Двигатели. Исследование асинхронных двигателей методические указания к лабораторным работам по электрическим машинам
 Скачать 1.89 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОУ ВПО Южно-Российский государственный технический университет (НПИ) ИССЛЕДОВАНИЕ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ ПО ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ МАШИНАМ Новочеркасск 2005 г. УДК 621.313.332(076.5) Рецензент канд. техн. наук В. П. Гринченков Научный редактор докт. техн. наук С.А. Пахомин Составители: Ротыч Р.В., Коломейцев Л.Ф., Назикян Г.А. Исследование асинхронных двигателей: Методические указания к лабораторным работам по электрическим машинам/ Юж.-Рос.гос.техн.ун-т.-Новочеркасск: ЮРГТУ, 2005.32 с. Изложены программа и методика исследований асинхронных двигателей общепромышленного назначения. Приведены сведения о конструкции, принципе работы и характеристиках асинхронных двигателей. Методические указания предназначены для студентов специальностей:: электромеханика-180100 (140601 65), электропривод, автоматизация промышленных предприятий и технологических комплексов 180400 (140604 65), , электронные, электрические и микропроцессорные аппараты, электрический транспорт-180700 (140606 65), автоматическое управление энергетическими системами-210400 (140203 65) , электрические станции-100100 (140204 65) , электроэнергетические системы и сети 100200 (140205 65), выполняющих лабораторные работы по курсу: «Электромеханика» УДК 621.313.332(076.5) Южно-Российский государственный технический университет, 2005 г. Ротыч Р.В., Коломейцев Л.Ф., Назикян Г.А. 2005г. Лабораторная работа № 1 ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ 1.1 Цель работы Ознакомиться с конструкцией асинхронного двигателя (АД) с фазным ротором (ФР). Освоить: реостатный способ пуска АД с ФР; способы опытного определения скольжения АД; методику проведения опытов холостого хода и короткого замыкания АД; экспериментальное определение механической и скоростной характеристик; расчет рабочих характеристик, а также построение круговой диаграммы по опытным данным. 1.2 Программа лабораторных исследований 1. 2.1 Ознакомиться с конструкцией и номинальными данными АД с ФР. 1.2.2 Определить начала и концы фазных обмоток статора. 1.2.3 Провести реостатный пуск и изменение направления вращения АД с ФР. 1.2.4 Снять характеристики холостого хода. 1.2.5 Снять характеристики короткого замыкания. 1.2.6 Студентам специальности 1801 снять зависимость тока обмотки статора и электромагнитного вращающего момента от частоты вращения ротора при постоянном питающем напряжении для двух значений активного сопротивления цепи ротора. 1.3.Пояснения к лабораторным исследованиям 1.3.1. Общие сведения Асинхронный двигатель является электрической машиной, преобразующей электрическую энергию переменного тока в механическую энергию. Устройство и принцип действия асинхронного двигателя следует изучить по учебнику[1-3] или конспекту лекций. В зависимости от исполнения обмотки ротора асинхронные двигатели подразделяются на двигатели с короткозамкнутым ротором (КЗР) и двигатели с фазным ротором ( с контактными кольцами). Обмотка ротора двигателя с контактными кольцами представляет собой трехфазную обмотку, соединенную в звезду. К линейным зажимам этой обмотки с помощью щеток и контактных колец подсоединяется трехфазный пусковой реостат. Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя заключается в следующем. Если подключить трехфазную обмотку статора к трехфазной сети, то фазные токи статора создадут магнитное поле, вращающееся с частотой n1,мин –1( об/мин),  ,  где  - частота тока статора, Гц;  - число пар полюсов (периодов) магнитного поля. Это поле наводит систему ЭДС в обмотке ротора. Если обмотка ротора замкнута, то в ней под действием индуктированной ЭДС возникает система токов. Взаимодействие тока ротора с вращающимся магнитным полем создает электромагнитный вращающий момент, действующий на ротор. В режиме двигателя ротор машины вращается по направлению вращения поля с частотой вращения меньшей n1. Ротор вращается асинхронно (несинхронно) с полем потому, что только в этом случае возможно создание ЭДС и, следовательно, тока в обмотке ротора и электромагнитного вращающего момента машины. Величина S называется скольжением: где n- частота вращения ротора, мин-1. С  хемы испытаний приведены на рис. 1.1,1.2. На рис. 1.1 дана схема для определения начал и концов фаз статора. По схеме рис. 1.2 выполняются опыты холостого хода и короткого замыкания, а также снимаются зависимости тока статора и момента от скольжения. Рис. 1.1 Схема для определения начал и концов фазных обмоток На рис. 1.2 обозначены: ИР – трехфазный индукторный регулятор; ТТ – многопредельный лабораторный трансформатор тока; Rд - калиброванное сопротивление; W, V1, A1, V2 - приборы переменного тока на соответствующие пределы измерений; Rп – трехфазный пусковой реостат в цепи ротора; ЭМТ – электромагнитный тормоз (используется при выполнении п.2.6). 1.3.2 Определение начал и концов фаз статора Для правильного соединения трехфазной обмотки в звезду или треугольник необходимо знать начала и концы фаз. По ГОСТ 183-78 начала первой, второй и третьей фаз статора обозначаются соответственно C1, C2, C3, а концы тех же фаз – C4, C5, C6. Определение начал и концов фаз производится следующим образом. Вначале с помощью тестера (лампочки, вольтметра, амперметра с резистором) определяются пары выводов всех трех фаз. Затем произвольно выбирают начало у одной из фаз, обозначая его пока звездочкой. После этого начала и концы двух других фаз должны быть определены. На рис.1.1 показана одна из возможных схем опыта по определению начал и концов фаз трехфазной обмотки. На одну из фаз подается переменное напряжение величиной не более 0,3 от номинального напряжения. Маркируемая фаза одним выводом подсоединяется к фазе, маркировка которой известна. Если напряжение на двух обмотках, соединенных согласно рис.1.1, равно нулю, то зажим Сх является началом. В противном случае зажим Сх будет концом. Номера фаз определяются из условия, что при прямом порядке следования фазных напряжений должно обеспечиваться нормальное направление вращения двигателя. Если же направление вращения на двигателе не указано, то нумерация фаз должна соответствовать вращению по часовой стрелке, если смотреть со стороны выходного конца вала (правому вращению). Перед первым пуском двигателя фазы нумеруются произвольно. После установления номеров фаз наносится буквенно-цифровое обозначение их выводов ( C1-C4, C2-C5, C3-C6 ). 1.3.3 Пуск асинхронного двигателя с фазным ротором Собрать схему согласно рис.1.2. Установить рукоятку пускового реостата в положение “Пуск”, что соответствует его наибольшему сопротивлению. Включить выключатель S1 и установить по вольтметру V1 напряжение на выходных зажимах индукционного регулятора, равное номинальному напряжению двигателя. Применение пускового реостата уменьшает пусковой ток и одновременно увеличивает пусковой момент двигателя[1-3]. Поэтому АД с ФР обладает лучшими пусковыми свойствами, чем АД с КЗР. Останов двигателя осуществляется отключением выключателя S2.Изменение направления вращения асинхронного двигателя производится изменением порядка следования фаз напряжения на двигателе. Для этой цели после отключения питания необходимо поменять местами подключение любых двух линейных выводов обмотки статора к зажимам сети.  1.3.4. Опыт холостого хода Основной задачей опыта является определение намагничивающего тока и потерь в режиме холостого хода при номинальном напряжении. Кроме того, с помощью характеристик холостого хода можно определить механические потери и потери в стали статора. Схему опыта, приведенную на рис.1.2, следует набрать на монтажной панели стенда. Использование этой схемы испытаний предполагает полную симметрию параметров фаз и питающего напряжения. Согласно схеме ваттметр измеряет фазную мощность. Для определения характеристик холостого хода питание на двигатель подается от источника регулируемого напряжения в пределах (0,25-1,1) Uн. В указанном диапазоне достаточно произвести 5-6 измерений. При заданных напряжениях производятся измерения тока статора I01 и потребляемой из сети фазной мощности P01. Данные измерений заносятся в табл.1.1, где I0=I01kт, kт =I1т/5 - коэффициент трансформатора тока ТТ;  где СW – цена деления ваттметра, Вт/дел; I01 и P01– величины, измеренные соответственно амперметром А1 и ваттметром W; IНW и UНW – номинальные ток и напряжение, указанные на ваттметре; RW - сопротивление обмотки напряжения ваттметра, Rд– дополнительное сопротивление в цепи напряжения ваттметра. Таблица 1.1
1.3.5 Опыт короткого замыкания Характеристики короткого замыкания IК=f(UК), PК= f(UК) и cos  к= f(UК) снимаются по той же самой схеме рис.1.2, что и характеристики холостого хода, но при заторможенном роторе и при переключенном трансформаторе тока на больший предел измерения. Ротор затормаживается сочленением диска ЭТМ с его статором.Опыт производится при пониженном напряжении с таким расчетом, чтобы максимальный ток не превышал 1,5IН. При проведении опыта надо стремиться к тому, чтобы температура обмоток за время опыта не изменялась. С этой целью машину следует включать только на время, необходимое для отсчета показаний приборов, и начинать измерения с больших значений тока. В режиме короткого замыкания величина тока обычно колеблется при изменении положения ротора. В этом случае следует определить диапазон пульсаций и записывать средние значения показаний приборов. Результаты измерений заносятся в табл.1.2, где PК=3PК1CW – мощность короткого замыкания двигателя. Таблица 1.2
1.3.6 Снятие зависимостей тока и момента от скольжения В опыте снимаются зависимости тока статора и электромагнитного вращающего момента от скольжения, т. е. I1(S), Мэм(S), при U1=const, f1=const, R2=const. Зависимость Мэм(S) при указанных условиях называется механической характеристикой, а зависимость I1(S) при тех же условиях назовем скоростной характеристикой. Опыты проводятся по схеме рис.1.2 при пониженном напряжении питания, равном примерно 0,3 от номинального, для двух значений R2: R2=0 и R2  0,5Rп.Нагрузкой для двигателя служит электромагнитный тормоз (ЭМТ), цепь возбуждения которого питается постоянным током, получаемым от выпрямителя. Ток возбуждения и, соответственно, тормозной момент при вращении ротора ЭМТ можно регулировать с помощью ручки лабораторного автотрансформатора (ЛАТР), напряжение с выхода которого питает выпрямитель. Величина тормозного момента указывается на неподвижной шкале стрелкой, укрепленной на качающемся статоре тормоза. В опыте непосредственно измеряется частота вращения ротора с помощью устройства с цифровым частотомером. Примерный вид скоростных и механических характеристик показан на рис. 1.3. Вначале производятся измерения при неподвижном роторе. При этом ротор (диск) тормоза сочленяется штифтом с его статором, и тормозной момент создается непосредственно за счет отклонения груза, укрепленного на статоре тормоза. Затем двигатель запускается вхолостую и без изменения величины Rп нагружается до максимального момента, при котором делается отсчет по приборам. После этого двигатель нагружается до достижения наименьшей частоты вращения и делается отсчет. Далее делают 6-7 отсчетов в интервале от минимальной частоты вращения до частоты вращения, соответствующей максимальному моменту, и 3-4 отсчета в интервале от максимального м  б) омента до начального пускового момента. Как и в опыте КЗ, отсчеты по приборам надо делать достаточно быстро. Результаты опыта записываются в табл. 1.3. Р   ис.1.3 Механические (а) и скоростные (б) характеристики асинхронного двигателя при U1=60В, f1=50Гц Таблица 1.3
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||