МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

(НОВОЧЕРКАССКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ)

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Методические указания к лабораторной работе по курсу «Электромеханика»

Новочеркасск 2010

УДК 621.313 (076.5)

Рецензент – канд. техн. наук Феоктистова Т. И.

Составители: Дувакина И. Е., Климов Е. А., Назикян Г. А.

Исследование трехфазного синхронного двигателя: Методические указания к лабораторной работе по курсу «Электромеханика» /Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2008, – 14 с.

Дано описание схемы исследования, методов пуска трёхфазного синхронного двигателя, снятия рабочих характеристик, регулирования реактивной мощности.

Методические указания предназначены для проведения лабораторных исследований параллельной работы трёхфазного синхронного генератора с сетью бесконечной мощности студентами очной и заочной форм обучения специальностей 140106, 140203, 140211, 140601, 140602, 140604, 140204, 140205.

УДК 621.313 (076.5)

© Южно-Российский государственный технический университет, 2009

© Дувакина И. Е., Климов Е. А., Назикян Г. А., 2010

Цель работы: изучение конструкции трёхфазного синхронного двигателя, методов его пуска; снятие рабочих характеристик, регулирование реактивной мощности.

Программа работы

1. Ознакомиться с конструкцией, принципом действия и паспортными данными трёхфазного синхронного двигателя (СД).

2. Собрать схему исследования СД.

3. Пустить в ход синхронный двигатель.

4. Провести регулирование реактивной мощности.

5. Снять рабочие характеристики двигателя.

6. Обработать результаты исследования.

7. Оформить отчёт по работе.

Пояснение к выполнению работы

Объектом изучения является явнополюсная трёхфазная синхронная машина ГАБ-2Т/230-М2, исследуемая в режиме двигателя ( 2 кВт, 230 В, 3000 об/мин, 6,5 А, 6 А). Синхронный двигатель служит для преобразования электрической энергии, поступающей из сети, в механическую энергию на валу.

Синхронный двигатель и синхронный генератор имеют одинаковую конструкцию. Основными являются две части: неподвижная – статор и вращающаяся – ротор. На статоре 1 располагается трёхфазная обмотка переменного тока – обмотка якоря 2, а на роторе – обмотка возбуждения 4, по которой протекает постоянный ток (рисунок 1). Обмотка возбуждения размещается на полюсах 3, расположенных на роторе (индукторе), и подключается к двум контактным кольцам 5, размещённым на валу 6 (рисунок 2). Постоянное напряжение подаётся на обмотку возбуждения через щётки 7 и контактные кольца 5. В полюсных наконечниках 8, как правило, располагается демпферная (успокоительная) обмотка, которую в синхронных двигателях называют пусковой. Пусковая обмотка состоит из стержней 9 и замыкающих сегментов 10 и представляет собой фрагмент короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя. В крупных машинах в полюсах ротора выполняются радиальные вентиляционные каналы 11.

Рисунок 1 – Конструкция явнополюсного СД Рисунок 2 – Ротор явнополюсного СД

(поперечное сечение)

При подключении обмотки якоря к трехфазной сети, в ней начнут протекать токи, которые создадут на статоре круговое вращающееся магнитное поле, имеющее скорость:

.

При подключении обмотки возбуждения к источнику постоянного тока, в ней тоже потечет ток, и на полюсах создастся постоянное (неподвижное) магнитное поле чередующейся полярности. Если созданы условия, при которых ротор предварительно вращается со скоростью близкой к скорости вращения поля статора, то происходит «сцепление» полей и возникает электромагнитный момент. Ротор продолжает вращаться под действием данного рабочего момента.

В рабочем режиме нагрузка на валу двигателя создаёт тормозной момент, направленный в противоположную сторону по отношению к электромагнитному моменту. Нагрузка является потребителем механической энергии и при её увеличении, двигатель увеличивает потребление электрической энергии, т.е. растёт ток статора. При работе двигателя можно предположить, что поля статора и ротора связаны некоторой упругой связью (рисунок 3). В режиме холостого хода, когда нагрузка на валу отсутствует, угол Θ между осями полей статора и ротора практически равен нулю. С увеличением нагрузки упругая связь начинает растягиваться, и угол Θ растет, при этом скорость вращения полей n остаётся неизменной.

Основным элементом СД большой мощности является пусковая обмотка. Конструкция данной обмотки аналогична беличьей клетке асинхронного двигателя. Назначение пусковой обмотки заключается в том, чтобы при пуске раскрутить ротор двигателя, а в рабочем режиме погасить качания ротора (колебания частоты вращения ротора относительно синхронной частоты вращения).

Более подробное ознакомление с конструкцией и принципом действия СД проводится во внеаудиторное время на стадии подготовки к выполнению работы по литературе [1, 2].