Ход работы

Упражнение 1. Исследование работы синхронного генератора при соединении его обмоток на звезду и треугольник.

• Подключите обмотки синхронного генератора на звезду.

• Подключите первичный двигатель к источнику постоянного тока и приведите его во вращение.

• Измерьте фазное и линейное напряжения генератора с помощью авометра.

• Вычислите соотношение между линейными и фазными напряжениями генератора.

• Результаты опыта запишите и сделайте соответствующий вывод.

• Повторите задания этого упражнения при соединении нагрузки на треугольник.

Упражнение 2. Исследование работы синхронного генератора с нагрузками, соединенными на звезду и треугольник.

• Подключите обмотки синхронного генератора на звезду.

• Подключите к генератору нагрузку, соединенную на звезду.

• Подключите первичный двигатель к источнику постоянного тока и приведите его во вращение.

• Измерьте фазное и линейное напряжения нагрузки, а также фазный и линейный токи нагрузки с помощью авометра.

• Определите соотношение между линейными и фазными величинами.

• Включите между нейтральными точками генератора и нагрузки, включенной на звезду, амперметр. Измерьте ток в нейтральном проводе при симметричной и несимметричной (отключив один из линейных проводов) нагрузках.

• Результаты опытов запишите и сделайте соответствующий вывод.

• Повторите задания этого упражнения при соединении нагрузки на треугольник.

Упражнение 3. Исследование работы асинхронного двигателя.

• Подключите к генератору модель асинхронного двигателя.

• Подключите первичный двигатель к источнику постоянного тока и приведите его во вращение.

• Наблюдайте за характером свечения лампы, включенной в обмотку ротора асинхронного двигателя.

• Запишите результаты наблюдения и обоснуйте их.

Контрольные вопросы

1. В чем состоит преимущество трехфазного переменного тока по сравнению с однофазным?

2. От чего зависит способ объединения фаз генератора? нагрузки?

3. Как связаны между собой линейные и фазные величины при соединения фаз звездой? треугольником?

4. Для чего необходим нулевой (нейтральный) провод?

5. Почему в нейтральный провод нельзя устанавливать выключатели и предохранители?

6. Что необходимо для получения вращающегося магнитного поля?

7. Как изменить направление вращения результирующего магнитного поля?

8. В чем состоят различия между роторами синхронного генератора и асинхронного двигателя?

Содержание отчета

1. Наименование и цель работы.

2. Приборы и принадлежности.

3. Схемы проведенных опытов.

4. Результаты измерений и необходимых расчетов.

5. Краткие ответы на контрольные вопросы.

6. Краткие выводы.

Лабораторная работа №6

ИЗУЧЕНИЕ СХЕМ УПРАВЛЕНИЯ МАЛОМОЩНЫМ

ТРЕХФАЗНЫМ АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Цели работы: 1. Изучение простых схем управления маломощным асинхронным двигателем малой мощности.

2. Изучение функционального назначения защитных схем управления.

3. Измерение пускового и номинального токов асинхронного двигателя.

Оборудование: 1. Трехфазный асинхронный двигатель.

2. Магнитный пускатель.

3. Амперметр (5 А).

4. Батарея конденсаторов (0 – 58 мкФ).

5. Соединительные провода.

Рекомендательный библиографический список: [1], Гл.2: §2.4 (2.4.1 – 2.4.9, 2.4.20 – 2.4.22); [2], Гл.12: §§12.1 – 12.5, 12.11, 12.15, Гл.14: §§14.1 – 14.5; [4], Гл.14, Гл.16: §16.6; [5], Гл.8: §§8.1 – 8.9, §8.12.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором небольшой мощности можно пускать в ход прямым подключением обмотки статора к сети переменного тока. При этом наблюдаются два отрицательных явления: большой пусковой ток, превышающий номинальный в 5 – 7 раз; маленький пусковой момент, превышающий номинальный всего лишь в 1,2 – 1,6 раза. Появление большого пускового тока для двигателя не пред­ставляет опасности, так как время пуска составляет несколько секунд. Большой пусковой ток двигателя отражается на работе других потребите­лей энергии, подключенных к нему параллельно, так как вызывает уменьшение напряжения в сети из-за увеличения падения напряжения в подводящих проводах.

Для управления асинхронным двигателем широко используются релейно-контактные аппараты – магнитные пускатели. Магнитный пускатель представляет собой комплексный аппарат, состоящий из одного или двух контакторов и тепловых реле, размещенных в одном кожухе.

Магнитные пускатели служат для пуска и останова асинхронных двигателей, реверсирования, торможения, а также для защиты их от перегрузки и нулевой защиты обслуживающего персонала при исчезновении напряжения питания электроприводов или его кратковременного снижения до недопустимо низкого уровня. Этот вид управления относится к разомкнутым системам, так как он не охвачен обратными связями.

Магнитные пускатели бывают нереверсивными (для одного направления вращения двигателя) и реверсивными (для двух направлений вращения).

Пуск в ход маломощного асинхронного двигателя магнитным пускателем производится непосредственно на полное напряжение. При пуске мощных двигателей может потребоваться ограничение пускового тока, которое осуществляется введением в цепь статора дополнительного активного сопротивления, реактора или автотрансформатора.

П ростейшая схема нереверсивного управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором показана на рис. 6.1. С ее помощью осуществляют пуск, останов и защиту двигателя от самопроизвольных включений и перегрузок.

Схема, показанная на рис. 6.1, предусматривает питание силовых цепей двигателя и цепей управления от одного и того же источника напряжения. Принцип действия схемы достаточно прост.

При замыкании контактов выключателя Р напряжение подается одновременно на силовую цепь и цепи управления. Нажатием кнопки «Пуск» замыкается цепь питания катушки контактора Л; при этом замыкаются главные контакты контактора Л, присоединяя обмотки статора асинхронного двигателя АД к питающей сети. Одновременно замыкается контакт Л, включенный параллельно кнопке «Пуск» – создается цепь питания катушки Л независимо от положения контактов кнопки «Пуск». Дальнейшее нажатие на эту кнопку становится излишним. В схеме, таким образом, реализуется режим памяти относительно события «Пуск».

Отключение двигателя от сети осуществляется кнопкой «Стоп». При этом разрывается цепь питания катушки контактора Л, его замыкающие контакты размыкают цепь питания обмоток статора.

В схеме на рис. 6.1 имеются средства защиты двигателя:

• От перегрева при длительных тепловых перегрузках двигателя при помощи тепловых реле РТ, которые своими нормально замкнутыми контактами РТ размыкают цепь питания катушки Л.

• От коротких замыканий при помощи плавких предохранителей 1П и 2П.

• От самопроизвольных (несанкционированных) повторных включений двигателя (нулевая защита).

Защитное свойство нулевой защиты для обслуживающего персонала состоит в том, что при снижении или исчезновении напряжения сети удерживающее усилие катушки Л снижается или исчезает совсем. Это приводит к отпусканию якоря контактора и размыканию контактов Л. Повторный пуск после восстановления рабочего напряжения возможен только при новом нажатии на кнопку «Пуск».

В тех случаях, когда необходимо изменять направление вращения двигателя (реверсирование), управление осуществляется с помощью реверсивного магнитного пускателя. Схема управления маломощным асинхронным двигателем для этого случая показана на рис. 6.2.

Чтобы включить двигатель для вращения в одном направлении необходимо нажать на кнопку «Вперед». При этом получает питание катушка контактора В и замыкающие главные контакты В присоединяют двигатель к сети.

Для переключения двигателя на противоположное направление враще­ния нажимают кнопку «Стоп», а после остановки двигателя – кнопку «Назад». При этом напряжение питания подается на катушку Н и статор двигателя присоединяется к сети с переключением двух фаз, что обеспечивает вращение двигателя в противоположном направлении. Кнопки «Вперед» и «Назад» имеют по две пары контактов: нормально разомкнутых и нормально замкнутых. Нормально замкнутые контакты осуществляют механическую защиту двигателя от одновременного нажатия на обе кнопки, что может привести к короткому замыканию в цепи статора. Отсутствие электрической блокировки привело бы к двухфазному короткому замыканию в сети, так как при нажатии обеих кнопок оказались бы одновременно замкнутыми силовые контакты обоих контакторов.

В рассматриваемой схеме предусмотрены все виды защиты, имеющиеся в схеме управления нереверсивным магнитным пускателем.

Для повышения надежности работы магнитных пускателей и бе­зопас­ности их эксплуатации часто применяют схемы, предусматривающие пи­тание цепей управления от источника пониженного напряжения

В некоторых случаях трехфазный асинхронный двигатель может быть использован в качестве однофазного. Для этого к началам двух его обмоток подключается конденсатор (рис. 6.3).

Обмотки двигателя могут соединяться и на треугольник. Номинальная мощность при включении трехфазного двигателя в однофазную сеть составляет 40–50% от номинальной мощности в симметричном трехфазном режиме. Недостаток этих схем состоит в необходимости применения дорогостоящих конденсаторов большой емкости, рассчитанных для работы в электрических цепях с большим напряжением.