МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ХІМІКО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ КОЛЕДЖ ІМЕНІ ІВАНА КОЖЕДУБА

ШОСТКИНСЬКОГО ІНСТИТУТУ СУМСЬКОГО

ДЕРЖАВНОГО УНІВЕРСИТЕТУ

Дослідження трифазного асинхронного двигуна методом безпосереднього навантаження

Методичні вказівки

для проведення лабораторної роботи

з предмету

“Автоматизований електропривод”

Розглянуто і затверджено

на засіданні циклової комісії

Протокол №___ від __________20__ р.

Голова комісії Розробив викладач

__________О.Ф.Пантюхін _________В.П.Мещеряков

2012

2

1. Мета роботи

Вивчити конструкцію трифазного асинхронного двигуна (АД), експериментально визначити його робочі та механічні характеристики, порівняти енергетичні показники двигуна при номінальній та зниженій напрузі.

2 Застосування приладів та обладнання

Електричні принципіальні схеми установки зображена на рис. 1.

Змінна напруга на установку подається вимикачами QA1,QA2,QA3. Амперметр РА1 служить для вимірювання величини струму в коло статорної обмотці. Вольтметр РV1 вимірює напругу на статорній обмотці двигуна.Трифазний ватметр РW1 вимірює активну потужність, що споживається двигуном. Перемикач QA5 застосовується для перемикання обмотки статора двигуна з зірки на трикутник – для зменшення пускового струму двигуна та для дослідження двигуна при різних з’єднаннях фазних обмоток статора.

Вимикач QA4 служить для шунтування амперметра РА1 на время пуску двигуна.

BR – тахогенератор необхідний для виміру частоти обертання ротора двигуна.

В якості механічного навантаження двигуна використується генератор постійного струму з збудженням постійними магнітами. Вольтметр PV2 вимірює напругу на виході генератора, а амперметр РА2 – струм якорю він же є струмом електричного навантаження генератора.

Обмотку якоря генератора підключають до навантажуючих опорів, які знаходяться в середині стенду. Вімкнення опорів проводиться перемикачами QA6,…,QA10 на панелі стенду, можливо 5 значень навантажуючого опору: 300 Ом, 150 Ом, 100 Ом, 75 Ом, 60 Ом.

3

Рисунок 1 – Електрична принципіальна схема установки

4

Вимірюючи напругу вольтметром PV3 на виході генератора (U_г) і струм І_г амперметром РА2 в якорнім колі можна визначити навантажуючий момент на валу двигуна, що досліджується.

9,55 Р 9,55 І_г U_г

М = ^__________ = ^{_____________} (1)

n η _г n η _г

де η _г – К.К.Д. генератора при номінальній потужності

(позначено на корпусі генератора);

n - частота обертання якоря генератора, об/хв.

3 Загальні відомості

Із усіх електродвигунів змінного струму, які застосовуються в сучасній електротехниці, найпоширенішим, найзручнішим і найбільш економічним є двигун з обертовим магнітним полем, що грунтується на застосуванні трифазного струму, тобто трифазний асинхронний двигун(АД). АД складається з двох основних частин: статору і ротору. Його нерухома частина – статор – являє собою складений з листової сталі циліндр (осердя статора), на внутрішній поверхні, якого є пази, паралельні з віссю циліндра. В ці пази вкладаються проводи, які з’єднуються по торцевих сторонах статора, так, що вони утворюють три повернуті одна до одної на 120^о котушки (фазні обмотки). Початки цих фазних обмоток А,В,С і кінці їх X,Y,Z приєднані до шести затискачів (С1; С2; С3; С4; С5; С6 відповідно), які є на клемному щитку, укріпленому на корпусі двигуна.

В середені статора вміщується обертова частина двигуна – його ротор. Це так само набраний з окремих листів сталі циліндр, укріплений на валу, разом із якими він може обертатися в підшипниках, які є в бокових підшипникових щитах статору. На краях цього циліндра (осердя ротору) є вентиляційні лопати, що при обертанні ротора створюють у двигуні сильну струмину повітря, яке його охолоджує.

На поверхні осердя ротора, в пазах, розміщений рід проводів (стержнів), з’єднаних кільцями на торцях осердя ротора. Такий ротор називається “короткозамкненим” типа “білячого колеса”.

Обертальний (електромагнітний) момент двигуна створюється силами взаємодії обертого магнітного поля і струмів, індукованих ним у роторі, а величина ціх струмів (або відповідної е.р.с.) визначається відносною швидкістю руху поля по відношенню до ротора, який сам обертається в той самий бік, що й поле.

5

Тому, коли б ротор обертався з тією самою швидкістю, що й поле, то ніякого відносного руху їх не було б. Тоді ротор перебував би в спокої відносно поля і в ньому не виникла б ніяка індукована е.р.с., тобто в роторі не було б струму і не могли б виникнути сили, які його обертають. Звідси ясно, що двигун описуваного типу може працювати тільки при кількості обертів n_{2 ,} що трохи відрізняється від кількості обертів поля n_{1 ,} тобто від частоти струму, так як

60 f

n₁ = ^_______ (2)

р

де f – частота струму в обмотці статора;

р - число пар полюсів магнітного поля статора.

Тому такі двигуни в техниці прийнято називати “асинхронними” (від грецького слова “синхрос” – який збігається або узгоджується в часі, частка “а” означає заперечення).

Таким чином поле обертається відносно ротора з швидкістю обертів за хвилину, і саме цією швидкістю визначається величина індуктивної в роторі е.р.с. і струму.

n₁ - n₂

Величина S = ^_________ називається ковзанням. Вона відіграє дуже

n₁

важливу роль у всіх розрахунках. Звичайно ковзання виражається в процентах.

Щоб змінити напрям руху ротора двигуна на зворотній, треба поміняти місцями два лінійні проводи, приєднані до двигуна.

При наявності в статорі двигуна трьох фазних котушок, зміщених одна відносно одної на 120^о, магнітне поле обертається при частоті струму 50 Герц з частотою обертання n₁ = 3000 об/хв. Майже з такою самою швидкістю (трохи менше) обертатиметься і вал двигуна. Щоб зменшити таку швидкість обертання, в статорі двигуна розміщують не три котушки, а шість або дванадцять і більше і сполучають їх так, щоб північні і південні полюси по колу статора чергувалися, тобто збільшують число пар полюсів (Р). При цьому поле повертається за кожний період струму тільки на половину або чверть і так далі обертів, тобто вал ротора обертається з частотою близько 1500 або 750 і так далі обертів за хвилину.