9. Реверсирование двигателя (перемена направления вращения ) достигается путем изменения мест присоединения на щитке 2-х любых фаз. Произвести реверсирование.

4. Литература

1.Епифаеов А.П. и др. Электропривод. Учебник/ Под редакцией А.П. Епифанова. – СПб.: Издательство «Лань», 2012. – 400с., ил./ с.92 – 174.

2 .Назаров Г.И. Электропривод и применение электрической энергии в сельском хозяйстве, "Колос",1972, стр. 45-57.

3.Касаткин А.С., Немцов М.В. Основы электротехники, "Энергия", 1983, стр. 334-376.

4. Прищеп Л.Г. Учебник сельского электрика, "Колос", 1986, стр. 248-271.

5.Бодин А.П., Московкин Ф.И. Электрооборудование для сельского хозяйства, М., "Колос", 1981, стр. 6-41.

6.Вольдек А.И. Электрические машины, "Энергия", 1978, стр.551”577.

7.Жилинский Ю.М. и др. Практикум по основам электропривода и применения электрической энергии в сельском хозяйстве, "Колос", 1967, стр. 62-81.

8.Савченко П.И. и др. Практикум по электроприводу в сельском хозяйстве, М., "Колос", 1996. -224

5. Контрольные вопросы

1 .Рассказать устройство и принцип действия асинхронного короткозамкнутого двигателя. Почему с увеличением нагрузки возрастает ток двигателя?

2 .Как определить начало и коней, обмотки статора методом трансформации?

З.Как определить недостающие паспортные данные электродвигателя ?

4. Каким образом регулируют скорость вращения короткозамкнутого (с контактными кольцами) электродвигателя? Какие физические процессы протекают при регулировании скорости двигателя?

5. Почему при перемене двух фаз асинхронные двигатели меняют направление вращения?

6.Какое минимальное значение сопротивления изоляции должен иметь исправный двигатель?

7.При каких условиях электродвигатель соединяют в звезду и в треугольник? Доказать электрическим расчетом.

8 .Рассказать порядок работы при подготовке электродвигателя к пуску. Почему пусковой ток значительно больше номинального?

9. Почему активное сопротивление обмотки фазы измеряют на постоянном токе?

10.Почему при снятии характеристик холостого хода не опасаются подавать напряжение выше номинального?

11.Как проверяются обмотки на обрыве и коротком замыкание при помощи контрольной лампы и мегомметра? Пояснить схематически.

12. От чего зависит величина коэффициента мощности асинхронной машины?

13. Какую величину имеет ток холостого хода асинхронного двигателя по сравнению с номинальным током? Почему?

14 .Какие способы существуют для уменьшения пускового тока асинхронного двигателя?

Дать характеристику (достоинстве и недостатки] каждого спсоба.

15. Какие конструктивные изменения вводятся в специальные двигатели для снижения пусковых токов? Объяснить принцип действия.

16. Как определяется сопротивление изоляции?

17.Какие существуют разновидности асинхронных двигателей и их основные свойства?

18.Что произойдет с асинхронных электродвига телем при обрыве одной из фаз?

19.Как отразится на работе электродвигателя изменение напряжения питающей сети?

20 .Каким и способами можно увеличить пусковой момент асинхронной машины?

21.Почему машину называют асинхронной?

22.Какие серии двигателей выпускают в нашей стране? Как производится расшифровка обозначений двигателя?

23. Почему при значительном возрастании пускового тока (5-7раз), пусковой момент возрастает незначительно (1,1...1,8 раз)?

Лабораторная работа №3

Исследование работы асинхронного двигателя с

фазным ротором в двигательном и тормозных режимах

1. Цель работы

1. Ознакомиться с двигательным и тормозными режимами работы асинхронной машины, условиями перехода машины в эти режимы.

2. Освоить методику снятия и построения механических характеристик (естественных и искусственных) асинхронной машины в указанных выше режимах.

2. Подготовка к работе

1. Изучить теоретический материал необходимый для выполнения работы [1, 2, 3 ]. Иметь представление об асинхронной машине, ее принципе действия, их разновидностях, режимах работы, механических характеристиках.

2. Ознакомиться с заданием на проведение работы и методикой ее выполнения, изложенной в данном руководстве.

3. Начертить необходимые таблицы для занесения результатов измерений при выполнении работы. Студенты не подготовленные к выполнению работы к занятиям не допускаются.

3. Программа работы

1. Ознакомиться с оборудованием лабораторного стенда и уяснить его назначение. Заполнить таблицы 1, 2.

2. Провести исследование асинхронной машины на лабораторной установке согласно изложенной далее методики.

3. Построить по данным опытов в одних осях координат механические характеристики =() естественные и искусственные:

а) для двигательного режима;

б) для рекуперативного торможения;

в) для динамического торможения.

4. Определить момент на валу асинхронной машины расчетным путем. Результаты занести в таблицу 3.

5. Сделать выводы по работе.

4. Описание лабораторной установки

Экспериментальная установка рис.1 состоит из испытуемого асинхронного двигателя с контактными кольцами М1и машины постоянного тока с независимым возбуждением М2, которая выполнена на балансирной подвеске и позволяет непосредственно измерять момент на валу машины М1. Предлагаемая схема позволяет получать все механические характеристики, как в двигательном так и в тормозных режимах. При снятии характеристик в двигательном режиме вспомогательная машина М2 работает генератором, обеспечивая нагрузку испытуемому двигателю М1 (якорь машины М2 замыкается на нагрузочное сопротивление R2). При работе испытуемого двигателя М1 в тормозных режимах, вспомогательная машина М2 работает в качестве двигателя. Электроизмерительные приборы, находящиеся на стенде, позволяют определять загрузку двигателей. Частота вращения контролируется цифровым тахометром датчик которого непосредственно соединен с валом машины М2. Момент нагрузки машины М1 контролируется по отклонению стрелки, которая закреплена на подшипниковом щите машины М2.

5. Методика выполнения работы

1. Ознакомиться с электрооборудованием схемы и записать в отчет (таблицы 1,2) паспортные данные электрических машин и приборов.

Таблица 1. – Паспортные данные электрических машин.

Наименование и обозначение в схеме	Тип	Заводск. номер	Рн, КВт	Iн, А	nн, об/мин	η	cosφ

Таблица 2. – Измерительные приборы и реостаты.

Наименование и обозначение в схеме	Тип	Заводск номер	Класс точн.	Предел измерен.	Род тока	В какой цепи вкл.

2. Прежде чем подать напряжение на лабораторный стенд убедиться, что ручки регуляторов и движков реостатов находятся в исходном состоянии:

• рег.1 – регулирование тока возбуждения - крайнее левое положение ( вращать против часов стрелки);

• рег.2 – регулирование напряжения на якоре М2 – крайнее правое положение (вращать по часовой стрелке);

• R1 водяной реостат – регулирование сопротивления ротора М1 – введен – ножи чуть касаются раствора;

• R2 – регулирование тока якоря машины М2 в режиме динамического торможения – введен - максимальное сопротивление;

• R3 – регулирование тока статора машины М1 в режиме динамического торможения – введен – максимальное сопротивление.

3. Собрать схему лабораторного стенда рис.1 (обе машины включены в двигательном режиме работы) и убедиться в согласованности направления вращения включая по отдельности машины М1 или М2. В противном случае добиться согласного вращения при помощи переключателя QS1 устанавливая его в положение I или II. Для включения машины М2 необходимо включить QF2 и незначительно повернуть рег.2 против часовой стрелки до начала вращения вала машины. При включении автомата QF1 или QF2 убедиться в правильном отклонении стрелок измерительных приборов.

1. Снять механические характеристики в двигательном режиме работы испытуемой машины М1. Для этого необходимо вкючить машину М1 в двигательном режиме работы, а машину М2 – в режим генераторного торможения. Для этого провода, соединяющие источник питания I, пересоединить на реостат R2. Убедиться в правильности положения движков рееостатов и регулятов. Включить QF1 и QF2. Плавно опустить ножи реостата R1 в раствор. Можно приступать к снятию естественной механической характеристики. Для снятия точки холостого хода необходимо кратковременно разорвать цепь якоря вспомогательной машины М2 при помощи переключателя QS2, переключив его в положение “0”. Изменяя положения движка реостата R2 увеличивают нагрузку на исследуемую машину М1, о которой судят по амперметру РА3. При снятии точек механической характеристики ток изменять через 2 А до 10 А. Момент, развиваемый машиной М1 при данной нагрузке и данной частоте вращения, определяют по показаниям тормоза во время опыта и расчетным путем. Для снятия искусственных характеристик необходимо изменить положение реостата R1 и повторить опыт. Данные опытов занести в таблицу 3.

2. Снятие механических характеристик в рекуперативном режиме торможения. Для работы асинхронного двигателя в режиме рекуперативного торможения, т.е. генераторном параллельно с сетью необходимо вращать его со скоростью выше синхронной:

n > n₀ = ( 1 )

Где f – частота переменного тока;

р – число пар полюсов двигателя.

Изменение частоты вращения испытуемого двигателя М1 достигается изменением частоты вращения вспомогательной машины М2, которая в данном опыте должна работать двигателем. Первоначально включают испытуемый двигатель М1, а затем, машину М2. В исходном состоянии после пуска момент на валу М1 минимальный. Исходной точкой рекуперативного режима является режим идеального холостого хода (М=0, а частота вращения равняется синхронной, в данном случае 1000 об/мин, что контролируется тахометром). Увеличение момента производится путем увеличения тока якоря машины М2 с интервалом через 2 А увеличивая напряжение на якоре машины рег.2 до 10 А. Характеристики снимаются при тех же положениях реостата R1 – естественная и две искусственные, что и в двигательном режиме. Данные опытов заносят в таблицу 3.

6. Снятие механических характеристик в режиме динамического торможения. Для практического осуществления режима динамического торможения испытуемый двигатель отключают от сети переменного тока и на обмотку его статора подают постоянный ток. В результате взаимодействия постоянного магнитного поля статора и наведенным этим полем током ротора возникает тормозной момент и двигатель быстро останавливается. Чтобы получить несколько точек механической характеристики испытуемой машины ее вал необходимо принужденно вращать вспомогательной машиной. Для этого машина М2 запускается в режиме двигателя и изменяя напряжение на якоре изменяют частоту вращения вала испытуемой машины, а на статор М1 подают постоянный ток I = 3… 5 А изменяя его реостатом R3 (величина задается преподавателем). Постоянный ток на статор двигателя М1 подается при помощи кнопки пуск SB наблюдая за его величиной по амперметру РА2.

Внимание: подача запрещается одновременная постоянного и переменного напряжения на статор машины М1.

В данном эксперименте снимается три механические характеристики – естественная и две искусственные. Если в процессе эксперимента наступает резкое увеличение частоты вращения и показания тормоза уменьшаются ( наступил “срыв”) опыт необходимо повторить изменяя показания амперметра РА3 не через 2 А а через 1 А. Положение реостата R1 во всех опытах такое же как и в предыдущих.

3. Осуществление режима противовключения. Ввиду больших токов, которые возникают в режиме противовключения, снятие характеристик не производится, а демонстрируется лишь процесс торможения. Во время проведения опыта определяется время торможения, т.е. время с момента переключения QS1 до полной остановки вала двигателя и время свободного выбега.. Полученный результаты сравнивается. Эксперимент проводится при почти полностью введенным реостате R1. Свободный выбег проводят выключением автомата QF1 до полной остановки вала машины. Противовключение проводят при включенном автомате QF1 переключением QS1 из положения I в положение II при этом замеряют время торможения и бросок тока.

6. Обработка экспериментальных данных

Мощность на валу испытуемой машины М1 определяется из выражений:

1. При работе в двигательном режиме (машина М2 работает в режиме генератора)

Р_ид = Р_я + _ΔР ( 2 )

2. При работе в тормозных режимах (машина М2 работает в режиме двигателя)

Р_ид = Р_я - _ΔР ( 3 )

Где Р_я = U_я·I_я - мощность на якоре вспомогательной машины М2;

_ΔР - суммарные потери мощности.

Суммарные потери мощности определяются по формуле 4:

_ΔР = _ΔР_м + 2 _ΔР_щ + _ΔР_доб + _ΔР_с ( 4 )

где _ΔР_м = I_z·R_z - потери в меди якоря машины М2 , R_z = 2 Ом;

_ΔР_щ = _ΔU · I_я - потери мощности в щеточном контакте, Вт;

_ΔU - падение напряжения на щеточном контакте ( для угольно- графитовых _ΔU = 1 В);

_ΔР_доб - добавочные потери, Вт. Для машин постоянного тока _ΔР_доб = 0,01Р_я.

_ΔР_с - потери холостого хода, Вт. Определяются по тарировочной кривой на рис.2.

По известной частоте вращения и мощности Р_ид момент на валу машины М1 определяется по следующим формулам:

М_ид = ( 5 )

Рис.1 Схема лабораторной установки

Таблица 3. – Экспериментальные данные

Испытуемая машина М1

Вспомогательная машина постоянного тока М2

Измерено

Вычислено

Измерено

Вычислено

Частота враще-ния n

Напряжение на статоре U

Ток ста-тора I

Показания тормо-за М

Режим работы

Угловая скорость ω

Мощ-ность на валу маши-ны М1

Мо-мент на валу маши-ны М1

Напряжение на якоре U

Ток якоря I

Мощность на зажимах якоря Ря

Потери в меди ΔРм

Потери в щеточ-ном контакте ΔРщ

Доба-вочные потери ΔРдоб

Потери холо-стого хода ΔРо

Суммарные потери ΔР

об/мин

В

А

Н•м

рад/с

Вт

Н•м

В

А

Вт

Вт

Вт

Вт

Вт

Вт

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

Рис.2.

7. Контрольные вопросы

1. Поясните принцип действия и физические процессы происходящие при пуске и загрузке асинхронного двигателя в двигательном режиме.

2. Поясните назначение пускового реостата и его выбор.

3. Что понимают под скольжением двигателя и как его определяют?

4. Каким образом осуществляется рекуперативное торможение электрических двигателей? Объясните физические процессы при рекуперативном торможении.

5. Объясните физические процессы при динамическом торможении двигателей . Объясните как такой режим обеспечить по электрической схеме лабораторной установки.

6. Расскажите по схеме лабораторной установки порядок пуска в ход машины М2.

7. Объясните назначение реостатов при работе машины М2 в различных режимах.

8. Каким образом осуществляется торможение противовключением? Почему ток при таком торможении может превышать номинальное значение?

9. Какое отличие существует между естественной и искусственной механическими характеристиками?

10. Расскажите по схеме порядок проведения работы по снятию механических характеристик в различных режимах работы.

11. Какие виды потерь мощности имеют место в электродвигателях используемых в лабораторной установке? Как они определяются?

12. От каких факторов зависит вращающий момент асинхронного двигателя?

13. Какие преимущества и недостатки имеет двигатель с контактными кольцами по сравнению с короткозамкнутым?

8.Литература

1.Епифанов А.П. и др. Электропривод. Учебник/ Под редакцией А.П. Епифанова. – СПб.: Издательство «Лань», 2012. – 400с., ил./ с.52 – 91.

2.Назаров Г.И. и др. Электропривод и применение эл.энергии в с/х. – М., “Колос”, 1972, с.44-54.

3.Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода. – М., Энергоатомиздат, 1981, с.74-82.

4.Шичков Л.П., Коломиец А.П. Электрооборудование и средства автоматизации сельскохозяйственной техники. – М.: Колос, 1995, с.13-60.