3. Содержание отчета:

1. Название работы.

2. Цель работы.

3. Рабочее задание.

4. Технические данные оборудования, задействованного в работе.

5. Электрические схемы опытов холостого хода, режима нагрузки и опыта холостого хода.

6. Характеристики параметров холостого хода и опыта короткого замыкания (примерный вид характеристик представлен на рисунках 3 и 4).

7. Напряжение короткого замыкания трансформатора и процентное значение тока холостого хода.

8. Коэффициент трансформации.

9. Номинальные токи первичной и вторичной обмоток трансформатора.

10. Схема замещения трансформатора с нанесенными на нее рассчитанными по результатам опытов холостого хода и короткого замыкания параметрами.

11. Векторные диаграммы реального трансформатора для режимов холостого хода и короткого замыкания.

12. Выводы.

5. Контрольные вопросы:

   1. Назначение, принцип действия и устройство однофазного и трехфазного трансформаторов. Понятие о группе соединения обмоток трансформатора. Как определить номинальные токи в обмотках трехфазного трансформатора по его паспортным данным ?

   2. Назначение и проведение опытов холостого хода и короткого замыкания силового трансформатора в производственных условиях.

   3. Дать определение термину напряжение короткого замыкания трансформатора.

   4. На что расходуется мощность, потребляемая трансформатором, при холостом ходе? При коротком замыкании?

   5. Коэффициент полезного действия трансформатора. Физический смысл терминов постоянные потери и переменные потри трансформатора.

   6. Объясните физический смысл полученных Вами в эксперименте характеристик.

   7. Какое назначение имеет трансформатор TV2, примененный в схеме опыта короткого замыкания?

   8. Назначение и устройство измерительных трансформаторов, их обозначение в электрических схемах.

   9. Определение режима параллельная работа трансформаторов. Что произойдет при попытке включить на параллельную работу трансформаторов с различными коэффициентами трансформации? С различными напряжениями короткого замыкания? С различными группами соединения обмоток?

   10. С какой целью мощные силовые трансформаторы помещают в баки с трансформаторным маслом?

Лабораторная работа № 4

РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АСИНХРОННОГО

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ

1. Цель работы: экспериментальное определение и изучение рабочих характеристик асинхронного электродвигателя.

2. Рабочее задание:

   1. Изучить устройство и принцип действия асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым и с фазным ротором.

   2. Изучить состав лабораторного стенда: назначение, устройство и принцип действия аппаратов и устройств, задействованных в лабораторной работе. Записать в отчет номинальные технические данные исследуемого асинхронного электродвигателя.

   3. Выполнить эксперимент для снятия рабочих характеристик асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

   4. Используя полученные экспериментальные данные, рассчитать и построить рабочие характеристики. По экспериментальным характеристикам определить номинальные параметры двигателя и сопоставить их с паспортными данными.

   5. Сделать выводы. Сравнить результаты эксперимента с теорией.

3. Методические рекомендации к выполнению работы:

   1. К п.п. 2.1 и 2.2 рабочего задания. Эти пункты выполняются студентами самостоятельно с использованием материала лекций, рекомендованной литературы и действующих макетов в лаборатории. Особое внимание следует обратить на разделы учебной литературы, посвященные скольжению, токам статора и ротора при различных скольжениях, моменту и потерям асинхронного электродвигателя (с использованием диаграммы мощностей, приводимой в рекомендованной литературе) в асинхронном электродвигателе. Следует также изучить теоретический вид рабочих характеристик асинхронного электродвигателя и сопоставить физические процессы, происходящие в электродвигателе, с графическим видом рабочих характеристик.

   2. К п. 2.3 рабочего задания. Рабочие характеристики асинхронного электродвигателя снимают при номинальном, а затем и пониженном напряжениях питания статора.

3.2.1 для снятия рабочих характеристик при номинальном напряжении рекомендуется следующий алгоритм действий:

1) собрать электрическую схему (рис. 1). Исследуемый электродвигатель присоединяется к трехфазной сети через трехфазный регулятор напряжения РНТ, представляющий собой трехфазный автотрансформатор. Допускается по согласованию с преподавателем не использовать РНТ, а провести опыт при включении обмоток статора в ЗВЕЗДУ.

Рисунок 1 – Схема для снятия рабочих характеристик

В качестве измерительного прибора в работе может быть использован измерительный комплект К 505 (см. рис 1), в состав которого входят амперметр, вольтметр и ваттметр. По указанию преподавателя вместо измерительного комплекта может быть использован набор отдельных измерительных приборов. В этом случае схема должна быть разработана студентами самостоятельно.

2) разработать самостоятельно таблицу измеренных и вычисленных параметров, необходимых для построения рабочих характеристик асинхронного электродвигателя;

3) установить рукоятку РНТ в нулевое положение; при этом напряжение, подаваемое на статор электродвигателя, будет равным нулю U₁ = 0. Если по согласованию с преподавателем РНТ не используется (см. выше п. 3.2.1 – 1), в дальнейшем асинхронный электродвигатель может запускаться прямым пуском.

4) включить автоматические выключатели, относящиеся к настоящей лабораторной работе;

5) в обмотке возбуждения нагрузочного генератора установить минимально возможный ток;

6) плавным вращением рукоятки РНТ увеличить напряжение на выходе регулятора до номинальной величины, тем самым разогнать электродвигатель до номинальной скорости (см. также выше п. 3.2.1 – 3);

7) возбудить нагрузочный генератор до его номинального напряжения;

8) нагружать исследуемый электродвигатель от нуля (холостой ход электродвигателя, ламповый реостат полностью выключен) до нагрузки, соответствующей току статора электродвигателя I₁ = (1,2…1,5) I_1H. На каждом этапе нагрузки измеряют и фиксируют в таблице первичную (подводимую к статору электродвигателя) мощность P₁ = P_A + P_B + P_C, линейный ток

и скорость вращения электродвигателя;

9) после завершения первого этапа эксперимента все рукоятки регуляторов привести в исходное состояние, автоматические выключатели выключить.

Примерный вид рабочих характеристик представлен на рис. 2.

3.2.2. Снять рабочие характеристики асинхронного электродвигателя при пониженном напряжении питания статора. Для этого следует выполнить пункты 1…4 п. 3.2.1, затем установить напряжение 0,7U_1H и повторить пункты 6 и 7 п. 3.2.1. При выполнении этого раздела эксперимента допускается по согласованию с преподавателем не использовать РНТ, а провести опыт при включении обмоток статора в ЗВЕЗДУ.

3. К п. 2.4. рабочего задания. При расчете и построении рабочих характеристик асинхронного электродвигателя мощность на валу электродвигателя Р₂ определяют как разность между подводимой мощностью Р₁ и потерями в электродвигателе:

Р₂ = Р₁ - Σp .

Суммарные потери в электродвигателе

Σp = Р_Э1 + Р_МГ1 + Р_МХ +Р_Э2 + Р_ДОБ ,

где Р_Э1 - электрические потери в обмотке статора;

Р_МГ1 - потери в сердечнике статора;

Р_МХ - механические потери в электродвигателе;

cos φ

I₁, M, η, cos φ, n, s

η

n ₀

I₁₀

M₀

cos φ ₀

0

Рис. 2 - Примерный вид рабочих характеристик асинхронного электродвигателя

Р_Э2 - электрические потери в обмотке ротора;

Р_ДОБ - добавочные потери.

Электрические потери в обмотке статора вычисляют по формуле

Р_Э = 3 I²_1Ф R₁

где I_1Ф - фазный ток электродвигателя;

R₁ - сопротивление одной фазы обмотки статора.

Магнитные и механические потери у исследуемого электродвигателя одинаковы по величине и могут быть приняты

Р_МГ1 = Р_МХ ≈ 60 Вт.

Электрические потери в обмотке ротора определяют через электромагнитную мощность электродвигателя Р_ЭМ и скольжение:

Р_Э2 = Р_ЭМ s ,

где Р_ЭМ = Р₁ - Р_Э1 - Р_МГ1,

s - скольжение асинхронного электродвигателя.

Добавочные потери Р_ДОБ при номинальной нагрузке принимают равными 0,005 Р_1Н. Для других нагрузок их определяют путем пересчета в отношении квадратов токов:

Р_ДОБ = 0,005 Р_1Н

где

Величины Р_Н, I_1H и η_H берут из каталожных данных электродвигателя.