8.2 Описание лабораторной установки

Принципиальная электрическая схема лабораторной установки пока­зана на рис. 8.17 и 8.18.

Рис. 8.17

Для создания на валу двигателя нагрузки заданной величины в ус­тановке используется тормоз Панасенкова (рис. 8.18). Его основная часть - четырехполюсной магнит, который может свободно перемещаться относительно своей оси. На конце вала электромагнита укреплены груз (известного веса) и указывающая стрелка. Между полюсными наконечни-

ками электромагнитов свободно, без зацепления с полюсами вращается стальной диск, жестко укрепленный на валу исследуемого асинхронного двигателя. При вращении ротора этот диск пересекает магнитное поле электромагнита благодаря чему в диске наводятся вихревые токи..

Рис. 8.18

Взаимодействие вихревых токов диска с магнитным полем полюсов электромагнита создает для двигателя тормозной момент, уравновешиваемый грузом, Н*м:

M_T = 9,81 G l sin α (8.25)

где G - вес груза, кг; l - плечо действия груза, м; α - угол отклонения груза (указывающей стрелки).

При изменении тока в обмотке электромагнита посредством реостата R (ем. рис. 8.17) можно менять тормозной момент и нагрузку на валу двигателя.

Для определения скольжения и скорости вращения ротора двигателя в установке использовано специальное устройство на основе стробоско­пического метода.

Устройство имеет диск СД, насажанный на вал ротора двигателя и разделенный на шесть одинаковых белых и черных секторов в соответ­ствии с числом полюсов исследуемого двигателя. Диск освещается нео­новой лампочкой НЛ (см. рис. 8.17), которая питается от той же сети, что и обмотка статора двигателя (лампочка питается от стационарной проводки и загорается сразу после подачи напряжения на двигатель).

При вращении ротора и освещении диска СД неоновой лампочкой в результате стробоскопического эффекта наблюдается кажущееся медлен­ное вращение секторов со скоростью n₁ - n₂ против направления вра­щения ротора. Если определить кажущееся число оборотов диска Δn за время Δt , то можно найти

(8.26)

а затем значение скольжения по формуле (8.3) и скорость n₂ по формуле (8.4).

При известном тормозном моменте М_Т и скорости вращения ротора n₂ можно определить полезную мощность на валу двигателя

P₂=M_T n₂ / 9550 (8.27)

Напряжение сети U_Ф, ток I₁ и мощность P₁ , потребляемые обмоткой статора, измеряются на установке измерительным комплектом К-50 (К-505). Этот прибор показывает значения измеряемых величин только для одной фазы в соответствии с положением переключателя фаз, расположенного на лицевой панели. Чтобы получить информацию о значе­ниях напряжения, тока и мощности в каждой фазе двигателя необходимо переключатель фаз ставить поочередно в положении "А", "В" и "С". Ак­тивная мощность, потребляемая двигателем, определяется как сумма по­казаний ваттметра во всех трех фазах, т.е.

а средний ток в,фазе статора

Установка укомплектована трехфазным асинхронным двигателем ТФ-16-6, применяемым в текстильной промышленности на чесальных маши­нах ЧМ-450. Двигатель ТФ-16-6 имеет следующие паспортные данные:

Мощномтьна валу

Линейное напряжение

Ток

Частота

Скорость вращения

КПД

Коэффициент мощности

На установке можно исследовать любые другие асинхронные двигатели.

8.3 Порядок проведения опытов

1. Ознакомиться с приборами, аппаратами и оборудованием исследу­емой установки и записать в протокол испытания их технические харак­теристики.

2. Ознакомиться с устройством и принципом действия асинхронного трехфазного короткозамкнутого электродвигателя.

3. Собрать схему для испытания асинхронного трехфазного короткозамкнутого электродвигателя согласно рис. 8.17.

4. Запустить электродвигатель и исследовать его работу в режиме холостого хода (тормоз Панасенкова отключен от сети). Записать показания всех измерительных приборов и по секундомеру определить время Δt за которое стробоскопический диск сделает Δn кажущихся оборотов. Результаты опыта внести в табл. 8.8.

5. Исследовать работу двигателя в режиме нагрузки [тормоз Панасенкова подключен к сети). Для этого, плавно увеличивая постоянный ток в катушках полюсов электромагнитного тормоза, добиваться отклонения стрелки по шкале через каждые 10 до 90° и при каждом новом положении записывать показания всех приборов, а по секундомеру определять время Δt, за которое стробоскопический диск сделает Δn кажущихся оборотов. Результаты опытов внести в табл. 8.2.

8.4 Обработка результатов опытов

1. Для всех проделанных опытов рассчитать линейное напряжение U₁ , ток I₁, мощность P₁, момент M , скольжение S , скорость ротора n₂ , мощность на валу P₂ , коэффициент мощности cos φ₁ , KПД η. Для последнего опыта рассчитать емкость С . Результаты расчетов записать в табл. 8.2.

2. По результатам расчетов построить в одной координатной системе рабочие характеристики электродвигателя:

M=f(P₂); S=f(P₂); n₂= f(P₂); cosφ₁= f(P₂); η= f(P₂);

в другой координатной системе - механическую характеристику n₂= f(M) в третьей - характеристику M=f(S).

3. Сравнить для номинального режима работы опытные и расчетные данные до и после компенсации угла сдвига фаз и сделать соответству­ющие выводы.

Таблица 8.2

Данные опытов

Результаты расчетов

UФ

IA

IB

IC

PA

PB

PC

Δn

Δt

α

U1

I1

P1

M=MT

n2

P2

η

Cos φ1

S

В

А

А

А

Вт

Вт

Вт

об

с

град

В

А

Вт

Н*м

Об/мин

кВт

%

Примечание

8.5 Контрольные вопросы

1. Устройство статора и ротора трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя.

2. Как определить начало и конец каждой фазы обмотки статора при отсутствии заводской маркировки?

3. Как определить схему соединения фаз обмотки статора?

4. Принцип действия асинхронного трехфазного короткозамкнутого электродвигателя.

5. Как определить скольжение двигателя стробоскопическим мето­дом?

6. Принцип реверса двигателя.

7. По какой формуле рассчитать момент на валу двигателя мощность и cos φ₁ при любой нагрузке?

8. Зависимость момента вращения двигателя от скольжения.

9. Почему падает скорость двигателя с увеличением момента нагрузки на его валу?

10. Почему изменяется ток статора с изменением нагрузки двигате­ля?

11. Почему с увеличением нагрузки двигателя момент вращения,. скольжение и коэффициент мощности увеличиваются?

12. По какой формуле подсчитать емкость, необходимую для полной компенсации реактивной мощности двигателя при номинальной нагрузке?

13. Как изменяется КПД с увеличением нагрузки двигателя?

14. Преимущества и недостатки асинхронных трехфазных короткозамкнутых электродвигателей.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Буштян Л.В., Обуховский М.П., Тарасов В.И. Рекомендации по применению стендов УИЛС-1 в учебном процессе. –Одесса ОПИ, 1982

Электротехника: Учебник для вузов / Под ред. В.Г.Герасимова. –3-е изд.. перераб и доп. –М.: Высш. шк., 1995. –479с.

Паначевний Б.Ш. Курс електротехніки: Підручник. – Харків: Торнадо, 1999. – 288с.

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие 3

Павила внутреннего распорядка и органиации

работы в лаборатории 3

Техника безопасности проведения лабораторных

работ на стендах УИЛС-1 4

Оформление расчётов 5

Защита отчёта о лабораторной работе 6

Лаб.раб.№1 «Исследование простых цепей

постоянного тока» 8

Лаб.раб.№2 «Исследование и расчёт сложных

цепей постояннго тока» 14

Лаб.раб.№3 «Исследование цепи синусоедального

тока с последовательным соединением

R, L, C элементов» 22

Лаб. раб.№4 «Исследование цепи переменного тока

с параллельным соединением R, L C элементов» 30

Лаб. раб.№5 «Исследование трёхфазных цепей

при соединении приёмников звездой» 37

Лаб раб.№6 «Исследование трёхфазных цепей при

соединении приёмников треугольником» 45

Лаб.раб. №7 «исследование однофазного

трансформатора» 53

Лаб.раб.№8 «Испытание трёхфазного асинхронного

электродвигателя с короткозамкнутым ротором» 63

Список литературы 79