Практическе занятия 1-4. Исследование двухобмоточного силового трансформатора методом холостого хода и короткого замыкания. Цель работы Ознакомиться с устройством трансформатора.
 Скачать 0.98 Mb.
|
|
1. Какие величины определяют в опыте XX? 2. Почему в опыте XX пренебрегают электрическими потерями, а учитывают только магнитные потери 3. Что называется коэффициентом трансформации 4. Как определить коэффициент трансформации 5. Какие величины определяют в опыте КЗ? 6. Почему в опыте КЗ пренебрегают магнитными потерями 7. Что называется напряжением КЗ? 8. Чему численно равно напряжение КЗ? 9. Что будет с трансформатором, если при закороченной вторичной обмотке включить его на полное напряжение сети В 10. Как определяется КПД трансформатора 11. Как зависит КПД трансформатора от характера нагрузки, те. от cos 12. В каком случае КПД трансформатора максимален 13. Как определить для случая с максимальным коэффициентом трансформации Í Ã Ê ? Практическое занятие 2 Опытное определение групп соединения трёхфазного двух обмоточного силового трансформатора. Цель работы 1. Экспериментально подтвердить теоретические сведения о группах соединения обмоток трансформатора. 2. Приобрести практические навыки по опытному определению групп соединения обмоток трехфазного трансформатора. Используемые материалы и оборудование Наименование Тип Количество Лабораторный стенд СИПЭМ-3М 1 Вольтметр PV 1 В) 1 Теоретические положения Сдвиг фаз между линейными ЭДС Е и Е принято выражать группой соединения. Так как этот сдвиг фаз может изменяться от 0° до 360°, а интервал сдвига составляет 30°, то для обозначения группы соединений принят ряд чисел, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 и 0, ГОСТ 11677-75 определяет следующие группы соединения, применяемых для силовых двух обмоточных трансформаторов общепромышленного назначения (для однофазных 0 и 6, для трёхфазных все двенадцать, основными группами являются 0, 5. 6 и Совпадение по фазе ЭДС Е и Е справедливо лишь при соблюдении следующих условий а) нахождении обеих обмоток на одном сердечнике магнитопроводе б) намотки первичной и вторичной обмоток трансформатора водном направлении в) одноимённой маркировки выводов этих обмоток, как показано на рисунке №1 Рисунок 1: Схема протекания ЭДС в однофазном трансформаторе при совпадении Е и Е по фазе. Если в трансформаторе изменить направление намотки обмотки НН или переставить обозначение ее выводов, то ЭДС Е окажется сдвинутой по фазе относительно ЭДС Е на 180°, как показало на рисунке Рисунок 2: Схема протекания ЭДС в однофазном трансформаторе при несовпадении Е и Е по фазе. При изготовлении или в процессе эксплуатации трансформатора возникает необходимость опытной проверки группы соединения, т.к. одинаковые группы соединения обмоток трансформаторов, являются важнейшим условием соединения трансформаторов при параллельной работе. Существует несколько методов проверки группы соединения, но наиболее простой и распространённый - метод вольтметра, которым мы и будем определять группу соединения обмоток трансформатора при проведении данной лабораторной работы. Порядок проведения работы Ознакомиться стр х фазным трансформатором и прибором для измерения электрической величины. Записать технические данные трёх фазного трансформатора Три прибора для измерения электрической величины PV1 (Вольтметр. Рисунок 3, рисунок 4, рисунок 5: Схемы соединения обмоток трансформатора. 1. Собрать схему соединений обмоток трёх фазного трансформатора согласно рисунку №3. 2. Соединить точки Аи а (начало обмотки ВН и начало обмотки НН трёх фазного трансформатора. И т.д. 3. Собранную схему показать преподавателю. 4. Включить схему в сеть электрического питания В. 5. Измерить напряжение AB U и ab U 6. Вычислить коэффициент трансформации / AB ab U U = 7. Измерить напряжение bB U и Напряжение bB U должно быть численно равно cC U ( ( 1) bB cC ab U U U = = − ). 8. Результаты проведённых измерений и вычислений занести в таблицу. Таблица №1 Схема соединения обмоток трансформатора Измерения Вычисления Топографическая диаграмма Групп ас ое дине ни я AB U , В ab U , В bB U , В cC U , В bB cC U U = , В Рисунок №3 Рисунок №6 Рисунок №4 Рисунок №7 Рисунок №5 Рисунок №8 9. Аналогичным способом провести опыт по схеме приведённой на рисунке №4 и рисунке №5: для рисунка №4 ( 1) bB cC xy U U U = = + ; для рисунка №5 2 (1 ( 3) ) bB cC xy U U U = = + + 10. Результаты измерений и расчётов занести в таблицу №1. 11. Произвольно выбрать масштаб напряжения u m , (В/мм). 12. Построить топографические диаграммы линейных напряжений, для трёх проведённых опытов (примеры диаграмм приведены на рисунках №6, №7 и №8, для схем приведённых на рисунках №3, №4 и №5, соответственно. Рисунок 6, рисунок 7, рисунок 8: Пример топографических диаграмм. 13. Измерив расстояния между точками диаграммы в-В и с-С, определить напряжения bB u U Bb m = ; Полученные по этим расчетам численные величины напряжений должны быть - одинаковы - равны измеренным ранее (занесены в таблицу №1); - равны рассчитанным ранее (занесены в таблицу №1). Равенство значения этих напряжений свидетельствует о правильно выполненных измерений электрических величин, вычислениях и построениях топографических диаграмм линейных напряжений. 14. Сделать выводы о результатах проведения лабораторной работы, имея ввиду а) группы соединения трансформаторов определяются не только схемой соединения обмоток ВН и НН, но и маркировкой их выводов (направлением намотки б) каждая из исследованных групп соединения может быть преобразована в производные группы путём круговой перемаркировки выводов обмотки либо на стороне ВН, либо на стороне НН; в) отметить, какие из групп соединения, рассмотренных в работе, предусмотрены в соответствии с ГОСТ 11677-75. Контрольные вопросы 1. Чем определяется группа соединения трансформатора 2. Какие группы соединения могут быть получены при одинаковой схеме соединения обмоток ВН и НН? 3. Какие группы соединения называются основными и какие группы соединения называются производными 4. Каким образом из основных групп соединения можно получить производные 5. Перечислите группы соединения, предусмотренные в соответствии с ГОСТом 11677-75, нарисуйте соответствующие им схемы соединения обмоток и топографические диаграммы 6. С какой целью при определении группы соединения по методу вольтметра соединяют выводы Аи а 7. Какая зависимость существует между схемами соединения обмоток и группой соединения обмоток трансформатора Лабораторная работа 3 Исследование трёхфазного асинхронного двигателя методом непосредственной нагрузки. Цель работы Изучить конструкцию и принцип работы трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Экспериментальное исследование асинхронного двигателя методом непосредственной нагрузки. Используемые материалы и оборудование п./п. Наименование Тип Количество 1 2 3 4 1 Лабораторный стенд СИПЭМ-2М 1 2 Трёхфазный асинхронный двигатель В А кВт) 1 3 Ваттметр PW 1 (кВт) 2 4 Амперметр PA 1 А) 1 5 Вольтметр PV 1 В) 1 6 Фото тахометр (0-3000об/мин.) 1 7 Электромагнитный тормоз Нм, В) 1 Теоретические положения. Асинхронный двигатель состоит из двух частей - неподвижной части СТАТОР - подвижная часть РОТОР. На статоре сего внутренней стороны уложена трехфазная обмотка. Каждая из фазных обмоток сдвинута относительно друг друга на 120°. Если к такой обмотке подвести от сети переменного тока напряжение, тов двигателе возникает вращающееся магнитное поле. Частота вращения магнитного поля определяется по формуле 1 60 где f - частота питающей сети, Гц p - число пар полюсов 60 - переводной коэффициент для перевода секунд в минуты, поскольку частота вращения ротора измеряется в об./мин. Частота вращения магнитного поля 1 n называется синхронной. В зависимости от исполнения, обмотка статора может иметь разное число полюсов, которому соответствует определенная синхронная частота вращения. Ряд синхронных частот вращения асинхронных двигателей серийно выпускаемых отечественной промышленностью смотри в таблицы №1. Таблица 1: Ряд синхронных частот вращения асинхронных двигателей. 2 p 2 4 6 8 10 12 1 n , / î á ì èí 3000 1500 1000 750 600 500 Магнитное поле, вращаясь с синхронной частотой, пересекает короткозамкнутые стержни ротора асинхронного двигателя. По закону электромагнитной индукции в них наводится ЭДС и под действием этой ЭДС протекает ток. Если проводник стоком находится в магнитном поле, тона него действует электромагнитная сила. Совокупность электромагнитных сил, действующих на проводники ротора асинхронного двигателя, заставляет его вращаться в направлении вращения магнитного поля статора с некоторым запозданием, поэтому этот тип двигателя называют асинхронным. Необходимо пояснить, что частота вращения ротора 2 n не может быть равна синхронной частоте, так как тогда проводники ротора не будут пересекаться магнитным полем статора ив них не будет наводиться ЭДС. Разность синхронной частоты и частоты ротора, выраженная в относительных единицах от синхронной частоты называется скольжением асинхронного двигателя, S: 1 Припуске двигателя скольжение 1 S = , т.к. частота вращения ротора 2 0 n В режиме холостого хода скольжение 0 S , т.к. частоты ротора и поля статора почти равны 2 1 n n При номинальной нагрузке скольжение 0, 01 0, 08 H S = , те. частота вращения двигателя близка к синхронной. Для оценки свойств двигателя снимают его рабочие характеристики. Для двигателей небольшой мощности рабочие характеристики снимают методом непосредственной нагрузки. В качестве нагрузки применяют обычно механический или электромагнитный тормоз. Под рабочими характеристиками асинхронного двигателя понимают зависимость частоты вращения 2 n , полезного момента 2 M , потребляемой мощности коэффициента полезного действия,коэффициента мощности cos , от полезной мощности двигателя Р 2 Скоростная характеристика двигателя 2 2 ( ) n f P = представляет собой линию, слабо наклоненную коси абсцисс (ось икс, т.к. при холостом ходе 2 1 n n , а при номинальной нагрузке 2 1 (1 ) H n n S = − ; 0, 01 0, 08 H S Такая скоростная характеристика называется жесткой. Частота вращения 2 n изменяется незначительно при изменении нагрузки от холостого хода до номинальной, поэтому зависимость 2 2 ( ) M f представляет кривую, немного отгибающуюся вверх 2 2 2 60 В режиме холостого хода асинхронный двигатель потребляет большой ток 0 (35 / 60)% I от H I , причем этот ток в основном имеет реактивный намагничивающий характер, поэтому cos 0, 2 . При увеличении нагрузки возрастает активная составляющая тока статора и поэтому cos возрастает допри номинальной нагрузке. Чтобы двигатель работал при большом значении cos , его следует догружать до мощности, близкой к минимальной. КПД двигателя быстро возрастает примерно до 1/3 от номинальной нагрузки, а затем изменяется незначительно. Направление вращения ротора двигателя зависит от направления вращения магнитного поля статора. Чтобы изменить направление вращения ротора двигателя следует осуществить реверсирование с помощью изменения направление вращения магнитного поля статора. Для этого достаточно поменять местами две фазы питающего напряжения подводимого к клеммам обмоток статора. Пуск двигателя осуществляется прямым включением в сеть. Пусковой ток превышает номинальный враз, но быстро спадает и поэтому для двигателя он неопасен. Порядок проведения работы. 1. Ознакомиться с типом двигателя, тормоза, измерительными приборами и пусковой аппаратурой. Записать технические данные типа двигателя, тормоза и измерительных приборов. 2. Собрать схему согласно рисунку №1 и рисунку №2. 3. Показать собранную схему для проведения опытов преподавателю. 4. Включить двигатель в сеть. В режиме холостого хода произвести измерения напряжение сети, ток статора 1.0 I , мощность потерь холостого хода 1.0 P , частоту вращения 0 n 5. Вычислить 0 0 1 ( ) (%) 100% ( ) H I A I I A = , 1 cos 3 H H H H H P I U n = 0 0 0 cos 3 H Ð U I = H P , H U , H n и cos H выбираются из таблички прикреплённой заводом изготовителем, на каждом двигатели. 6. Из ряда синхронных частот, зная 0 n , определить частоту вращения поля статора двигателя 1 n (синхронная частота вращения двигателя) из таблицы №1. 7. Результаты измерений и расчетов записать в таблицу №2. Таблица №2 Данные опыта Данные расчёта 1 U , В 1.0 I , А 1.0 P , Вт 0 n , об/мин 1 n , об/мин 0 I , % 0 cos 8. С помощью электромагнитного тормоза постепенно нагрузить двигатель до номинальной нагрузки, при этом записать показания приборов для 5 точек показаний нагрузки в таблице №3. Первый отсчет по приборам записывают в режиме холостого хода. Таблица №3 Данные опыта Данные расчёта 1 U , В 1 I , А 1 P , Вт 0 n , об/мин 2 M , H ì S 2 P , Вт n , % cos 9. Поданным опыта для всех пяти случаев вычислить 1 2 1 ( ) n n S n − = , где 1 n - частота вращения магнитного поля статора, об/мин; 2 n - частота вращения ротора, об/мин; Полезный момент вращения навалу ротора двигателя Определяется по делениям на электромагнитном тормозе. Полезную мощность рассчитывают согласно одной из приведённых ниже формул 2 2 2 2 2 2 2 2 0,105 60 n P M M M n = = = ; Коэффициент мощности 1 1 1 cos 3 P U I = ; КПД =Р 2 /Р 1 х100%. 10. Результаты расчетов записать в таблицу №3. 11. На основании данных занесённых в таблицу №3 построить рабочие характеристики двигателя 2 2 ( ) n f P = , 2 cos ( ) f P = , 2 2 ( ) M f P = , 1 2 ( ) I f P = и 2 ( ) f Сделать вывод о свойствах асинхронного двигателя. Контрольные вопросы. 1. Принцип работы асинхронного двигателя 2. Что называется скольжением 3. Что такое синхронная частота вращения Назовите ряд синхронных частот вращения 4. В каких пределах изменяется скольжение при работе машины в двигательном, генераторном и тормозном режимах 5. Чем определяется жёсткость механической характеристики двигателя Что значит иметь жёсткую характеристику 6. Почему происходит реверсирование двигателя при изменении порядка следования фаз подводимого к двигателю напряжения 7. Почему асинхронный двигатель имеет большой ток холостого хода 8. Способы включения асинхронных двигателей в сеть электрического питания 9. Чему равен ток асинхронного двигателя, припуске. Опасен ли пусковой ток для двигателя 10. Объясните каждую из рабочих характеристик асинхронного двигателя Лабораторная работа 4 Способы пуска трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Цель работы 1. Изучить конструкцию трёхфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. 2. Получить экспериментальное подтверждение теоретических сведений о пусковых свойствах трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Используемые материалы и оборудование Наименование Тип Количество Лабораторный стенд СИПЭМ-2М 1 Трёхфазный асинхронный двигатель В А кВт) 1 Ваттметр PW 1 (кВт) 1 Амперметр PA 1 А) 1 Вольтметр PV 1 В) 1 Теоретические положения. Пуск асинхронного двигателя сопровождается переходным процессом, обусловленным переходом ротора, и механически связанных с ним частей механизма из состояния покоя в состояние равномерного вращения, когда вращающий момент двигателя уравновешивается суммой противодействующих моментов, действующих на ротор двигателя. Пусковые свойства двигателя определяются в первую очередь значением пускового момента Мп и значением пускового тока Помимо пусковых значений пускового тока Ï I и пускового момента пусковые свойства двигателей оцениваются еще и такими показателями - продолжительность пуска - плавность пуска - сложность пусковой операции - экономичность (стоимость и надежность пусковой аппаратуры и потери энергии в ней. Двигатель, обладающий хорошими пусковыми свойствами, развивает значительный пусковой момент при сравнительно небольшом пусковом токе. |