ЛР8. Отчет по лабораторной работе 8 по дисциплине Автоматизированный электропривод

• Название: Отчет по лабораторной работе 8 по дисциплине Автоматизированный электропривод
• Дата: 28.10.2021
• Размер: 165.93 Kb.
• Имя файла: LR_8_Ziatdinov (1).docx
• Тип: Отчет; #258407

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»
Кафедра «Электротехники и электрооборудования предприятий»
Отчет

по лабораторной работе №8

по дисциплине «Автоматизированный электропривод»

«Исследование асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором»

Выполнил: студ. гр. БАЭ-18-01 Зиатдинов Э.И.

Проверил: преподаватель Шарипов Р.Р.

Уфа 2021 г.

Цель работы: исследование рабочих свойств асинхронного двигателя путем снятия соответствующих опытных характеристик.

Программа работы:

1. Изучить схемы для исследования асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

2. Исследовать двигатель в режиме короткого замыкания.

3. Исследовать двигатель в режиме холостого хода.

4. Снять рабочие характеристики двигателя по методу непосредственной нагрузки.

5. Снять рабочие характеристики при изменении частоты.

6. По опытам холостого хода и короткого замыкания рассчитать параметры двигателя, построить схему замещения.

7. Провести обработку экспериментальных данных, составить отчет и сделать заключение по работе.

Пояснения к работе:

В лабораторной работе используются следующие модули:

– модуль питания стенда (МПС);

– модуль питания (МП);

– модуль автотрансформатора (ЛАТР);

– силовой модуль (СМ);

– преобразователь частоты (ПЧ);

– модуль измерителя мощности (МИМ);

– модуль добавочных сопротивлений №1 (МДС1);

– модуль добавочных сопротивлений №2 (МДС2);

– модуль ввода/вывода (МВВ).

Перед проведением лабораторной работы необходимо привести модули в исходное состояние:

– переключатель SA1 МДС1 установить в положение «»;

– переключатель SA1 МДС2 установить в положение «»;

– переключатель SA1 модуля ЛАТР установить в нижнее положение, ручку автотрансформатора установить в крайнее левое положение;

Исследуемый асинхронный двигатель входит в состав электромашинного агрегата, включающего в себя собственно исследуемый двигатель М1, нагрузочный генератор – машину постоянного тока – М2.

Схема для исследования асинхронного электродвигателя представлена на рисунке 8.1.



Рисунок 8.1 – Схема для исследования асинхронного электродвигателя
8.1 Опыт короткого замыкания асинхронного двигателя

Опыт короткого замыкания проводится при неподвижном (заторможенном роторе) s = 1 и пониженном напряжении, при котором ток статора примерно равен номинальному току статора I_1К ≈ I_1Н.

Торможение двигателя осуществляется путем установки металлического стержня в отверстие полумуфты.

Понижение напряжения достигается включением добавочного сопротивления в цепь статора.

Ток статора, напряжение статора и мощность двигателя измеряются модулем МИМ.

Опыт проводится в следующей последовательности:

– включить автоматические выключатели QF1 и QF2 соответственно модулей МПС и МП;

– переключателем SA1 МДС1 вводить сопротивление в цепь статора до тех пор, пока ток статора примерно будет равен номинальному току статора. Это точку необходимо зафиксировать в таблице 8.1.

Данные занести в таблицу 8.1.

Таблица 8.1

Данные опыта				Расчетные данные
U1ФК	I1ФК	Р1ФК	сosφ1К		Р1К	РЭЛ.1	РСТ	РЭМ.К	МЭМ.К	МП*	IП*
В	А	Вт			Вт	Вт	Вт	Вт	Н·м
98,7	1,257	0,303	0,78		909	106,98	47,66	754,36	5,26	2,47	1,28

После проведения опыта установить все переключатели модулей в исходное состояние.

Удалить металлический стержень из электромашинного агрегата.

По данным опыта короткого замыкания определить пусковой ток, пусковой момент при s = 1.

1) Трехфазная активная мощность при опыте короткого замыкания:

,

где m₁ – число фаз асинхронного электродвигателя (m₁=3).

2) Электрические потери в обмотке статора асинхронного двигателя:



где r₁ – активное сопротивление фазы статора при температуре окружающей среды (Приложение Б) (r₁=19 Ом).

3) Потери в стали при напряжении U_1К:



где Р_СТ.1 – потери в стали при номинальном напряжении:



где Р_МЕХ.АД. – механические потери асинхронного двигателя (Приложение Б) (Р_МЕХ.АД.=11 Вт);

Р_{МЕХ.МПТ} – механические потери машины постоянного тока (Приложение Б) (Р_{МЕХ.МПТ}=15 Вт).

4) Электромагнитная мощность при опыте короткого замыкания:



5) Электромагнитный момент при опыте короткого замыкания:



или



6) Электромагнитный момент при номинальном напряжении:



7) Кратность пускового момента:



где ,

где Р_2Н и ω_Н – номинальная мощность на валу и угловая номинальная частота вращения (Приложение Б).

8) Кратность пускового тока:



8.2 Опыт холостого хода асинхронного двигателя

Исследование двигателя в режиме холостого хода проводится для одного значения напряжения, равного номинальному, и позволяет оценить величину тока холостого хода, а также потери в стали при номинальном напряжении.

Ток статора, напряжение статора и мощность двигателя измеряется модулем

МИМ.

Опыт проводится в следующей последовательности:

– включить автоматические выключатели QF1 и QF2 соответственно модулей МПС и МП;

– переключатель SA1 МДС1 установить из положения «» в положение «0», напряжение принимает значение, равное номинальному, запускается асинхронный двигатель.

Данные опыта занести в таблицу 8.2.

Таблица 8.2

Данные опыта				Расчетные данные
U1ФН	I10	Р1Ф	n	Р10	сosφ10	РСТ	PСТ.1	I10*
В	А	Вт	об/мин	Вт		Вт	Вт
226	1,294	0,173	1483	519	0,59	328,56	397,56	0,94

После проведения опыта установить все переключатели модулей в исходное состояние.

1) Активная мощность трех фаз:

,

где m₁ – число фаз асинхронного электродвигателя.

2) Коэффициент мощности:



3) Потери в стали сердечника статора при напряжении U_1Ф:



где Р_СТ.1 – потери в стали сердечника статора при номинальном напряжении:



где r₁ – активное сопротивление фазы статора при температуре окружающей среды (Приложение Б) (r₁=19 Ом).

где Р_МЕХ.АД. – механические потери асинхронного двигателя (Приложение Б) (Р_МЕХ.АД.=11 Вт);

Р_{МЕХ.МПТ} – механические потери машины постоянного тока (Приложение Б) (Р_{МЕХ.МПТ}=15 Вт).

4) Значение тока холостого хода в относительных единицах:



8.3 Снятие рабочих характеристик

Рабочие характеристики представляют собой графически изображенные зависимости тока статора, потребляемой из сети активной мощности, частоты вращения, скольжения, электромагнитного момента, КПД и коэффициента мощности от полезной мощности на валу двигателя:

I₁, Р₁, n, s, М_ЭМ, η, сosφ₁ = f(P₂).

Нагрузкой ГПТ служат сопротивления модуля МДС2.

Питание обмотки возбуждения двигателя постоянного тока (ДПТ) осуществляется от регулируемого источника постоянного тока модуля ЛАТР.

Якорная цепь машины постоянного тока подключается на сопротивление.

Для измерения тока, напряжения статора, мощности двигателя используется модуль МИМ.

Для измерения тока якоря I_Я, напряжения якоря U_Я и частоты вращения n используется компьютер. Для этого выходы ДТ, ДН и ПЧН модуля СМ подключаются к входам А1, А2 и А3 соответственно модуля МВВ.

Значение частоты вращения n агрегата также можно наблюдать на индикаторе СМ.

Опыт проводится в следующей последовательности:

– включить автоматы QF1 и QF2 модулей МПС и МП – переключатель SA1 МДС1 установить из положения «» в положение «0», напряжение принимает значение, равное номинальному, запускается асинхронный двигатель;

– переключатель SA1 модуля ЛАТР перевести в верхнее положение;

– ручкой автотрансформатора установить номинальное напряжение обмотки возбуждения U_ОВ = U_Н = 200В, произвести первое измерение;

– переключателем SA1 МДС2 уменьшать сопротивление, пока ток якоря ГПТ не достигнет номинального значения I_НАГР = I_Я ≈ I_ЯН. (I_ЯН. = 1,3А).

Выше этого значения двигатель не нагружать! SA1 в «0» не выводить!

Опытные данные, как со стороны асинхронного двигателя, так и со стороны генератора, занести в таблицу 8.3

Таблица 8.3

R, Ом	∞	160	140	120	80
U1Ф, В	227,3	227,4	227	226,1	227
I1Ф, А	1,230	1,191	1,190	1,190	1,194
P1, Вт	0,198	0,328	0,34	0,353	0,392
n, об/мин	1478	1390	1383	1372	1345
сosφ1	0,225	0,385	0,399	0,415	0,460
ΔPЭЛ.СТ., Вт	86,24	80,85	80,71	80,71	81,26
ΔРСТ, Вт	56,89	56,89	56,89	56,89	56,89
РЭМ, Вт	64,74	200,13	212,27	225,27	263,72
S	0,015	0,079	0,085	0,093	0,115
ΔРЭЛ.Р, Вт	0,97	15,81	18,04	20,95	30,33
ΔPМЕХ.АД, Вт	11	11	11	11	11
∑ΔР, Вт	144,1	153,55	155,64	158,55	168,48
Р2, Вт	53,9	174,45	184,36	194,45	223,52
МЭМ, Н∙м	0,42	1,37	1,47	1,57	1,87
η, %	27,22	53,19	54,22	55,08	57,02
IЯ, А	0	0,8	0,9	1	1,3
UОВ, В	180	140	125	120	110
СМ	1,29	1,28	1,28	1,28	1,28
МЭМ, Н∙м	0	0,864	0,972	1,28	1,404
IЯО, А	0,2	0,196	0,195	0,194	0,19
М0, Н∙м	0,258	0,251	0,25	0,248	0,243
М2ГПТ, Н∙м	0,258	1,115	1,222	1,528	1,647
Р2ГПТ, Вт	39,93	162,3	176,98	219,54	231,98

После проведения опыта ручку автотрансформатора вывести против часовой стрелки, переключатель SA1 модуля ЛАТР перевести в нижнее положение, отключить автоматы QF2, QF1.

1) Электрические потери в обмотке статора асинхронного двигателя:

;

;









где r₁ – активное сопротивление фазы статора (Приложение Б) (r₁=19 Ом).

2) Потери в стали при напряжении U_1Ф:



где Р_СТ.1 – потери в стали сердечника статора при номинальном напряжении:





где r₁ – активное сопротивление фазы статора при температуре окружающей среды (Приложение Б) (r₁=19 Ом).

где Р_МЕХ.АД. – механические потери асинхронного двигателя (Приложение Б) (Р_МЕХ.АД.=11 Вт);

Р_{МЕХ.МПТ} – механические потери машины постоянного тока (Приложение Б) (Р_{МЕХ.МПТ}=15 Вт).

3) Электромагнитная мощность:













4) Скольжение:



где ω₁ – синхронная угловая частота вращения, рад/с;

n₁ – синхронная частота вращения, об/мин;

ω – текущая угловая частота вращения, рад/с;

n – текущее значение частоты вращения, об/мин.











5) Электрические потери в обмотке ротора:













6) Суммарные потери в двигателе:













7) Электромагнитный момент асинхронного двигателя:



или













8) Полезный момент на валу двигателя:

















где М₀ – момент холостого хода АД;

Р_1Ф – мощность холостого хода (берется из опыта холостого хода);

n – частота вращения холостого хода (берется из опыта холостого хода).

9) Полезная мощность на валу двигателя:



68,4844,1 Вт;).=











10) Коэффициент полезного действия:













11) Коэффициент мощности (расчетный):













12) Электромагнитный момент ГПТ:



где С_М – принимается из тарировочной кривой, С_М = f(ω) (Приложение В).











13) Момент холостого хода ГПТ:



где I_Я0 – ток холостого хода, принимается из тарировочной кривой машины постоянного тока (Приложение В).











14) Полный момент на валу ГПТ:













15) Полезная мощность на валу ГПТ:













Вывод: в ходе лабораторной работы были проведены опыты короткого замыкания АД, холостого хода АД и снятие рабочих характеристик при изменении частоты.