1. Цель работы
Ознакомление с конструктивным устройством асинхронного двигателя (АД) малой мощности, измерительной аппаратурой, пуском и управлением двигателя. Опытное снятие рабочих характеристик и анализ их на основе свойств асинхронного двигателя.
2. Теоретические сведения
Асинхронной машиной называется машина переменного тока, у которой скорость вращения ротора не равна скорости магнитного поля статора и зависит от нагрузки. В асинхронном двигателе ротор всегда вращается медленнее поля статора.
Принцип действия АД основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора с токами, которые наводятся этим полем в проводниках ротора. Возникновение токов в роторе и создание вращающегося момента возможны лишь при относительном движении проводников ротора в магнитном поле машины.
Для пуска и управления двигателями используют схемы дистанционного управления, обеспечивающие защиту от нарушения нормальных режимов работы двигателя.
В схемах дистанционного управления АД с короткозамкнутым ротором основным элементом является магнитный пускатель. Он состоит из одного или двух контакторов переменного тока, смонтированных вместе с тепловым реле в общем корпусе. Контактор – это электромагнитный механизм, подвижная часть которого при подаче напряжения на катушку притягивается к сердечнику и замыкает или размыкает контакты.
Тепловое реле при прохождении через его нагревательный элемент в течение определенного времени тока, превышающего допустимый, размыкает контакты в цепи катушки контактора, которые разрывают цепь питания статора двигателя. Тепловое реле обеспечивает защиту двигателя при перегрузках.
Для подготовки схемы к работе необходимо включить автомат.
Схема рис. 4 осуществляет следующие функции:
а) пуск двигателя;
б) остановку двигателя;
в) защиту от перегрузок и короткого замыкания;
г) защиту от повторного включения двигателя при пропадании или снижении питающего напряжения ниже допустимого (нулевая защита).
Для пуска двигателя необходимо нажать кнопку «Пуск». При этом замыкается цепь катушки контактора К. Контактор срабатывает, при этом его нормально открытые контакты К1 и К2 замкнутся. Контакт К1 шунтирует кнопку «Пуск», так как она с самовозвратом, а контакт К2 подает напряжение на обмотку статора АД. Двигатель начинает вращаться.
Остановка двигателя производится нажатием на кнопку «Стоп». При этом цепь питания катушки конденсатора К будет разорвана, контакты К1 и К2 разомкнутся. Защита от перегрузок обеспечивается тепловым реле РТ1 и РТ2. При перегреве их тепловых элементов произойдет размыкание их нормально замкнутых контактов 1РТ и 2РТ. Защита от короткого замыкания производится автоматом сети.
Для проверки эксплуатационных свойств АД производят его пуск и опытное снятие характеристик.
3. Методика измерений
3.1. Пуск трехфазного АД с короткозамкнутой обмоткой ротора
Пуск АД может осуществляться непосредственно включением на полное напряжение сети, переключением обмоток со «звезды» на «треугольник» и при помощи автотрансформатора (при пониженном напряжении).
В данной работе пуск производится непосредственным включением АД на полное напряжение. При этом пусковые токи достигают значительной величины I П = (4 ÷ 7) I Н , не всегда допустимо по условиям эксплуатации.
При соединении обмоток статора звездой пусковой ток уменьшается в 3 раза по сравнению с соединением в треугольник. Это можно пояснить следующим образом: 
Следует учитывать, что при пуске АД с помощью автотрансформатора при пониженном напряжении уменьшается пусковой момент.
При необходимости изменить направление вращения ротора нужно изменить направление вращения поля статора, т.е. поменять местами любые две фазы.
2. Работа АД при нагрузке
Задачей испытания двигателя при нагрузке является снятие и построение рабочих характеристик.
Рабочими характеристиками АД называют зависимости вращающего момента М2 , скорости вращения n 2 , скольжения S, тока статора I 1, подведенной мощности Р1Д, коэффициента мощности cos φ и к.п.д. η от полезной мощности на валу Р2Д при постоянном напряжении U 1 и постоянной частоте f1 сети.
Для создания нагрузки применяют генератор постоянного тока с независимым возбуждением. Величина тормозного момента регулируется реостатом R Н во внешней цепи генератора.
Вышеперечисленные зависимости рабочего режима двигателя имеют следующие аналитические выражения:
Скорость вращения магнитного поля АД
[об/мин]
- частота тока, Гц;
- число пар полюсов двигателя.
Скорость вращения ротора
[об/мин]
- скольжение ротора.
В лаборатории электротехники число оборотов измеряется при помощи тахометра.
Мощность, потребляемая из сети двигателя
[ Вт ]
Мощность, потребляемая из сети, может быть измерена с помощью однофазного ваттметра, так как 
, (где 
- показания однофазного ваттметра).
Коэффициент мощности двигателя: 
;
К.п.д. двигателя: 
.
Для снятия рабочих характеристик двигателя в качестве нагрузки используется генератор постоянного тока (валы генератора и двигателя соединены посредством муфты). Мощность на валу двигателя 
можно определить по формуле: 
,
- к.п.д. генератора постоянного тока, взять из паспортных данных, считать, что он не меняется при нагрузках от40 до 100% от номинальных.
Полезный вращающий момент на валу двигателя определяется следующей формулой: 
\
[Нм]
4. Программа выполнения работы
4.1. Записать паспортные данные оборудования и используемых приборов, в том числе и номинальные данные испытуемого асинхронного двигателя и нагрузочного генератора постоянного тока:
- АД 
- ГПТ 
.
4.2. Пуск АД
Собрать схему, изображенную на рис.6, обмотку статора соединить треугольником. С помощью магнитного пускателя произвести пуск АД. Обратить внимание, что пусковые токи превышают номинальные в (4 ÷ 7) раз. Записать величину пускового тока.
4.3. Снятие рабочих характеристик
Записать значения U 1 , I 1 , P ф , n 2 при холостом ходе АД. Затем подать питание в обмотку возбуждения генератора постоянного тока (ГПТ), вывести реостат в цепи возбуждения и включить нагрузку. Изменяя сопротивление в цепи нагрузки ГПТ, снять 6-7 точек. Нагружая ГПТ, необходимо следить за током статора АД, который не должен превышать I Н. Данные эксперимента записать в таблицу по форме 5.
4.4. Соединить обмотку статора звездой. Произвести пуск и снятие рабочих характеристик аналогично п.п.4.2. и 4.3.
Данные эксперимента занести в таблицу по форме 6.
5. Содержание отчета
5.1. Цель и содержание работы
5.2. Перечень приборов и оборудования, их паспортные данные
5.3. Принципиальная схема установки
Схема управления АД с короткозамкнутым ротором и нереверсивным магнитным пускателем
Рис.4
Примерный вид рабочих характеристик
Рис.5
Электрическая схема для испытания АД с короткозамкнутым ротором
Рис. 6
Примечание: МП – магнитный пускатель
К 505 – комплект измерительных приборов
Рабочие характеристики. Соединение «треугольник».
| № п/п | Измерено | Вычислено | ||||||||||||
| U1 | I1 | Pф | n2 | Uг | Iнг | Iвг | P1д | P2г | P2д | η | M2 | S | cosφ | |
| В | А | Вт | об/мин | В | А | А | Вт | Вт | Вт | - | Нм | - | - | |
Рабочие характеристики. Соединение «звезда».
| № п/п | Измерено | Вычислено | ||||||||||||
| U1 | I1 | Pф | n2 | Uг | Iнг | Iвг | P1д | P2г | P2д | η | M2 | S | cosφ | |
| В | А | Вт | об/мин | В | А | А | Вт | Вт | Вт | - | Нм | - | - | |
5.4. Таблицы экспериментальных и расчетных результатов
5.5. Основные расчетные формулы с числовым примером расчета
5.6. График рабочих характеристик
5.7. Выводы по работе
5.8. Дата выполнения. Подпись студента.
6. Контрольные вопросы
6.1. Как устроен трехфазный АД?
6.2. В чем заключается принцип работы АД?
6.3. Как изменить направление вращения АД?
6.4. Как изменятся пусковые токи АД при переключении его обмотки с треугольника на звезду?
6.5. Что такое рабочие характеристики АД?
6.6. Как определить синхронную скорость АД?
Лабораторная работа № 7
Дата: 2019-02-02, просмотров: 523.
