МИНОБНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ухтинский государственный технический университет» (ФГБОУ ВПО «УГТУ»)

Электрические машины Часть 2 Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Электрические машины» для обучения по направлению подготовки 140400 "Электроэнергетика и электротехника"

Ухта 2012

УДК 621.3(075.8)

С 77

Старцев А.Э.

Электрические машины. Часть 2 [Текст]: Методические указания /А. Э. Старцев.-Ухта: УГТУ, 2012. – 39с., ил.

Методические указания предназначены для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Электрические машины» бакалаврами кафедры «Электрификации и автоматизации технологических процессов» Ухтинского государственного технического университета по направлению подготовки 140400 «Электроэнергетика и электротехника».

Содержание указаний соответствует учебной рабочей программе.

Методические указания рассмотрены и одобрены кафедрой ЭАТП пр. № 8 от 06.04.2012 г. и рекомендованы к изданию советом направления подготовки 140400.

Рецензент Ягубов З. Х., профессор кафедры ЭАТП

Ухтинского государственного технического университета.

Редактор Е.В. Тетеревлева, старший преподаватель

Ухтинского государственного технического университета.

В методических указаниях учтены предложения рецензента и редактора.

План 2012 г., позиция 262.

Подписано в печать 17.12.2010 года. Компьютерный набор.

Объем 39 с. Тираж 100 экз. Заказ № 98.

©Ухтинский государственный технический университет, 2012

169300, г. Ухта, ул. Первомайская, д.13.

Отдел оперативной полиграфии УГТУ.

169300, г. Ухта, ул. Октябрьская, д.13.

Содержание

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 5

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 11

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3 28

Библиографический список 39

Электромашинный агрегат предназначен для электромеханического преобразования энергии. Он включает спаренные между собой и установленные на едином основании: машину постоянного тока; машину переменного тока; преобразователь угловых перемещений.

Концы обмоток машин постоянного и переменного тока выведены через гнезда на терминальные панели, прикрепленные к их корпусам. Машина переменного тока снабжена термоконтактом, размыкающимся при нагреве машины выше 70°С. Концы термоконтакта через гнезда выведены на терминальную панель машины переменного тока и используются в схеме тепловой защиты машины переменного тока. Направление вращения электромашинного агрегата - любое.

Машина постоянного тока (тип 101.1)

Номинальная мощность, Вт 90

Номинальное напряжение якоря, В 220

Номинальный тока якоря, А 0,56

Номинальная частота вращения, мин ^-1 1500

Возбуждение независимое или параллельное

Номинальное напряжение возбуждения, В 220

КПД, % 64

Направление вращения любое

Масса, кг 3

Машина переменного тока (тип 102.1)

Число фаз на статоре 3

Число фаз на роторе 3

Как синхронная машина

Номинальная активная мощность, Вт 50

Номинальное напряжение, В 230

Схема соединения обмоток статора

cos φ_н 1

Номинальный ток статора, А 0,13

Ток возбуждения холостого хода, А 1,6

Номинальное напряжение возбуждения, В 22

Номинальный ток возбуждения, А 1,85

Направление вращения любое

Номинальная частота вращения, мин ^-1 1500

Как асинхронная машина

Частота тока, Гц 50

Номинальная полезная активная мощность, Вт 30

Преобразователь угловых перемещений (тип 104)

Тип BE178A5

Количество выходных каналов 6

Выходные сигналы серия импульсов,

опорный импульс

Число импульсов за оборот в серии 1000

Пределы изменения рабочих частот вращения вала, мин ^-1 0... 6000

Лабораторная работа №1

Исследование асинхронного трехфазного

двигателя

1. Цель работы: исследование трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым и фазным ротором, определение механических и рабочих характеристик.

2. Выполнение работы.

 

Перечень аппаратуры:

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
G1	Трехфазный источник питания	201.2	400 В- 16 А
G2	Источник питания двигатля постоянного тока	206.1	0...250В- 3 А (якорь) 200 В -; 1 А (возбуждение)
G3	Машина постоянного тока	101.1	90 Вт; 220 В 0,56 А (якорь); 220 В (возбуждение)
G4	Преобразователь угловых перемещений	104	0...6000 мин-1
Ml	Машина переменного тока	102.1	30 Вт; 230 В ~; 1500 мин-1
А1	Трёхфазная трансформаторная группа	347.1	3x80 ВА; 230 В/242,235, 230, 226,220,133,127 В
А2	Трехполюсный выключатель	301	400 В ~; 10 А
A3	Реостат для цепи ротора машины переменного тока	307	3 х0...40Ом; 1 А
А4	Активная нагрузка	306.1	3...50Вт; 220/380 В
PI	Указатель частоты вращения	506.2	-2000... 0... 2000 мин-1
Р2.1,Р2.2,Р2.3	Мультиметр	509.2	0...1000 В ; 0...10 А
Р4	Измеритель мощностей	507.2	0...600ВА; 600 В

Электрическая схема соединений:

Описание электрической схемы соединений:

Обмотка ротора машины переменного тока, используемой как трехфазный асинхронный двигатель Ml, через гнезда "Fl", "F2", "F3" присоединена к реостату A3.

Фазы статорной обмотки двигателя Ml через выключатель А2 и трёхфазную трансформаторную группу, соединённую в трехфазную группу по схеме / Y с напряжениями 127 / 400 В, присоединены к выходу трехфазного источника G1.

Обмотка возбуждения машины постоянного тока, используемой как нагрузочный генератор G3 с независимым возбуждением, присоединена к регулируемому выходу "ЯКОРЬ" источника G2, вход питания которого присоединен с помощью электрического шнура к розетке "380 В ~" трехфазного источника G1.

Якорная цепь генератора G3 присоединена к нагрузке А4.

Частоту вращения двигателя Ml можно контролировать с помощью указателя Р1, соединенного с выходом преобразователя угловых перемещений G4.

Необходимые для определения механического момента двигателя Ml ток и напряжение якоря нагрузочного генератора G3 можно контролировать мультиметрами Р2.1 и Р2.3.

Ток I статора, активную и реактивную мощности Р₁ и Q₁ асинхронного двигателя Ml можно измерять амперметром Р2.2 и измерителем мощностей Р4.

Указание по проведению эксперимента:

• Убедитесь,чтоустройства,используемыевэксперименте,отключеныотсети электропитания.

• Соберите электрическую схему соединений тепловой защиты машины переменного тока (приложение 1).

• Соедините гнезда защитного заземления " "устройств, используемых в эксперименте, с гнездом "РЕ" источника G1.

• Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.

• Переключатели режима работы источника G2 и выключателя А2 установите в положение "РУЧН”

• Регулировочные рукоятки источника G2, реостата A3 и нагрузки А4 поверните против часовой стрелки до упора.

• Установите переключателем в блоке А1 номинальные напряжения: вторичной обмотки трансформаторов - 127 В.

• Включите источник G1.Оналичиинапряженийфазнаеговыходедолжны сигнализировать светящиеся лампочки.

• Осуществите пуск двигателя Ml включением выключателя А2.

• Включите выключатель "СЕТЬ" и нажмите кнопку "ВКЛ." источника G2.

• Вращая регулировочную рукоятку источника G2, установите напряжение на выходе "ЯКОРЬ" равным 220 В и не меняйте его в ходе эксперимента.

• Вращая регулировочные рукоятки нагрузки А4 изменяйте ток якоря I_а генератора G3 и заносите показания указателя Р1, амперметров Р2.1, Р2.2 и измерителя мощностей Р4 в таблицу 1.1.

Таблица 1.1

Ia, A
I, А
n, мин -1
Р1Ф, Вт
Q1Ф, BAp
Ua, В

• Установите некоторое сопротивление, например 10 Ом, фаз реостата A3 и повторите операции, описанные в предшествующем абзаце, занося показания приборов в таблицу 1.2.

Таблица 1.2

Ia, A
I, А
n, мин -1
Р1Ф, Вт
Q1Ф, BAp
Ua, В

• Вычислите механический момент М двигателя М1 для каждого значения тока I_a по данным таблицы 1.1 (для асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором) по эмпирической формуле:

– и занесите его в таблицу 1.3.

Таблица 1.3

M, Н·м
n, мин-1

• Вычислите механический момент М двигателя М1 для каждого значения тока I_a по данным таблицы 1.2 (для асинхронного двигателя с фазным ротором) по эмпирической формуле:

– и занесите его в таблицу 1.4.

Таблица 1.4

M, Н·м
n, мин-1

• Используя данные таблиц 1.1, 1.2, вычислите значения полезного механического момента М, полезной активной мощности P₁, коэффициента мощности cos , скольжения s и коэффициента полезного действия асинхронного двигателя с короткозамкнутым (данные табл. 1.1) и с фазным (данные табл. 1.2) ротором по следующим формулам:

Занесите полученные результаты в таблицы 1.5 и 1.6.

Таблица 1.5

М, Н∙м
Р2, Вт
Р1, Вт
I, А
s, %
, %
n, мин-1
Таблица 1.6
М, Н∙м
Р2, Вт
Р1, Вт
I, А
s, %
, %
n, мин-1

• Постройте рабочие характеристики P₁=f(P₂), M=f(P₂), I=f(Р₂), cos =f(P₂), s=f(P₂), η=f(P₂) для асинхронного двигателя с короткозамкнутым (данные табл. 1.5) и фазным (данные табл. 1.6) ротором.

• Постройте механические характеристики:

• n = f (М) асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором (табл. 1.3);

• n = f (М) асинхронного двигателя с фазным ротором (табл. 1.4).

Контрольные вопросы.

1. На чем основан принцип действия асинхронного двигателя?

1. Объясните устройство трехфазного асинхронного двигателя.

2. Что такое синхронная частота асинхронного двигателя, как она определяется?

3. Что такое скольжение и каким оно обычно бывает у асинхронных двигателей общего применения?

4. Как определяется частота тока в обмотке ротора асинхронного двигателя?

5. С какой целью у асинхронного двигателя обычно делают все шесть выводов обмотки статора?

6. Что такое реверс и как его осуществить в трехфазном асинхронном двигателе?

7. Какие характеристики асинхронного двигателя называют рабочими?

8. Почему относительная величина тока x.x. у асинхронного двигателя больше, чем у трансформатора такой же мощности?

9. Как изменится вращающий момент асинхронного двигателя, если напряжение на его выводах обмотки статора уменьшить в раз?

10. Что такое перегрузочная способность асинхронного двигателя и какова ее зависимость от напряжения питания двигателя?

11. Почему при недогрузке асинхронный двигатель работает c малым значением коэффициента мощности?

12. Как можно увеличить пусковой момент асинхронного двигателя с фазным ротором?