Двигатели. Исследование асинхронных двигателей методические указания к лабораторным работам по электрическим машинам

• Название: Исследование асинхронных двигателей методические указания к лабораторным работам по электрическим машинам
• Анкор: Двигатели
• Дата: 31.10.2021
• Размер: 1.89 Mb.
• Имя файла: Lab_r_Issledovanie_AD_2005.doc
• Тип: Исследование; #260042
• страница: 3 из 3

2
2...././


.5 Вопросы для контроля готовности студента к проведению

лабораторной работы
2.5.1 Пояснить назначение элементов электрической схемы исследования двигателя.

2.5.2 Объяснить устройство и назначение элементов конструкции АД с короткозамкнутым ротором.

2.5.3 Перечислить и дать характеристику способам пуска двигателя [1-3].
2.5.4 Перечислить рабочие характеристики двигателя.

2.5.5. Каким образом регулируется мощность на валу двигателя?

2.5.6.По каким приборам производятся отсчёты при испытании двигателя.
2.6 Содержание отчета
Отчет по лабораторной работе должен содержать:

- программу лабораторного исследования;

- паспортные данные исследуемого двигателя;

- электрическую схему исследования;

- таблицы результатов исследования и расчетов;

- формулы для обработки результатов измерений и результаты расчётов;

- графики полученных зависимостей.

Отчёт должен быть подготовлен в соответствии с требованиями СТП ЮРГТУ [6].
2.7 Обработка результатов исследований
При обработке результатов следует пользоваться следующими формулами:

1. 
   Мощность на валу двигателя, Вт,
   

P₂=  M, где М– нагрузочный момент, Нм, измеренный по шкале электромагнитного тормоза.

Если шкала электромагнитного тормоза проградуирована в кГм, то следует воспользоваться соотношением:

P₂=9.8, где  – угловая частота вращения ротора, = рад./c ;

n – частота вращения ротора ( мин^-1 ).

2. 
   К.П.Д. двигателя
   

=  100 %,

где Р_I - мощность, потребляемая двигателем из сети, Вт.

3. 
   Коэффициент мощности
   

,

где U₁ - линейное напряжение на обмотках статора;

I₁ - линейный ток обмоток статора.

П
n,

мин^-1


η,

%


М,

Н м


римерный вид характеристик асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором показан на рисунке 2.2.


Р₂,Вт



М,

Н м

n,

мин-¹







η,%













Р₂,Вт



Рис. 2.2 Рабочие характеристики трёхфазного электродвигателя

с короткозамкнутым ротором:

(–––) при соединении обмоток статора в треугольник;

(-----) при соединении обмоток статора в звезду.
2.8 Контрольные вопросы к отчету по лабораторной работе
2.8.1 Назовите основные элементы конструкции трёхфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

2.8.2 Назначение обмоток статора, ротора, магнитопровода.

2.8.3 Объясните принцип работы асинхронной электрической машины. В каких режимах может работать асинхронная машина?

2.8.4 Что такое скольжение асинхронной машины и каковы пределы его изменения для разных режимов работы?

2.8.5 Как в двигательном режиме зависят от величены скольжения: ЭДС в обмотке ротора, ток в обмотке ротора, вращающий момент на валу? Поясните эти зависимости.

2.8.6 Почему при увеличении скольжения возрастают ЭДС и ток ротора, а вращающий момент увеличивается только до критического скольжения, а затем уменьшается?

2.8.7 Почему включение двигателя в сеть сопровождается броском тока статора?

2.8.8 Перечислите способы уменьшения броска тока статора при пуске. Поясните достоинства и недостатки различных способов пуска. Как зависит величина пускового момента и тока от способа пуска?

2.8.9 Почему скольжение двигателя при холостом ходе меньше, чем в режиме нагрузки?

2.8.10 Почему КПД двигателя при увеличении нагрузки сначала быстро увеличивается, а затем уменьшается?

2.8.11 Перечислите виды потерь энергии в двигателе. Как отдельные виды потерь зависят от нагрузки?

2.8.12 Почему в рабочем режиме ток статора двигателя увеличивается при увеличении нагрузки двигателя?

2.8.13 Какие характеристики называются рабочими и как их получить опытным путем?

2.8.14 Почему при нагрузке двигателя в 30-40% от номинальной рекомендуется переключать схему статора с треугольника на звезду?

2.8.15 Как влияет величина напряжения на обмотке статора на характер зависимости М(S).

Лабораторная работа № 3
ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
3.1 Цель работы
Ознакомиться со способами пуска, режимами работы и рабочими характеристиками трёхфазного асинхронного двигателя при питании от однофазной сети.
3.2 Программа лабораторного исследования
3.2.1 Ознакомиться с конструкцией асинхронного двигателя и его паспортными данными, оборудованием и приборами, используемыми при испытании.

3.2.2 Собрать схему исследования асинхронного двигателя.

3.2.3 Запустить асинхронный двигатель по конденсаторной схеме пуска и проверить работу измерительных приборов.

3.2.4 Снять рабочие характеристики асинхронного двигателя

• 
  в конденсаторном режиме (с включённой рабочей ёмкостью);
  
• 
  в однофазном режиме (при разомкнутой цепи пусковой обмотки).
  

3.3 Пояснения и указания к работе
Магнитное поле однофазной обмотки статора при синусоидальном токе является пульсирующим. Это поле может быть представлено в виде двух одинаковых полей, вращающихся в противоположные стороны. Если ротор неподвижен, то оба момента, создаваемые прямым и обратном полями, равны и направлены встречно. Если же ротор привести во вращение с помощью постороннего привода, то суммарное обратное поле от токов статора и ротора уменьшится по сравнению с суммарным прямым полем. Это способствует преобладанию момента, действующего согласно с направлением вращения ротора, и двигатель начинает вращаться самостоятельно [1-3].

Заметим, что полезная мощность трёхфазного двигателя при работе в однофазном режиме снижается до 60-70%.

Для осуществления самостоятельного пуска двигателя можно использовать схему, приведённую на рис. 3.1.

Две фазные обмотки статора соединяются последовательно и включаются в однофазную сеть. Они образуют рабочую или основную обмотку двигателя. Третья фазная обмотка выполняет роль пусковой обмотки. При этом МДС пусковой и рабочей обмоток оказываются смещенными в пространстве на 90 электрических градусов. В цепь пусковой обмотки включается активное ( для двигателей малой мощности ), ёмкостное или индуктивное сопротивление. Включение в цепь пусковой обмотки указанных сопротивлений необходимо для создания фазового сдвига между токами пусковой и рабочей обмоток. Фазовый сдвиг является одним из условий образования вращающегося магнитного поля. Наилучшие результаты получаются при использовании ёмкостного сопротивления.

Величина пусковой ёмкости С_п, равная для схемы на рис. 3.1 сумме С и С_р , выбирается из условия создания кругового вращающегося магнитного поля при неподвижном роторе и рассчитывается по формуле [мкФ]

C_п = ,

где f₁ – частота напряжения питающей сети, Гц;

х_к – индуктивное сопротивление двигателя, определяемое из опыта трёхфазного короткого замыкания, Ом.

Если двигатель запускается без нагрузки на валу, то для трогания с места можно использовать меньшую по величине ёмкость, чем получаемая по формуле.

После разгона двигателя ёмкость в цепи пусковой обмотки следует уменьшить с целью приближения вращающегося поля двигателя к круговому при рабочей частоте вращения ротора. Величина рабочей ёмкости С_р в этих условиях составляет (15  20)% от пусковой ёмкости С_п.

Момент нагрузки на валу двигателя при испытаниях регулируется и измеряется, как описано в лабораторной работе № 2 .





Рис 3.1 Схема пуска трехфазного двигателя от однофазной сети

3.4 Испытания и измерения.
3.4.1 Пуск двигателя.
Перед пуском двигателя с помощью ключей SA1, SA2 в цепь пусковой обмотки включаются конденсаторные батареи С и С_р. После проверки схемы преподавателем двигатель запускается в ход включением автоматического включателя S1_. Перед пуском двигателя следует убедиться в том, что первичная обмотка трансформатора тока ТТ зашунтирована. При достижении ротором частоты вращения, близкой к номинальной, следует уменьшить ёмкость в цепи пусковой обмотки до величины рабочей ёмкости, отключив с помощью выключателя SA1 ёмкость С. Помните, что после отключения схемы от сети конденсаторную батарею следует разрядить, замкнув ключи SA1 и SA2. Иначе, работая над схемой, можно попасть под разрядное напряжение конденсаторной батареи.
3.4.2 Снятие рабочих характеристик
Рабочие характеристики двигателя представляют собой зависимости [1-3] : P₁, I, cos, , M= f(P₂), при U₁=const, f₁=const.

Снятия рабочих характеристик в конденсаторном и однофазном режимах проводится в следующем порядке. Первый отсчёт показаний приборов производится при выключенном выключателе S2 в цепи питания электромагнитного тормоза (ЭМТ). Затем замыкается выключатель S2 и за счёт регулирования тока по амперметру А3 увеличивают тормозной момент, создаваемый ЭМТ на валу двигателя.

Для построения рабочих характеристик необходимо произвести минимум 5-6 отсчётов показаний приборов.

В процессе проведения опытов измеряются:

- напряжение сети U по вольтметру V;

- активная мощность Р₁ по ваттметру W;

- ток обмотки статора “I” по амперметру А;

- тормозной момент на валу двигателя “М” по шкале ЭМТ;

- частота вращения ротора n с помощью тахометра.

Показания приборов заносятся в таблицу 3.1.

Таблица 3.1

N п/п	Показания приборов						Вычисления
	U, В	Р1, Вт	I, A	М, Нм	n, мин-1	КТА -	Р2, Вт	, %	Cos 
	Конденсаторный двигатель
1
…
6
	Однофазный двигатель
1
…
6

3.5 Вопросы для контроля готовности студента к проведению лабораторных исследований.
3.5.1 Объяснить назначение элементов схемы испытаний асинхронного двигателя (рисунок 3.1).

3.5.2 Указать последовательность включения и отключения ёмкостей в процессе запуска двигателя.

3.5.3 Пояснить порядок регулирования момента на валу двигателя с помощью электромагнитного тормоза.

3.5.4 В какой последовательности снимаются рабочие характеристики двигателя?

3.5.5 Как провести измерение токов и напряжений для построения векторных диаграмм двигателя?
6 Содержание отчёта
В отчёте по лабораторной работе должны быть приведены:

- программа лабораторного исследования;

- паспортные данные исследуемого двигателя и основных измерительных приборов; схема и результаты проведения опытов;

- формулы для обработки опытных данных, результаты расчётов и графики рабочих характеристик двигателя;

Отчёт должен быть оформлен в соответствии с требованиями СПТ[6].
3.7 Обработка результатов испытаний
3.7.1. Расчёт рабочих характеристик

При расчёте данных для построения рабочих характеристик необходимо использовать следующие формулы:
Р₂= 0.105nM,[Вт]; =  100,[%]; cos = .
Примерный вид характеристик конденсаторного (К), и однофазного (О) приведён на рисунке 3.2.


n₀,

мин^-1



I₀,А




Р₂, Вт



η,%


Р₂, Вт



Р_2, Вт




Р₂, Вт




Рис. 3.2 Рабочие характеристики
3.8 Контрольные вопросы к отчету по лабораторной работе.
3.8.1 Каковы усилия образования вращающегося поля в однофазном двигателя?

3.8.2 Каковы условия образования начального пускового момента однофазного и конденсаторного двигателей?

3.8.3 Какое магнитное поле образуется в трехфазном асинхронном двигателе при включении в сеть по схеме рис. 3.1: а) при включенных выключателях SA1 и SA2 и включенном S1; б) при включении SA1, в) при включении SA1 и SA2.

3.8.4.Как изменятся токи в фазных обмотках С1С4 и С2С3 при включении SA2 в рабочем режиме?

3.8.5.Как изменятся частота вращения и фазные токи двигателя, работающего с номинальной нагрузкой на валу, при выключении выключателя S2?


Библиографический список

1. 
   Токарев Б.Ф. Электрические машины: Учеб. пособие для вузов. - М.:Энергоатомиздат, 1990.-624с.:илл.
   
2. 
   Копылов И.П. Электрические машины. М.: Энергоатомиздат, 1986.-360 с.
   
3. 
   Радин В.И., Брускин Д.Э., Зорохович А.Е. Электрические машины ; Асинхронные машины. М.: Высш. шк., 1988.-328с.
   
4. 
   Жерве Г.К. Промышленные испытания электрических машин. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1984.-408с.
   
5. 
   ГОСТ 7217-79. Электродвигатели трёхфазные асинхронные. Методы испытаний.
   
6. 
   Общие требования и правила оформления текстовых документов в учебном процессе ОТП НГТУ -98- Новочеркасск, 1998.-28с.
   

Учебно-практическое издание
Исследование асинхронных двигателей

Составители: Ротыч Рем Васильевич

Коломейцев Леонид Филиппович

Назикян Георгий Артемович

Редактор Н.А. Юшко

Темплан 2005 г. Подписано в печать 18.02.2005.

Формат 60 х 84 1/16. Бумага офсетная. Печать оперативная.

Печ. л. 1,86. Уч.-изд. л. 2,0. Тираж 50.

Южно-Российский государственный технический университет

Редакционно-издательский отдел ЮРГТУ
Адрес ун-та: 346428, г. Новочеркасск, ул.Просвещения, 132.