро переводят в положение «треугольник». При этом обращают внимание на то, что «бросок» тока при переключении обмотки статора со звезды на треугольник намного меньше начального пускового тока. Пуск включением обмотки на звезду следует повторить три раза и определить среднее значение начального пускового тока (6.1) и его кратность Iп.ср/I1ном. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 6.2.
Реакторный пуск двигателя. При реакторном пуске двигателя напряжение понижается за счет падения напряжения на индуктивном сопротивлении реакторов хР. При этом напряжение на выводах обмотки статора (В)
U'п = U1- jIпxр (6.2)
Пуск двигателя выполняется следующим образом: при разомкнутом рубильнике 2 включают рубильник Р1 и на двигатель подается пониженное напряжение U'п (6.2), при этом фиксируют показания амперметра и вольтметра; после разгона ротора включают рубильник 2 и двигатель оказывается под полным напряжением сети. Пуск при разомкнутом рубильнике 2 повторяют три раза, каждый раз при неподвижном роторе. Значения начального пускового тока
I'п и пускового (пониженного) напряжения на фазной обмотке статора U'п заносят в таблицу 6.2, а затем определяют среднее значение пускового тока Iп.ср (6.1) и его кратность I'п.ср/ I1ном.
Зависимость пускового момента от напряжения. Собирают схему по рисунку 6.3 и после проверки ее преподавателем устанавливают на выходе РНТ минимальное напряжение, вставляют в специальное отверстие диска электромагнитного тормоза (моментомера) ЭМТ шпильку, зацепляющую диск с полюсом электромагнита. После этого включают рубильник Р1 и плавно повышают напряжение на обмотке статора U1к до значения, при котором ток в обмотке статора достигнет значения I1к = (2,5 ÷ 3,0) I1ном.
При этом через приблизительно одинаковые интервалы пускового момента Мп. снимают не менее пяти показаний вольтметра и моментомера ЭМТ и заносят их в таблицу 6.3.
Измерения при токе I1k > I1ном следует проводить по возможности быстрее, не допуская чрезмерного перегрева двигателя. По полученным данным на координатную сетку наносят точки и по лекалу через эти точки проводят плавную кривую, продолжив ее за пределы экспериментально полученных точек, т. е. экстраполируют график на участке АВ (рисунку 6.4) до номинального (фазного) напряжения U1ном.
Из теории известно, что пусковой момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату фазного напряжения: Мп ≡ U21. Используя это положение, вычисляют величину пускового момента Мп.ном, соответствующую номинальному напряжению на обмотке статора:
Мп.ном = МпА(U1ном/U1А) 2 (6.3)
где U1А - напряжение, соответствующее пусковому моменту МпА, т. е. наибольшему значению момента, полученному экспериментально.
Рассчитанное по (6.3) значение момента должно быть равно или мало отличаться от значения момента МпВ т.е. момента, полученного экстраполяцией графика Мп = f(U1), что будет свидетельствовать о правильно выполненной экстраполяции.
Этот график используют для определения пусковых моментов при различных методах пуска двигателя: при пуске двигателя непосредственным включением в сеть - момент Мп, соответствующий номинальному фазному напряжению на обмотке статора U1ном; при методах пуска двигателя при пониженном напряжении сети U'п
(переключением обмотки статора со звезды на треугольник и с включением реакторов в цепь статора) - момент М'п.
Затем для каждого метода пуска определяют кратность пускового момента Мп/ М2ном, где
(6.4)
М2 ном - номинальное значение момента на валу двигателя, Н∙м;
Р2 ном - номинальная мощность двигателя, Вт;
n2ном - номинальная частота вращения, об/мин.
Полученные значения величин пускового момента и его кратности для метода пуска двигателя непосредственным включением в сеть заносят в таблицу 6.1, а для методов пуска при пониженном напряжении в таблицу 6.2.
Таблица 6.1 - Результаты измерений и вычислений
Таблица 6.2 - Результаты измерений и вычислений
Таблица 6.3 – Результаты вычислений
Контрольные вопросы
Содержание отчета
Литература
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6
Тема: Исследование трехфазного синхронного двигателя.
Цель: Изучить устройство синхронного двигателя и приобрести практические навыки в сборке схемы, пуске и снятии данных для построения характеристик двигателя; получить экспериментальное подтверждение теоретическим сведениям о свойствах трехфазных синхронных двигателей.
Цель: Получить экспериментальное подтверждение теоретическим сведениям о пусковых свойствах трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, а также приобрести практические навыки в сборке схем и пуске этих двигателей.
Студент должен
знать:
-
пусковые свойства трехфазных асинхронных двигателей с коротко-замкнутым ротором, -
способы пуска при пониженном напряжении; -
влияние напряжения питания на величины пускового тока и пускового момента.
уметь:
-
сравнивать различные методы пуска асинхронных двигателей короткозамкнутым ротором.
Теоретическое обоснование
Анализируя результаты лабораторной работы, необходимо дать сравнительную оценку пусковым свойствам асинхронного двигателя при различных методах пуска, рассмотренных в данной лабораторной работе. При этом следует иметь в виду основные пусковые параметры двигателя - начальные пусковой ток и пусковой момент, полученные в результате экспериментов. При сравнении удобно воспользоваться отношениями I'п.ср/Iп.ср, М'п/Мп, где Iп.ср и Мп - начальные значения пускового тока и пускового момента при пуске двигателя непосредственным включением в сеть. Вполне очевидно, что для метода пуска непосредственным включением двигателя в сеть эти отношения равны единице, а для специальных методов пуска они меньше единицы. При выводах о достоинствах и недостатках методов пуска необходимо учитывать еще и такие показатели, как сложность пусковой операции и ее экономичность, имея в виду стоимость дополнительных устройств.
Для получения объективных результатов лабораторной работы, необходим эксперименты выполнять на одном том же двигателе с включением в цепь обмотки статора одного и того же амперметра. Применение разных двигателей и амперметров, даже одного и того же типа, внести погрешность в эксперимент, результаты которого будут фиксировать не только особенности метода пуска двигателя, но и специфические свойства различных экземпляров двигателей и измерительных механизмов амперметр. Применяемый в лабораторной работе двигатель должен нормально работать при соединении обмотки статора в треугольник.
Ход работы
Пуск двигателя непосредственным включением в сеть. Этот метод пуска отличается простотой, однако в момент подключения двигателя к сети в цепи статора значительный пусковой ток, в пять-семь раз превышающий номинальный ток двигателя.
После сборки схемы по рисунку 6.1 и проверки ее преподавателем следует поставить переключатель 2 в положение «треугольник» и включить рубильник Р1. В момент включения стрелка амперметра отклонится, показывая начальную величину пускового тока Iп; это показание заносится в таблицу 6.1. Пуск двигателя повторяют три раза, а затем определяют среднее значение начального пускового тока (А)
(6.1)Перед каждым пуском двигателя необходимо убедиться в полной остановке ротора.
Далее следует определить кратность пускового тока Iп.ср/I1ном, где I1ном - номинальный ток двигателя, А.
Пуск двигателя переключением обмотки статора со звезды на треугольник. Схема соединений остается прежней (рисунок 6.1). Пуск производят в следующем порядке. Поставив переключатель 2 в нейтральное положение, замыкают рубильник Р1; затем переключатель переводят в положение «звезда» и фиксируют величины начального пускового тока I'п и пускового напряжения U'п. После разгона ротора переключатель быстро переводят в положение «треугольник». При этом обращают внимание на то, что «бросок» тока при переключении обмотки статора со звезды на треугольник намного меньше начального пускового тока. Пуск включением обмотки на звезду следует повторить три раза и определить среднее значение начального пускового тока (6.1) и его кратность Iп.ср/I1ном. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 6.2.
Реакторный пуск двигателя. При реакторном пуске двигателя напряжение понижается за счет падения напряжения на индуктивном сопротивлении реакторов хР. При этом напряжение на выводах обмотки статора (В)
U'п = U1- jIпxр (6.2)
Пуск двигателя выполняется следующим образом: при разомкнутом рубильнике 2 включают рубильник Р1 и на двигатель подается пониженное напряжение U'п (6.2), при этом фиксируют показания амперметра и вольтметра; после разгона ротора включают рубильник 2 и двигатель оказывается под полным напряжением сети. Пуск при разомкнутом рубильнике 2 повторяют три раза, каждый раз при неподвижном роторе. Значения начального пускового тока
I'п и пускового (пониженного) напряжения на фазной обмотке статора U'п заносят в таблицу 6.2, а затем определяют среднее значение пускового тока Iп.ср (6.1) и его кратность I'п.ср/ I1ном.
Зависимость пускового момента от напряжения. Собирают схему по рисунку 6.3 и после проверки ее преподавателем устанавливают на выходе РНТ минимальное напряжение, вставляют в специальное отверстие диска электромагнитного тормоза (моментомера) ЭМТ шпильку, зацепляющую диск с полюсом электромагнита. После этого включают рубильник Р1 и плавно повышают напряжение на обмотке статора U1к до значения, при котором ток в обмотке статора достигнет значения I1к = (2,5 ÷ 3,0) I1ном.
При этом через приблизительно одинаковые интервалы пускового момента Мп. снимают не менее пяти показаний вольтметра и моментомера ЭМТ и заносят их в таблицу 6.3.
Измерения при токе I1k > I1ном следует проводить по возможности быстрее, не допуская чрезмерного перегрева двигателя. По полученным данным на координатную сетку наносят точки и по лекалу через эти точки проводят плавную кривую, продолжив ее за пределы экспериментально полученных точек, т. е. экстраполируют график на участке АВ (рисунку 6.4) до номинального (фазного) напряжения U1ном.
Из теории известно, что пусковой момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату фазного напряжения: Мп ≡ U21. Используя это положение, вычисляют величину пускового момента Мп.ном, соответствующую номинальному напряжению на обмотке статора:
Мп.ном = МпА(U1ном/U1А) 2 (6.3)
где U1А - напряжение, соответствующее пусковому моменту МпА, т. е. наибольшему значению момента, полученному экспериментально.
Рассчитанное по (6.3) значение момента должно быть равно или мало отличаться от значения момента МпВ т.е. момента, полученного экстраполяцией графика Мп = f(U1), что будет свидетельствовать о правильно выполненной экстраполяции.
Этот график используют для определения пусковых моментов при различных методах пуска двигателя: при пуске двигателя непосредственным включением в сеть - момент Мп, соответствующий номинальному фазному напряжению на обмотке статора U1ном; при методах пуска двигателя при пониженном напряжении сети U'п
(переключением обмотки статора со звезды на треугольник и с включением реакторов в цепь статора) - момент М'п.
Затем для каждого метода пуска определяют кратность пускового момента Мп/ М2ном, где
(6.4)М2 ном - номинальное значение момента на валу двигателя, Н∙м;
Р2 ном - номинальная мощность двигателя, Вт;
n2ном - номинальная частота вращения, об/мин.
Полученные значения величин пускового момента и его кратности для метода пуска двигателя непосредственным включением в сеть заносят в таблицу 6.1, а для методов пуска при пониженном напряжении в таблицу 6.2.
 Рисунок 6.1 - Схема включения трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором при пуске переключением обмотки статора со звезды на треугольник |  Рисунок 6.2 - Схема включения трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором при реакторном пуске |
 Рисунок 6.3 - Схема включения трехфазного асинхронного двигателя для опытного получения данных зависимости пускового момента Мп, от напряжения сети U1. |  Рисунок 6.4 - График зависимости момента асинхронного двигателя от напряжения сети |
Таблица 6.1 - Результаты измерений и вычислений
| Номер пуска | Iп, А | Iп.ср, А | U1, В | Iп.ср/I1 ном | Mп, Нм | Mп/Mном |
| 1 2 3 | | | | | | |
Таблица 6.2 - Результаты измерений и вычислений
| Метод пуска | Измерения | Вычисления | |||||||
| I'п, А | U'п, В | I'п.ср, А | I'п.ср/ Iном | U'п/ U'1ном | М'п Н∙м | М'п/ М2ном | Iп.ср/ Iп | М'п/ Мп | |
| Переключением обмотки статора со Y на ∆ | | | | | | | | | |
| Реакторный | | | | | | | | | |
Таблица 6.3 – Результаты вычислений
| Номер измерения | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| U1к, В | | | | | | |
| Мп, Н∙м | | | | | | |
Контрольные вопросы
-
Какие показатели определяют пусковые свойства асинхронных двигателей? -
Каковы достоинства и недостатки метода пуска асинхронных двигателей непосредственным включением в сеть? -
На чем основаны методы уменьшения пускового тока асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором? Перечислите эти методы. -
Каков общий недостаток методов пуска асинхронных двигателей при пониженном напряжении? -
На сколько уменьшается пусковой ток асинхронного двигателя при его пуске методом переключения обмотки статора со звезды на треугольник? Как при этом изменяется пусковой момент? -
Какова зависимость пускового момента асинхронного двигателя от напряжения, подводимого к обмотке статора?
Содержание отчета
-
Номер, тема и цель работы. -
Схемы включения асинхронного двигателя (Рисунки 6.1, 6.2, 6.3). -
Ход работы. -
Паспортные данные двигателя и измерительных приборов. -
Результаты измерений и расчетов (Таблицы 6.1, 6.2 ,и 6.3). -
График зависимости пускового момента асинхронного двигателя от напряжения сети (рисунок 6.4). -
Ответы на контрольные вопросы. -
Вывод о проделанной работе.
Литература
-
Кацман М. М. Электрические машины – М.: Высшая школа, 2002, с. 193…199. -
Кацман М.М. Лабораторные работы по электрическим машинам и электрическому приводу: Учебное пособие для студентов учреждений среднего профессионального образования. - 4-е изд., стер.- М.: Издательский центр «Академия», 2008г. – 256 с.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6
Тема: Исследование трехфазного синхронного двигателя.
Цель: Изучить устройство синхронного двигателя и приобрести практические навыки в сборке схемы, пуске и снятии данных для построения характеристик двигателя; получить экспериментальное подтверждение теоретическим сведениям о свойствах трехфазных синхронных двигателей.