Условные обозначения исполнений концов вала электрических машин (4–я цифра):
0 – без конца вала
1 – одним цилиндрическим концом вала
2 – двумя цилиндрическими концами вала
3 – одним коническим концом вала
4 – двумя коническими концами вала
5 – одним фланцевым концом вала
6 – двумя фланцевыми концами вала
7 – фланцевым концом вала на стороне D (стороне привода) и цилиндрическим концом вала на стороне N (противоположной стороне D)
9 – прочие исполнения концов вала.
Степень защиты электродвигателя (ГОСТ 17494-87)
Степень защиты обозначают латинскими буквами IP и характеристическими цифрами, означающими соответствие машин условиям, изложенным ниже:
1-я цифра:
0 – без защиты
1 – защита от твердых объектов размерами свыше 50мм (например, от случайного касания руками)
2 – защита от твердых объектов размерами свыше 12 мм (например, от случайного касания пальцами)
3 – защита от твердых объектов размерами свыше 2,5 мм (например, инструментов, проводов)
4 – защита от твердых объектов размерами свыше 1мм (например, тонкой проволоки)
5 – защита от пыли (без осаждения опасных материалов)
2-я цифра:
0 – без защиты
1 – защита от вертикально падающей воды (конденсация)
2 – защита от воды, падающей под углом 15º к вертикали
3 – защита от воды, падающей под углом 60º к вертикали
4 – защита от водяных брызг со всех сторон
5 – защита от водяных струй со всех сторон
6 – защита от воздействия морских волн
7 – защита от проникновения воды при кратковременном погружении
8 – защита от проникновения воды при продолжительном погружении
Основные принципы выбора электродвигателя
Правильно выбранный электродвигатель должен удовлетворять ряду условий. Необходима, чтобы напряжение двигателя соответствовало напряжению сети, а его мощность была близка к мощности машины. Двигатель недостаточной мощности работает с перегрузкой и быстро выходит из строя, двигатель завышенной мощности характеризуется большими потерями электрической энергии за счет уменьшения к. п. д. и коэффициента мощности.
При выборе электродвигателя нужно стремиться к тому, чтобы частота его вращения была как можно более близкой к частоте вращения машины. Исполнение выбираемого двигателя должно полностью соответствовать условиям окружающей среды.
Определение начал и концов обмоток электродвигателя
Выводы обмоток трехфазных электродвигателей размечают в два этапа. На первом этапе мультиметром или вольтметром определяют, к каким фазам принадлежат выводы обмоток. С этой целью к зажиму сети через вольтметр (мультиметр в режиме измерения напряжения) присоединяют один из шести выводов статорной обмотки двигателя. Проводом, подключенным к другому зажиму сети, поочередно прикасаются к каждому из остальных пяти выводов до тех пор, пока лампа не загорится. Это означает, что два вывода, присоединенных к сети принадлежат одной обмотке. Таким способом все выводы обмоток разделяют на три пары по числу фаз. Можно так же определить принадлежность выводов обмотки к одной и той же фазе следующим образом. Зажимами мультиметра в режиме измерения сопротивления или прозвонки, (или мегаомметром) прикасаются к разным выводам обмоток. Сначала одним зажимом прикасаются к одному из выводов обмотки, затем другим зажимом поочередно к остальным выводам до тех пор пока мультиметр не покажет малое сопротивление (мегаомметр – нуль) или не зазвенит зуммер прозвонки). Далее первым зажимом мультиметра прикасаются к следующему выводу обмотки и так далее.
После попарной классификации концов фазных обмоток начинают второй этап - определяют начало и конец обмоток. Для этого три обмотки соединяют последовательно и включают в сеть напряжением 220 В. Параллельно каждой обмотке подключают вольтметр со шкалой 80...100 В (мультиметр в режиме измерения напряжения). При согласном включении обмоток (т. е. когда конец первой обмотки окажется соединенным с началом второй, а конец второй - с началом третьей обмотки) вольтметр должен показать одинаковое напряжение на всех обмотках. Если же две обмотки включены согласно, а одна встречно, вольтметр, присоединенный к ней, покажет большее напряжение по сравнению с другими. Это объясняется тем, что из-за встречного соединения одной из обмоток электродвигателя в каждой из двух других, включенных согласно, уменьшаются магнитный поток и напряжение на их зажимах. На обмотке, включенной встречно двум другим, напряжение повышается, так как в ней наводится электродвижущая сила, обусловленная взаимной индукций двух других обмоток. Если же все обмотки включены согласно, тогда значения магнитных пороков и электродвижущих в них равны. На концах обмоток закрепляют металлические бирки с соответствующими обозначениями.
Порядок выполнения работы
1.Ознакомиться с теоретическими сведениями.
2. Ознакомиться с образцами асинхронных электродвигателей, представленными на лабораторном стенде. Записать их паспортные данные.
3. Выполнить расчет основных параметров электродвигателя по его паспортным данным.
4. Выполнить маркировку выводов электродвигателя, определить начала и концы обмоток.
5. Произвести визуальный осмотр электродвигателя, определить сопротивление изоляции электродвигателя с помощью мегаомметра. Сделать вывод о возможности подключения данного электродвигателя в сеть.
6.Произвести подключение электродвигателя к сети. Измерить и записать значение тока холостого хода электродвигателя.
7 . Сделать выводы по работе.
8.Составить отчет и ответить на контрольные вопросы.
Содержание отчёта
1.Классификация электродвигателей.
2.Формулы определения скольжения, номинальной частоты вращения, номинального тока, мощности, потребляемой из сети, номинального момента.
3. Паспортные данные изучаемых электродвигателей.
4 Расчет основных параметров электродвигателя по его паспортным данным.
5.Маркировка выводов электродвигателя.
6. Результаты визуального осмотра электродвигателя, сопротивление изоляции , вывод о возможности подключения данного электродвигателя в сеть.
6.Значение тока холостого хода электродвигателя.
7 . Выводы по работе.
Контрольные вопросы
1. Назовите основные части асинхронного электродвигателя.
2. В чем отличие электродвигателей с короткозамкнутым и фазным ротором?
3. Укажите основные схемы соединения обмоток статора..
4. Поясните принцип действия асинхронного электродвигателя.
5. Что такое скольжение и как оно определяется?
6. Укажите основные показатель энергоэффективности асинхронного электродвигателя.
7. Как определяется ток и потребляемая из сети мощность электродвигателя?
8. Укажите отличия механических характеристик асинхронных электродвигателей разных исполнений.
9. Как определить начала и концы обмоток электродвигателя, если отсутствуют бирки на них?
10. Какие основные данные приводятся в паспорте электродвигателя?
11. Как восстановить паспортные данные экспериментально?
12. Укажите основные способы монтажа электродвигателей.
13. Определите по маркировке электродвигателя скорость вращения его магнтного поля статора.
14. Укажите основные типы электродвигателей по климатическому исполнению.
15. Какие классификационные признаки используются при классификации асинхронных электродвигателей?
16. Укажите основные принципы выбора электродвигателя.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ
Цель работы: исследовать работу трехфазного асинхронного двигателя (АД) с короткозамкнутым ротором.
Краткие теоретические сведения
Работа АД в трехфазном режиме
Исследование работы АД будем производить на стенде, где в качестве механической нагрузки на вал исследуемого АД применяется генератор постоянного тока параллельного возбуждения. В ходе работы необходимо построить и проанализировать следующие зависимости: M=f(P2), η=f(P2), n2=f(P2), сosφ=f(P2) в одной координатной системе и механическую характеристику M = f(s) - в другой координатной сетке. Здесь М – момент вращения электродвигателя; Р2 - механическая мощность на валу двигателя; η – КПД АД; сosφ – коэффициент мощности АД; S – скольжение АД.
Ниже приведены основные выражения, характеризующие работу АД.
Асинхронный двигатель является симметричной нагрузкой трехфазной сети и общую активную потребляемую мощность можно определить, зная потребляемую мощность в одной из фаз:
Р1 = 3 РФ , Вт
Поскольку в лабораторной установке в качестве механической нагрузки двигателя используется электрический генератор. Тогда механическая мощность на валу двигателя определяется исходя из электрической мощности, отдаваемой генератором и его КПД:
Р2 = РГ / η Г ; РГ = U2 I2 , Вт
Зная выходную механическую мощность двигателя можно определить полезный момент на валу двигателя:
Мн = 9550 Р2/n, Нм,
где Р2 приводится в кВт.
Магнитное поле статора АД вращается в пространстве с частотой:
n = 60f/p, об/мин
где f - частота переменного тока, Гц; p - число пар полюсов обмотки статора.
Скольжение определяется:
s = (n-np/n)·100%,
где n – частота вращения магнитного поля статора, об/мин; nр – частота вращения ротора, об/мин.
Линейный ток двигателя:
I = P1/ √3 · Uл · η ·cosϕ, А
Для построения механической характеристики АД дополнительно потребуются следующие данные:
Мп = Мн·кп,
где –Мп – пусковой момент АД; кп – кратность пускового момента (определяется по справочным данным АД).
Мкр = Мн·ккр
где –Мкр – критический (максимальный) момент АД; ккр– кратность критического (максималь АДного) момента (определяется по справочным данным АД).
В ходе работы необходимо построить рабочую ветвь механической характеристики, в то время как разгонную ветвь необходимо построить исходя из данных о пусковом и критическом моментах АД.
Работа АД в однофазном режиме
При питании статорной обмотки асинхронного двигателя однофазным током возникает не вращающееся, а пульсирующее магнитное поле. В этом случае работа машины возможна, но для запуска необходимо дополнительно в схему управления двигателем вводить специальные пусковые элементы, подключаемые к обмоткам двигателя только на время его разгона. В результате подключения пусковых элементов магнитное поле статора из пульсирующего преобразуется во вращающееся, но изменяющееся по величине. В целом при питании двигателя от однофазной сети удельная мощность двигателя снижается приблизительно на 30% и значительно ухудшаются его энергетические характеристики.
В лабораторной установке используется трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Для его запуска от однофазной сети в цепь одной из обмоток подключается пусковой конденсатор. Для создания механической нагрузки двигателя служит генератор.
Для включения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть обмотки статора могут быть соединены в звезду или треугольник как это показано на рисунке 9.1
Рис. 9.1 – Схемы подключения АД к одной фазе.
Напряжение сети подводят к началам двух фаз. К началу третьей фазы и одному из зажимов сети присоединяют рабочий конденсатор 1 и отключаемый (пусковой) конденсатор 2, который необходим для увеличения пускового момента.
Пусковая емкость конденсаторов
Сп = Ср + Со,
где Ср — рабочая емкость, Со — отключаемая емкость.
После пуска двигателя конденсатор Сп отключают.
Рабочую емкость конденсаторного двигателя для частоты 50 Гц определяют по формулам:
для схемы на рис. а: Ср = 2800 Iном /U;
для схемы на рис. б: Ср = 4800 Iном /U;
для схемы на рис. в: Ср = 1600 Iном / U;
для схемы на рис. г: Ср = 2740 Iном / U,
где Ср — рабочая емкость при номинальной нагрузке, мкФ;
Iном — номинальный ток фазы двигателя, А;
U — напряжение сети, В.
Нагрузка двигателя с конденсатором не должна превышать 65—85% номинальной мощности, указанной на щитке трехфазного двигателя.
Если пуск двигателя происходит без нагрузки, то пусковая емкость не требуется — рабочая емкость будет в то же время пусковой. В этом случае схема включения упрощается. При пуске двигателя под нагрузкой, близкой к номинальному моменту необходимо иметь пусковую емкость Сп = (2,5 ÷ 3) Ср.
Выбор конденсаторов по номинальному напряжению производят по соотношениям:
для схемы на рис. а, б: Uк = 1,15 U;
для схемы на рис. в: Uк = 2,2 U;
для схемы на рис. г: Uк = 1,3 U,
где Uк и U — напряжения на конденсаторе и в сети.
Если трехфазный электродвигатель, включенный в однофазную сеть, не достигает номинальной частоты вращения, а застревает на малой скорости, следует увеличить сопротивление клетки ротора проточкой короткозамыкающих колец или увеличить воздушный зазор шлифовкой ротора на 15—20%.
В том случае, если конденсаторы отсутствуют, можно использовать резисторы, которые включаются по тем же схемам, что и при конденсаторном пуске. Резисторы включаются вместо пусковых конденсаторов (рабочие конденсаторы отсутствуют).
Сопротивление (Ом) резистора может быть определено по формуле^
R=0.86·U/к·I
где R — сопротивление резистора; к - кратность пускового тока; I - линейный ток в трехфазном режиме.
Порядок выполнения работы
1.Ознакомиться с лабораторным стендом, асинхронным двигателем и измерительными приборами. Записать их паспортные данные.
2.Собрать электрическую схему (рис. 9.2) и представить ее для проверки преподавателю.
Рис.9.2 - Схема подключения асинхронного двигателя с нагрузкой
3. Выполнить пуск двигателя при замкнутом ключе К с последующим его отключением.
4. Установить регулировочным реостатом в цепи возбуждения паспортное напряжение нагрузочного генератора.
5. Снять рабочие характеристики асинхронного двигателя, нагружая двигатель при помощи генератора уменьшением сопротивления нагрузочного реостата. Выполнить 5-6 измерений, начиная с холостого хода двигателя. Записать показания приборов в табл.9.1.
Таблица9.1 - Результаты испытаний АД
| №изм. | Измерено | Вычислено | ||||||||||||
| Uф, В | IФ, А | РФ, кВт | ns, об/мин | UГ, В | IГ, А | РГ, кВт | Р2, кВт | Р1, кВт | n2, об/мин | М, Нм | S, % | Cosφ | η | |
| Трехфазный режим | ||||||||||||||
| 1(х.х) | ||||||||||||||
| 2 | ||||||||||||||
| 3 | ||||||||||||||
| 4 | ||||||||||||||
| 5 | ||||||||||||||
| Однофазный режим | ||||||||||||||
| 1(х.х) | ||||||||||||||
| 2 | ||||||||||||||
| 3 | ||||||||||||||
| 4 | ||||||||||||||
| 5 | ||||||||||||||
6. Отключить двигатель от сети. Изменить направление вращения двигателя, поменяв местами два любых фазных провода. Включить двигатель и проконтролировать изменение направления вращения двигателя.
7. Вычислить параметры двигателя.
8. На основании паспортных данных двигателя построить механическую характеристику во всем диапазоне скольжений.
9. По результатам опытов и расчетов построить рабочие характеристики M=f(P2), η=f(P2), n2=f(P2), сosφ=f(P2) в одной координатной системе и механическую характеристику M = f(s) - в другой координатной сетке.
10. Сделать выводы по исследованию работы АД в трехфазном режиме.
11. Рассчитать емкость пускового и рабочего конденсаторов. Собрать электрическую схему (рис. 9.3) и представить ее для проверки преподавателю.
12. Подключить двигатель к источнику переменного тока 220 В, подключить пусковой и рабочий конденсаторы и после разгона двигателя отключить.
13. Установить регулировочным реостатом в цепи возбуждения нагрузочного генератора напряжение равное 50-60% от номинального.
14. Снять рабочие характеристики асинхронного двигателя, нагружая двигатель по средством генератора включением ламп нагрузочного реостата. Выполнить 3-4 измерений, начиная с холостого хода двигателя. Записать показания приборов в табл.7.1.
15. Отключить двигатель от сети.
16. Вычислить параметры двигателя.
17. Пользуясь результатами измерений и вычислений, построить в масштабе на одной координатной сетке рабочие характеристики M=f(P2), η=f(P2), n2=f(P2), сosφ=f(P2) в одной координатной системе и механическую характеристику M = f(s) - в другой координатной сетке.
8. Сформулировать выводы по работе АД в однофазном режиме.
Рис. 9.3 - Схема включения АД в однофазном режиме.
Контрольные вопросы
1. В чем состоит принцип действия трехфазного асинхронного двигателя?
2. Какие виды асинхронных двигателей Вы знаете?
3. Как влияет изменение питающего напряжения на вращающий момент асинхронного двигателя?
4. Перечислите способы регулирования частоты вращения асинхронных двигателей.
5. Что такое номинальное и критическое скольжение?
6. Чем определяется перегрузочная способность асинхронного двигателя?
7. Каковы преимущества и недостатки асинхронных двигателей?
8. Объясните принцип работы однофазного асинхронного двигателя с конденсаторным пуском.
9. . Укажите наиболее распространенные схемы включения однофазных двигателей.
10. Каковы условия возникновения вращающегося магнитного поля статора в однофазных двигателях?
11. В каких случаях вращающееся поле статора является круговым, а в каких - эллиптическим?
12. Какие сопротивления применяют в качестве пусковых элементов в однофазных асинхронных двигателях?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10
Дата: 2019-02-25, просмотров: 217.
