МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Тольяттинский государственный университет»
Институт химии и энергетики
( институт)
Электроснабжение и электротехника
(кафедра)
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
«Исследование асинхронного двигателя с фазным ротором» по дисциплине «Электрические машины и основы электропривода»
(наименование дисциплины)
Студент
|
С.С. Коняев
(И.О. Фамилия)
|
|
Группа
|
ЭЭТбп-1901б
|
|
Преподаватель
|
М.Н. Третьякова
(И.О. Фамилия)
|
|
Тольятти 2022
Отчёт о работе
Работу выполнил:
|
фамилия
|
Коняев
|
имя
|
Сергей
|
отчество
|
Сергеевич
|
группа
|
ЭЭТбп-1901б
|
Цель работы:
Изучить конструкцию трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором, приобрести практические навыки пуска двигателя с применением пускового реостата и провести опыты холостого хода и непосредственной нагрузки двигателя.
|
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Асинхронный двигатель —
|
это двигатель переменного тока, который вращается за счет взаимодействия переменного магнитного поля статора и ротора.
|
Отличие асинхронного двигателя с фазным ротором от короткозамкнутого заключается в:
|
наличии у асинхронного двигателя с фазным ротором полноценной трехфазной обмотки
|
Пусковые свойства асинхронных двигателей характеризуются показателями:
|
Помимо пусковых значений тока Iп и момента Мп пусковые свойства двигателей оцениваются еще и такими показателями: продолжительность и плавность пуска, сложность пусковой операции, ее экономичность (стоимость и надежность пусковой аппаратуры и потерь энергии в ней).
|
Активное добавочное сопротивление в цепь обмотки ротора включают для
|
Введение добавочного активного сопротивления увеличивает полное сопротивление роторной цепи, в результате чего уменьшается пусковой ток и увеличивается  роторной цепи, вследствие чего увеличивается активная составляющая тока ротора и, следовательно, пусковой момент двигателя.
|
Достоинством асинхронных двигателей с фазным ротором является
|
1. большой начальный вращающий момент
2. меньший пусковой ток по сравнению с электродвигателями с короткозамкнутым ротором
3.возможность кратковременных механических перегрузок
4. возможность применения автоматических пусковых устройств
|
Недостатками асинхронных двигателей с фазным ротором являются
|
1. большие габариты
2. cos φ и КПД ниже, чем у электродвигателей с короткозамкнутым ротором
|
При пуске асинхронного двигателя с фазным ротором необходимо выполнить следующие операции:
|
|
Установить переключатель Rп в положение 1.
|
|
Переключатель SA – в положение «Холостой ход».
|
|
Рукоятку RF повернуть влево до отказа.
|
|
Нажать кнопку «Пуск».
|
|
Перевести с минимальными паузами переключатель Rп сначала в положение 2, затем в положение 3.
|
Частота тока в обмотке ротора в момент пуска равна
|
была равна 0
|
Потери холостого хода называют постоянными потому, что
|
Потери холостого хода связаны с потерями на перемагничивание сердечника. А так как индукция в сердечнике не зависит от нагрузки, то и потери не зависят от неё. То есть они остаются постоянными.
|
Чтобы нагрузить двигатель, работающий в режиме холостого хода нужно выполнить
|
Необходимо переключить тумблер SA в режим нагрузки
|
Рабочими характеристиками асинхронного двигателя называют
|
Ток статора I1,расходуемая мощность P1, развиваемый момент на валу М частота вращения ротора n, КПД АД, полезная мощность Р2, коэффициент мощности двигателя cosφ2,скольжение ротора S.
|
при следующих условиях
|
при естественных условиях работы двигателя : двигатель нерегулируемый, частота f1 и напряжение U1 сети остаются постоянными, а изменяется только нагрузка на валу двигателя.
|
Величину скольжения при нагрузке двигателя можно определить:
|
|
 о.е.
|
|
|
Механическими потерями в двигателе называют
|
потери в подшипниках, потери трения щёток возникают в асинхронном двигателе с обмотанным ротором. Эти потери составляют ноль на старте. По мере того, как возрастает скорость, данные потери увеличиваются. В трёхфазных двигателях скорость обычно остаётся постоянной. Отсюда следует, что и данные потери почти остаются постоянными
|
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
Объект исследования: трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором МТ100-6. Номинальная мощность 1,1 кВт; номинальные фазное напряжения 220 В; номинальный фазный ток обмотки статора 3 А; число полюсов обмотки статора 2р=6; активное сопротивление фаз обмоток статора r1=40 Ом и ротора r2=2 Ом.
Вольтметр, измеряет фазное напряжение обмотки статора. Класс точности 1,0; диапазон измерений 0-250 В.
Амперметр, измеряет фазный ток обмотки статора. Класс точности 1,0; диапазоны измерений 0–5 А.
Ваттметр, измеряет фазную мощность. Класс точности 1,0; диапазоны измерений 0-1250 Вт.
Моментомер, измеряет полезный электромагнитный момент на валу двигателя. Класс точности 1,0; диапазоны измерений 0-10 Н*м.
Измеритель частоты вращения ротора двигателя. Класс точности 1,5; диапазон измерений 0–1000 об/мин.
Магнитоэлектрический амперметр, используется для определения частоты тока в фазах обмотки ротора.
Класс точности 1,5; диапазон измерений ±30 мА.
Генератор нагрузки.
Тахогенератор.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Рис. 1. Электрическая схема лабораторной установки для исследования асинхронного двигателя с фазным ротором
Результаты измерения и расчетные параметры заносят в табл. 1.
Таблица 1
Рабочие характеристики
№ опыта
|
|
|
|
n
|
N
|
t
|
|
s
|
|
|
|
ղ
|
А
|
Вт
|
Н·м
|
об/мин
|
–
|
с
|
Гц
|
о.е.
|
Вт
|
Вт
|
о.е.
|
%
|
|
Экспериментальные данные
|
Расчетные величины
|
1
|
1,5
|
125
|
0
|
1000
|
0
|
30
|
0
|
0
|
375
|
0
|
0,38
|
0
|
2
|
2
|
300
|
5
|
950
|
51
|
30
|
1,7
|
0,034
|
900
|
497,2
|
0,68
|
55,24
|
3
|
2,02
|
350
|
5,5
|
940
|
56
|
30
|
1,9
|
0,037
|
1050
|
541,1
|
0,79
|
51,53
|
4
|
2,03
|
375
|
6
|
930
|
67
|
30
|
2,2
|
0,045
|
1125
|
584
|
0,84
|
51,91
|
5
|
2,04
|
400
|
6,5
|
920
|
69
|
30
|
2,3
|
0,046
|
1200
|
625,9
|
0,89
|
52,16
|
6
|
2,05
|
450
|
7
|
910
|
76
|
30
|
2,5
|
0,051
|
1350
|
666,7
|
0,99
|
49,39
|
РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
Пример расчета приводится для любой точки, кроме точки холостого хода.
|
Частота тока обмотки ротора:
|
 =
|
51/30
|
=
|
1,7
|
, о.е.,
|
где
|
N - число полных колебаний; t - время колебания стрелки.
|
Скольжение ротора двигателя:
|
 =
|
|
=
|
0,034
|
, о.е.,
|
где
|
N - число полных колебаний; t - время колебания стрелки.
|
Частота вращения ротора:
|
 =
|
|
=
|
950
|
, об/мин,
|
где
|
s - скольжение ротора; f1 – частота тока.
|
Полезная мощность двигателя:
|
 =
|
|
=
|
497,2
|
, Вт,
|
где
|
n - частота вращения ротора; М2 – магнитный момент
|
Коэффициент мощности:
|
 =
|
|
=
|
0,68
|
, о.е.,
|
где
|
Uф – фазное напряжение; I1 – ток двигателя; P1 – сумарная мощность.
|
Коэффициент полезного действия двигателя:
|
 =
|
|
=
|
55,24
|
, о.е.,
|
где
|
P2 – полезная мощность.
|
Строим графики рабочих характеристик, используя данные табл.1.
|
Рис. 2. Рабочие характеристики асинхронного двигателя
|
АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
|
Исходя из графика, можно наблюдать, что при увеличении P2, изменение величины P1 происходит по линейной зависимости. Но при P2=0, P1 не равен 0, так как двигатель работает на холостом ходу.
|
|
По графику точно видно, что с увеличением полезной мощности P2 момент М на валу двигателя увеличивается линейно.
|
|
При увеличении полезной мощности P2 ток двигателя I1 возрастает предположительно по квадратичной функции (график напоминает правую ветвь параболы).
|
|
Чем больше полезная мощность Р2, тем меньше частота вращения вала двигателя. Частота убывает линейно. Это говорит о том, чем больше нагружается двигатель, тем ему сложнее вращать вал.
|
|
С увеличением полезной мощности P2, коэффициент нагрузки cosφ1 растет линейно. Но в начальный момент времени, данный коэффициент не равен 0, так как двигатель работает на холостом ходу.
|
|
При увеличении полезной мощности P2 ,на первой стадии графика, КПД увеличивается линейно. Но в определенный момент КПД двигателя должно достичь своего максимального значения, и график должен быть параллельным оси абсцисс.
|
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Копылов И.П. Электрические машины: Учебник-4-е изд., испр. – М.: Высшая школа, 2009. – 607 с., ил.
Вольдек А. И. Электрические машины. Машины переменного тока : учебник для вузов / А. И. Вольдек, В. В. Попов. – СПб.: Питер, 2008. – 349 с.: ил.
Игнатович В.М., Ройз Ш.С. Электрические машины и трансформаторы: учебное пособие. - Томск: Изд. ТПУ, 2013.- 147 с.
Электромеханические преобразователи энергии и трансформаторы. Лабораторный практикум. / А.И. Верхотуров, В.М. Игнатович, В.И. Попов, О.Л. Рапопорт, Т.В. Усачева; Томский политехнический университет. − Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – 152 с.
|
Скачать 1.11 Mb.