Учебнометодические указания для выполнения лабораторных работ для студентов по дисциплине Электрооборудование в апк
 Скачать 1.25 Mb.
|
|
Методические указания Экспериментальная установка (рис. 5.1; 5.2) содержит асинхронный электродвигатель с к.з. ротором М типа 4А71А6У3 со следующими паспортными данными: Рн = 0,37 кВт; /Y ; 220/380 В; 2,2 /1,3 А; nн = 920 об/мин ; = 50 Гц; н = 64,5 %; Соs н = 0,69; автоматический выключатель QF, предохранители FU1, FU2 , FU3, амперметры РА1, РА2, вольтметры РV1, РV1, киловаттметр РW, конденсатор С и переключатель SA. АД подключается к 3-х фазной сети при соединении его обмоток в «звезду» по электрической схеме (рис. 5.1). Если напряжение однофазной сети равно 220 В, в то время как в паспорте электродвигателя указаны напряжения 220/380 В, то при подключении его обмоток в «треугольник » в качестве основной обмотки используется одна из фазных обмоток, а две другие исполняют роль пусковой . Полезная мощность при этом составит 50-60% от мощности двигателя при подключении его к 3-х фазной сети. Если же электродвигатель включают по схеме «звезда» (рис. 5.2), то в качестве основной обмотки используются две фазные обмотки, соединённые последовательно. Полезная мощность будет составлять 25 – 30 % от мощности двигателя при подключении его к 3-х фазной сети.  Рисунок 5.1 - Электрическая схема подключения 3-х фазного АД к 3-х фазной сети  Рисунок 5.2 - Электрическая схема подключения 3-х фазного АД при соединении его обмоток в «звезду» к однофазной сети Для изменения вращения ротора асинхронного электродвигателя необходимо поменять местами концы одной из обмоток - основной или вспомогательной. Порядок выполнения работы 1. Собрать электрическую схему (рис.5.1). 2. Включить автоматический выключатель QF, снять показания амперметра РА, вольтметра РV и киловаттметра РW и занести их в таблицу 5.1. Таблица 5.1 - Опытные данные при подключении АД к 3-х фазной сети
3. Собрать электрическую схему (рис. 5.2). 4. Включить автоматический выключатель QF, включить переключатель SA, запустить электродвигатель М, отключить переключатель SA, снять показания амперметра РА, вольтметр РV, киловаттметра РW и занести их в таблицу 5.2. Таблица 5.2 - Опытные данные при подключении АД к 1- фазной сети
5. Рассчитать процентное соотношение мощностей, развиваемых электродвигателем М при подключении его к 3-х фазной и 1- фазной питающей сети по формуле: Р1% =  100 % ; (5.4)6. Рассчитать ёмкости ( С ) при пуске 3-х фазного АД от однофазной сети при подключении его обмоток в «звезду» и «треугольник». Контрольные вопросы 1. Для чего подключают 3-х фазный АД к 1-фазной сети? 2. Что нужно предпринять чтобы 3-х фазный АД запустился от 1-фазной сети? 3. Какие фазосдвигающие устройства включаются в цепь пусковой обмотки? 4. Что обуславливает создание пускового момента АД при подключении его к однофазной сети? 5. При помощи какого фазосдвигающего устройства у АД имеются наилучшие эксплуатационные показатели при включении его в однофазную питающую сеть? 6. Какие типы конденсаторов рекомендуется применять при пуске 3-х фазных АД при питании их от однофазной сети? Лабораторная работа № 6 ВКЛЮЧЕНИЕ ОСВЕТИТЕЛЬНОЙ ЛЮМИНИСЦЕНТНОЙ ЛАМПЫ В ПИТАЮЩУЮ СЕТЬ Цель работы: Изучить устройство, принцип действия и схему включения в сеть люминесцентной лампы. Программа работы 1. Ознакомиться с оборудованием рабочего места, изучить устройство (рис.6.1) и принцип действия люминесцентной лампы. 2. Собрать электрическую схему включения люминесцентной лампы (рис.6.3). 3. Подключить люминесцентную лампу к питающей сети по схеме (рис.6.3), снять показания приборов: РА , РV , РW и рассчитать Соs люминесцентной лампы. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ Люминесцентные лампы низкого давления (1,3 133,3 Па) - это газоразрядные лампы, которые благодаря высокой световой отдаче, улучшенному спектральному составу излучения и значительному сроку службы нашли широкое применение для общего освещения. Люминесценция – это способность свечения паров металла или инертного газа при нагревании их электрическим током. Принцип действия люминесцентных ламп сводится к следующему: если к электродам, вставленным в концы стеклянной трубки, которая заполнена инертным газом или парами металла, приложить напряжение зажигания лампы ( UЗ ), то свободные электроны начинают лететь в сторону электрода с положительным знаком. В своём движении электроны встречаются с нейтральными атомами газа, ионизируют их, выбивая электроны с верхней орбиты атома в пространство или с нижней орбиты на верхнюю. Возбуждённые таким образом атомы вновь сталкиваясь с электронами, превращаются в нейтральные атомы. Это обратное превращение сопровождается свечением. Каждому инертному газу или металлу соответствует своя длина волны излучения. Смешивая инертные газы, получают различные цвета и оттенки света люминесцентных ламп.  1 - стеклянная трубка; 2- люминофор; 3 – электроды; 4- цоколь; 5- ножки-штырьки. L – длина трубки; Д – диаметр трубки Рисунок 6.1 - Устройство люминесцентной лампы. Люминесцентная лампа – это длинная стеклянная трубка 1, внутренняя поверхность которой покрыта слоем люминофора 2. Люминофор – это вещество способное светиться. Внутри трубки (на её концах) впаяны электроды 3, представляющие собой вольфрамовые спирали. К электродам припаяны штырьки 5, изолированные от цоколя лампы 4 специальной мастикой. Трубка наполнена газом аргоном с несколькими каплями ртути. В условном обозначении ламп буквы и цифры обозначают: Л – люминесцентная; Д –дневная; Б – белая; Ц – с улучшенной цветопередачей; Е – естественная; ТБЦЦ – теплобелая с очень хорошей цветопередачей; Т – с трёхкомпонентной смесью люминофоров, имеющей узкополостный спектр излучения; Р – рефлекторная; К – красная; Г – голубая; Ж – жёлтая; З – зелёная; ХБ - холодно белая; Э – экологическая; М – модернизированная.; 10, 15, 18, 20, 30, 36, 40, 65, 80 – номинальная мощность в Вт;1, 2, 3, 4, 7 – отличительная особенность ламп от базовой модели. Чтобы вызвать свечение в лампе, необходимо иметь разряд между электродами. Для этого электроды должны быть предварительно нагреты. Чтобы нагреть электроды и установить дуговой разряд, служит специальное устройство - стартёр, который включается на короткое время последовательно в цепь электродов. Последовательно с лампой включается также дроссель в качестве балластного сопротивления, предназначенный для ограничения рабочего тока в лампе и поддержания устойчивого дугового разряда при включении лампы. Стартёр (рис. 6.2) представляет собой миниатюрную газоразрядную лампу 1 с биметаллическими электродами 2, заполненную смесью 60 % аргона, 28,8 % неона и 11,2 % гелия.  1- колба; 2 – биметаллические электроды; 3 – корпус; 4 – контактные электроды; 5 – конденсатор Рисунок 6.2 - Устройство стартера тлеющего разряда Стеклянная колба лампы стартёра помещена в металлический корпус цилиндрической формы 3. Присоединение стартёра к схеме осуществляется контактными электродами 4. Параллельно электродам включен конденсатор 5, служащий для гашения дуги при размыкании электродов стартёра. Зажигается лампа следующим образом. Сначала на схему (рис. 6.3) подаётся сетевое напряжение Uс. Этого напряжения недостаточно для зажигания разряда в лампе, так как UЗ Uс, но достаточно для зажигания стартера, так как UЗ.ст. Uc. В конце разогрева электродов стартёра они замыкаются (где UЗ, UЗ.ст.- напряжения зажигания лампы и стартёра). В цепи схемы протекает ток несколько выше номинального : IЗ 1,2 Iн. Напряжение Uл =Uст = 0, Uб Uс (где Uл, Uст. , Uб – напряжения на лампе, на стартере и на балластном сопротивлении – дросселе). Электроды лампы разогреваются, выбрасывая потоки свободных электронов из оксидного слоя. Протекающий по индуктивному балласту ток образует магнитное поле. В это время электроды стартёра остывают и размыкаются. Ток в схеме I 0. Напряжение на лампе Uл = Uс + Е. (где Е – э.д.с. самоиндукции балласта, которая в зависимости от момента размыкания стартёра может быть различна по знаку и амплитуде. Если Uс + Е UЗ, то лампа зажигается, если меньше, то процесс зажигания повторяется. Напряжение зажигания лампы UЗ зависит от разных условий: температуры разогрева электродов, температуры, давления и состава атмосферы лампы, наличия генераторов электромагнитных волн вблизи лампы (сварка, радиостанция и т.д.). Даже солнечная активность влияет на это напряжение. Снизить UЗ можно повышением напряжённости поля в лампе путём приклеивания к внешней стороне колбы, вдоль неё, заземлённой металлической полоски. Люминесцентная лампа может быть включена в электрическую сеть только с помощью пускорегулирующей аппаратуры (ПРА), совокупностью всех элементов схемы включения лампы, обеспечивающих зажигание и нормальную работу её. Обычно в качестве балластного сопротивления в люминесцентных лампах применяют индуктивные сопротивления (дроссели). Наличие дросселя в цепи создаёт очень низкий коэффициент мощности, равный 0,5; 0,6. Если не принять специальных мер для повышения коэффициента мощности, то ток в сети возрастает почти вдвое, а это потребует увеличения сечения проводов, размеров защитных и коммутационных аппаратов, а в отдельных случаях и мощности трансформаторов на подстанциях. Согласно ПУЭ запрещается применение люминесцентных ламп, не укомплектованных индивидуальными устройствами для повышения коэффициента мощности, величина которого должна быть не ниже 0,95. Для повышения Соs в схемах включения применяются компенсирующие ёмкости (2-4 мкФ) и специальные схемы включения. Наша промышленность выпускает специальные компенсирующие пускорегулирующие аппараты. Условное обозначение ПРА: Х1 Х2Х3Х4 – Х5 / Х6 - Х7Х8Х9 Х1 - цифра, указывающая, какое количество ламп включается с ПРА. Х2Х3 – буквы УБ –стартёрный аппарат; АБ – бесстартерный аппарат . Х4 – буква, характеризующая сдвиг потребляемого аппаратом тока (И – индуктивный; К – компенсирующий). Х5 – мощность лампы; Х6 - напряжение сети; Х7Х8Х9 - буквы (А – антистробоскопический; Н – независимый; В – встроенный ; П – с пониженным уровнем шума ). При питании газоразрядной лампы переменным током в каждый полупериод разряд зажигается и снова гаснет, в результате получается пульсация светового потока. Освещение движущихся предметов пульсирующим световым потоком приводит к так называемому стробоскопическому эффекту, который выражается в искажённом представлении об истинном состоянии движения. Так, в отдельных случаях движущийся предмет кажется неподвижным, в других – движущимся в противоположном направлении. Пульсация светового потока вредна и в тех случаях, когда мы её не замечаем. Поэтому всегда следует ограничивать её. Простейшей мерой уменьшения глубины пульсации светового потока является включение ламп в разные фазы 3-фазной системы.  Рисунок 6.3 - Схема включения люминесцентной лампы Люминесцентные лампы обладают рядом преимуществ по сравнению с лампами накаливания: у них более высокая световая отдача, меньшая яркость, больший срок службы и более благоприятный спектральный состав излучения. Однако люминесцентные лампы обладают и рядом недостатков: они менее надёжны в работе, у них более сложная схема включения, в них наблюдается стробоскопический эффект, вызываемый пульсацией светового потока, кроме того, для каждой лампы необходимо приспособление для зажигания и добавочное сопротивление – дроссель. Методические указания Экспериментальная установка (рис. 6.3) содержит автоматический выключатель QF, предохранитель FU, киловаттметр РW, амперметр РА, вольтметр РV, люминесцентную лампу ЕL, стартер SF, в качестве балластного сопротивления применяется пускорегулирующий аппарат LL . Для определения Соs люминесцентной лампы нужно замерить ток, напряжение и мощность одной фазы, к которой она подключена. Коэффициент мощности определяется по формуле: Соs =  ; (6.1)где Р – активная мощность, Вт ; S - полная мощность, ВА . S = U I; (6.2) где U – напряжение сети, В ; I - ток, протекающий в сети, А. Порядок выполнения работы 1. Собрать электрическую схему (рис.6.3). 2. Включить автоматический выключатель QF, подождать когда включится люминесцентная лампа ЕL, замерить ток по амперметру РА, напряжение по вольтметру РV и мощность по киловаттметру РW. Показания приборов занести в таблицу 6.1. Таблица 6.1 - Опытные данные для определения Соs
Контрольные вопросы 1. Объяснить устройство люминесцентной лампы. 2. Объяснить условное обозначение люминесцентных ламп и в частности лампы ЕL (рис. 6.3). 3. Объяснить принцип действия люминесцентной лампы. 4. Объяснить устройство стартёра и для чего он служит? 5. Объяснить как зажигается люминесцентная лампа? 6. Как может быть включена в сеть люминесцентная лампа? 7. Наличие какого аппарата создаёт в цепи низкий Соs ? 8. Что нужно предпринять в схемах включения ЕL для повышения Соs ? 9. Объяснить условное обозначение ПРА и в частности ПРА (рис. 6.3). 10. Объяснить, что из себя представляет стробоскопический эффект? 11. Перечислить преимущества и недостатки люминесцентных ламп по сравнению с лампами накаливания. Лабораторная работа № 7 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОКАЛОРИФЕРНЫМИ УСТАНОВКАМИ Цель работы: Изучить устройство, электрическую схему, назначение и применение электрокалориферной установки СФОА-25/0,4. Программа работы 1. Ознакомиться с оборудованием рабочего места (рис.7.3), изучить электрическую схему управления лабораторной электрокалориферной установкой (рис.7.4). 2. Собрать электрическую схему управления электрокалориферной установкой и опробовать её (рис.7.4). 3. Изучить конструкцию электрокалориферной установки СФОА-25/0,4 (рис.7.1). 4. Изучить работу принципиальной электрической схемы управления электрокалориферной установкой СФОА-25/0,4 (рис.7.2). КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ Электрокалориферные установки применяются в сельскохозяйственном производстве для сушки материалов, нагрева воздуха в технологических процессах и обогрева производственных помещений. Нагревательные элементы электрических калориферов бывают различного конструктивного исполнения: открытые проволочные спирали (или зигзаг), трубчатые электронагреватели и проволочные биспиральные элементы. В качестве основного материала в нагревательном элементе используют металлические жаропрочные сплавы с большим активным сопротивлением : нихром, фехраль и др. Температура нагрева нагревательных элементов с открытой проволочной спиралью, как правило, бывает более 400 0С, поэтому поверхность провода интенсивно окисляется и срок его службы сокращается. Более совершенными элементами являются закрытые трубчатые электронагреватели (ТЭНы). Однако, как и у открытых проволочных спиралей, у трубчатых нагревателей низкий коэффициент теплоотдачи поверхности и ограниченный срок службы. Для повышения коэффициента теплоотдачи и снижения температуры нагревательного провода выпускаются оребрённые трубчатые нагреватели с развитой поверхностью нагрева. Большой интерес представляют нагреватели в виде проволочных биспиральных элементов, нагревательный элемент которых, представляет собой стальную проволочную спираль, намотанную на изоляционный стержень по винтовой линии и прочно притянутую к нему двумя нихромовыми проводами, проходящими внутри спирали. При работе этих нагревателей основную нагрузку (80 – 92 %) воспринимают стягивающие нихромовые провода, а стальная спираль, несущая меньшую часть нагрузки, служит для увеличения поверхности нагрева. Применение биспиральных проволочных элементов позволяет снизить температуру нагрева нихромового провода до 120 – 150 0 С и уменьшить его расход в 3- 3,5 раза при передаче той же тепловой нагрузки, что и в нагревателях, выполненных полностью из нихрома. На животноводческих и птицеводческих фермах распространены электрокалориферные установки типа СФОА (рис.7.1), предназначенные для работы в помещениях, содержащих агрессивные газы и повышенную влажность. В комплект установки входят электрокалорифер и центробежный вентилятор. Подогрев воздуха производится оребрёнными трубчатыми нагревателями, разбитыми на отдельные трёхфазные группы (секции), соединённые « в звезду». Включением секций осуществляется ступенчатое регулирование мощности в пределах 100; 66,7 и 33,5 % от установленной мощности. Производительность по воздуху регулируют шиберной заслонкой, расположенной на выходном патрубке вентилятора. Для снижения вибрации вентилятор сочленён с калорифером с помощью мягкой вставки и установлен на виброизоляторах. Технические данные электрокалориферной установки приведены в таблице 7.1. СФОА-25/0,4 рассчитана на питание от сети трёхфазного переменного тока частотой 50 Гц, напряжением 380/220 В. Максимальная температура выходного воздуха 50 0С, максимальная допустимая температура на поверхности оребрения ТЭНов 180 0С. Таблица 7.1 - Технические данные электрокалориферной установки СФОА-25/0,4 5ТЦ-М2/1
 рама; 2- переходный патрубок; 3- электрокалорифер; 4- мягкая вставка; 5 - вентилятор; 6- электродвигатель Рисунок 7.1 - Электрокалориферная установка СФОА–25/0,4 Электрокалориферные установки постоянно готовы к действию, не требуют постоянного ухода, достаточно надёжны, легко автоматизируются. Электрическая схема калориферной установки СФОА-25/0,4 (рис. 7.2) предусматривает автоматический и ручной режимы работы. |