ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА П-4

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК 3-Х ФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ

Цель работы

I. Исследовать механические характеристики асинхронного двигателя (АД) в различных режимах работы опытным путем и сверить расчетные данные с экспериментальными.

Приборы и оборудование

1. Асинхронный 3-х фазный двигатель типа АЗI-4

U_H = 220/380 В ()

n_H = 1410 об/мин

Р_Н = 0,6 кВт

Кратность пускового момента

Перегрузочная способность

2. Двигатель постоянного тока типа ПII

n_H = 3000 об/мин

Р_н = 0,7 кВт

I_H = 4.3 А

= 73,5%

U_H = 220 B

Сопротивление обмотки якоря R_{я 20} = 4,0 Ом.

Сопротивление обмотки добавочных полюсов R_{дn 20} = 1.3 Ом

Сопротивление компенсационной обмотки R_{ко 20} = 0,24 Ом.

3. 3-х фазный регулируемый автотрансформатор типа РНТ-380-12 – 1 шт.

4. Амперметр постоянного тока 5 А - 2 шт.

5. Миллиамперметр постоянного тока 500 мА - 1 шт.

6. Вольтметр постоянного тока 150 В - 1 шт.

Рис.1

II. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Для исследования различных режимов работы асинхронного двигателя Ад используется вспомогательная машина постоянного тока МП, якорь которой жестко соединен с валом АД. При исследовании двигательного режима МП работает как генератор, а в остальных режимах - как двигатель.

При работе АД в режиме больших скольжений и номинальном напряжении токи в обмотках в несколько раз превышают номинальные, поэтому для ограничения тока исследование механических характеристик на всех режимах производится при пониженном напряжении, которое уменьшается с помощью 3-х фазного автотрансформатора. Регулирование скорости МП осуществляется регулированием напряжения на выходе автотрансформатора, которое затем выпрямляется с помощью 3-х фазного мостового выпрямителя.

III. РАСЧЕТ МОМЕНТОВ

Ввиду нелинейной зависимости между током и моментом АД расчет электромагнитного момента удобнее вести по цепи машины постоянного тока МП, момент которой определяется довольно просто.

М_АД = М_МП  М_МЕХ, (1)

где М_АД [Н_М] – электромагнитный момент, развиваемый АД (без учета механических потерь в роторе);

М_МП [H_М] – электромагнитный момент МП;

(2)

С = kФ_Н можно определить из скоростной характеристики двигателя постоянного тока при номинальных данных

, откуда (3)

(4)

где R_ЯЦ = 1,24(R_{я 20} + R_{дn 20} + R_{ко 20}) – суммарное сопротивление якорной цепи с учетом нагрева обмоток.

М_МЕХ – суммарный момент холостого хода, вызванный в основном механическими потерями на трение в АД и МП. Знак “+” соответствует работе АД в двигательном режиме, а МП – в генераторном. В этом случае механические потери покрываются за счет АД. Знак “-” соответствует работе МП в двигательном, а АД – в тормозном режиме.

Суммарный момент холостого хода в МП и АД М_МЕХ = f() можно определить экспериментально, изменяя скорость МП при отключенном АД.

IV. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММАРНЫХ МЕХАНИЧЕСКИЙ ПОТЕРЬ В АД И МП

УКАЗАНИЯ:

a) собрать схему рис.2;

б) получить разрешение преподавателя на включение схемы

В Н И М А Н И Е!!! Перед включением выключателей В2 и В3 во

избежание выхода из строя выпрямителей

выходные напряжения автотрансформатора

необходимо выводить до минимального

значения вращением ручек по часовой стрелке

до упора.

в) снять зависимость тока якоря МП от скорости вращения I_Я =f() при отключенном АД. Регулирование скорости производить регулированием напряжения трансформатора.

ПРИМЕЧАНИЯ.

1) При выполнении лабораторной работы на всех режимах ток возбуждения МП поддерживать постоянным, равным I_В = I_ВН = 0,3А 2) Направление вращения МП должно соответствовать стрелке на корпусе АД.

Рис.2

(часть схемы, обведенная рамкой, собрана)

Данные занести в таблицу I.

Таблица I.

n, об/мин
IЯ, А
ММЕХ, Н*м

2. ГЕНЕРАТОРНЫЙ РЕЖИМ

а) Схема остается согласно рис.2;

б) Согласовать направление вращения АД в двигательном режиме с направлением вращения МП;

в) Снять зависимость I_A = f() при ₀ (генераторный режим), где

₀ – синхронная скорость вращения АД. Напряжение на статоре АД поддерживать равным 70 В. Генераторный режим АД получить с помощью МП. Режим синхронного вращения можно приблизительно определить по амперметру в цепи АД, когда его показания минимальны, или при нулевых показаниях ваттметра.

Показания приборов занести в таблицу 2.

Таблица 2.

	Измерено						Вычислено
№№ п/п	N, Вт	U1, В	I1, А	IВ,А	IЯ, А	n, об/мин	М, Н*м
1 2 3 4 5 6		70		0,3

3. ДВИГАТЕЛЬНЫЙ РЕЖИМ АД

В двигательном режиме работы АД с помощью МП, работающей в режиме динамического торможения, создается нагрузочный момент на валу АД. Для повышения жесткости механической характеристики МП в таком режиме параллельно якорю, кроме тормозного сопротивления R_T, от мостового выпрямителя включается источник постоянной ЭДС Е.

Регулирование скорости при такой схеме включения можно производить изменением вводимой ЭДС Е. Режим рекуперативного торможения МП с отдачей энергии в сеть нельзя произвести ввиду односторонней проводимости выпрямительного моста.

а) Снять характеристику I_Я = f(), изменяя в диапазоне 0₀ (для ? точек), при этом данные заносить в таблицу, аналогичную таблице 2.

ВНИМАНИЕ. При минимальном Е дальнейшее снижение скорости производить уменьшением R_T; напряжение на статоре АД – 70 В;

б) По окончании работы вывести напряжение на трансформаторе до нуля, отключить питание и R_T.

4. РЕЖИМ ТОРМОЖЕНИЯ ПРОТИВОВКЛЮЧЕНИЕМ

а) схема остается согласно рис.2 Необходимо изменить направление вращения АД;

б) снять зависимость I_Я = f() (0).

УКАЗАНИЯ. В режиме торможения противовключением с помощью МП вращение АД производится в направлении, противоположном направлению вращения магнитного поля статора. Скорость вращения АД регулируется также с помощью МП. При исследовании данного режима напряжение на статоре поддерживать равным 70 В. Данные заносить в таблицу, аналогичную табл. 2.

в) по окончании работы вывести напряжение на выходе трансформатора до нуля и отключить питание.

5. Режим динамического торможения

В режиме динамического торможения статор АД подключается к источнику постоянного тока, а ротор приводится во вращение с помощью МП. Регулирование скорости производится с помощью МП.

а) разобрать левую часть схемы рис. 2 (питание АД) и собрать согласно рис.3;

б) снять зависимость Iя = f() при 2-х значениях тока статора I₁ = 2 A,

I₁ = 1,5 A. Результаты измерений занести в таблицу 3.

Рис. 3

Таблица 3

Измерено				Вычислено
№№ пп	n, об/мин	I1,А	I2, A	M, Н*м
1
2
3

в) по окончании работы вывести напряжение трансформатора до нуля и отключить питание.

V. Оформление отчета

1. Рассчитать и построить по опытным данным зависимость М_МЕХ=f().

2. Рассчитать и построить по опытным данным механические характеристики АД М = f() для всех режимов работы.

При расчете моментов использовать приведенные выше формулы;

М_МЕХ брать из характеристики М_МЕХ = f().

Все характеристики должны быть на одном графике.

3. Рассчитать построить механическую характеристику АД в двигательном режиме по приближенной аналитической формуле

где М_к – критический момент в АД в двигательном режиме (взять из механической характеристики);

S_K – критическое скольжение.

Для маломощных двигателей можно принять a = 1.

Сопоставить аналитические и экспериментальные характеристики.

6. Контрольные вопросы

1. Когда возникают тормозные режимы работ АД?

2. Назвать область применения различных видов торможения АД, их достоинства и недостатки.

3. Почему в режиме торможения противовключением возникают большие токи?

4. Как осуществляется конденсаторное торможение АД?

5. Почему при синхронной скорости АД потребляет из сети электрический ток?

Литература

1. Основы автоматизированного электропривода. Учебное пособие для вузов. М., «Энергия», 1974, 568с.

2. Чиликин М.Г. Общий курс электропривода. М., «Энергия», 1971, 432с.

3. Миллер Е.В. Основы теории электропривода. М. «Высшая школа», 1968, 408с.