Лабораторна робота №21

Дослідження асинхронного двигуна фазним ротором

1. Мета роботи

1. Ознайомитись з конструкцією і принципом роботи асинхронного двигуна з фазним ротором.

2. Засвоїти правила пуску, зупинки і реверсу двигуна; провести регулювання швидкості обертання двигуна.

3. Зняти робочі характеристики двигуна.

4. Дослідити вплив обриву фази статора двигуна ( під час роботи і перед пуском) на роботу машини.

2. Теоретичні пояснення

Асинхронний двигун (АД) трифазного струму являє собою електричну машину, яка призначена для перетворення електричної енергії трифазного струму в механічну енергію. Двигун складається з двох основних частин: нерухомої – статора і обертової – ротора.

Статор складається з корпусу, виготовленого з алюмінію або чавуну. В корпус вмонтований циліндричний сердечник, виготовлений з електротехнічної листової сталі. На внутрішній частині циліндра в пазах розташована трифазна обмотка. Ця обмотка підключається в трифазну електричну мережу. В залежності від номінальної фазної напруги обмоток статора і лінійної напруги мережі обмотки статора з’єднують «зіркою», або «трикутником».

Обмотки ротора бувають двох типів: короткозамкнена і фазна. Відповідно до цього АД поділяються на два основні типи: АД з короткозамкненим ротором і АД з фазним ротором (АД з контактними кільцями).

В даній лабораторній роботі досліджується АД з фазним ротором. Ротор такого двигуна виготовлений з листової електротехнічної сталі. В пазах ротора розташована трифазна обмотка. Одні кінці цієї обмотки з’єднані зіркою, а другі підключаються до трьох ізольованих одне від одного контактних кілець. За допомогою цих контактних кілець і щіток в коло ротора включається пусковий реостат ( для збільшення пускового моменту і одночасно зменшення пускового струму) (рис.4). Реостатом в колі ротора двигуна можна ще змінювати швидкість обертання ротора.

Принцип роботи АД. При включенні трифазної обмотки статора в електричну мережу по обмотці статора протікає трифазний струм. Цей струм утворює обертове магнітне поле, яке обертається зі швидкістю

n₁= (1)

де n₁ - число обертів поля; f - частота напруги мережі; p – число пар полюсів.

Обертове магнітне поле перетинає обмотку ротора і наводить в ній (на основі закону електромагнітної індукції e = -W ) змінну е.р.с. частотою f_{2 .} Ця е.р.с. в замкнутій обмотці ротора викличе струм i₂. В результаті взаємодії струму ротора і обертового магнітного поля (на основі закону Ампера  F=BIL ) иникає сила, яка діє на провідники ротора. Ця сила утворює обертовий момент і ротор буде обертатися в цьому напрямі, що і обертове магнітне поле з дещо меншою швидкістю

n₂=n₁ (1-S), (2)

де n₂ - швидкість обертання ротора; S – ковзання двигуна визначається за формулою:

S_% = (3)

Пуск АД з фазним ротором. Якщо підключити статор АД безпосередньо до трифазної мережі, то пускові струми статора і ротора будуть перевищувати номінальні струми в 4-7 разів. ( ), а пусковий момент буде становити 0.7-1.1 номінального моменту

Для зменшення пускового струму і збільшення пускового моменту в коло ротора двигуна на час пуску включають пусковий реостат.

При цьому одержується

і

Пусковий реостат являє собою три резистивні опори, з’єднані зіркою і підключені за допомогою щіток до кілець ротора двигуна.

Порядок пуску.

1. Пусковий реостат ставиться на максимальний опір (переконавшись при цьому, що щітки лежать на кільцях ротора).

2. Вмикається вимикач P₁ і ротор двигуна починає обертатись.

3. В міру зменшення пускового струму і розгону двигуна поступово виводиться пусковий реостат (зменшуючи його опір) і в кінці пуску реостат повинен бути повністю виведений.

4. Замкнути кільця ротора накоротко і одночасно підняти щітки з кілець. ( Ця операція проводиться при наявності в асинхронних машинах пристосування для підняття щіток і закорочення кілець).

Слід мати на увазі, що пускові реостати розраховуються на короткочасне навантаження і тому їх не можна залишати на довгий час під струмом, що могло б привести до надмірного нагрівання і навіть до розплавлення реостату.

Введення пускового реостату на час пуску в коло ротора асинхронного двигуна приводить до збільшення пускового моменту і тим самим до скорочення часу розгону. На рис.1 показані криві M = f (S) при різних опорах роторного кола. Зигзагоподібна лінія відповідає зміні пускового моменту при вимиканні ступенів реостату за час розбігу двигуна.

Зупинка. Щоб зупинити двигун, необхідно:

1. Виключити рубильник P₁ .

2. Поставити пусковий реостат на максимальний опір.

3. Опустити щітки на кільця, проводячи одночасно розмикання кілець при наявності в машині пристосування для підняття щіток).

Виконуючи дві останні операції, тим самим підготовляється схема двигуна для наступного пуску.

Реверс. Щоб змінити напрям обертання ротора, необхідно змінити напрямок обертання магнітного поля. Це одержується зміною місцями будь-яких клем двох лінійних проводів на клемах рубильника P₁, або на клемах обмотки статора.