3 Содержание отчёта

3.1 Схемы опытов и заполненные таблицы.

3.2 Построить зависимость частоты вращения двигателя от сопротивления в цепи ротора.

4 Вопросы для подготовки к зачёту

4.1 Какие способы пуска в ход асинхронных двигателей Вы знаете?

4.2 Дайте характеристику всех способов пуска в ход и регулирования частоты вращения асинхронных двигателей.

4.3 Какие способы регулирования частоты вращения асинхронных двигателей применяют в условиях сельскохозяйственного производства?

Несимметричные режимы работы трёхфазного асинхронного двигателя с фазным ротором

Цель работы: изучить особенности работы асинхронного двигателя при несимметрии питающего напряжения и несимметрии роторной цепи.

1 Программа работы

1.1 Ознакомиться с лабораторным стендом; записать паспортные данные испытуемого двигателя.

1.2 Снять механические характеристики двигателя: в нормальном режиме (симметрия цепей статора и ротора); при обрыве линейного провода; при обрыве фазы обмотки ротора.

1.3 Определить пусковые моменты для всех режимов и замерить частоту вращения на холостом ходу, которую разовьет двигатель под действием пускового момента.

2 Методика выполнения работы

2.1 Объектом исследования является асинхронный двигатель с фазным ротором. Чтобы двигатель не вышел из строя, обмотку статора соединяют по схеме «звезда» и включают в сеть с линейным напряжением 220 В. Выводы обмотки ротора обозначены Р1, Р2, Р3 и выведены на панель стенда рядом с выводами обмотки статора.

Для нагрузки двигателя служит электродинамический тормоз, представляющий собой генератор постоянного тока независимого возбуждения, работающий параллельно с сетью напряжением 110 В.

2.2 Механической характеристикой двигателя называется зависимость частоты вращения n от момента M при и . Механические характеристики получают при испытании его под нагрузкой по схеме рис. 12.

Для испытания двигателя в нормальном режиме замыкают QS1 и QS2 и включают обмотку статора в сеть. Затем дают ток в обмотку возбуждения электромашинного динамометра G. Добившись равенства напряжения динамометра и сети и одинаковой их полярности, динамометр включают в сеть 110 В. Равенство напряжений и их полярность проверяют вольтметром магнитоэлектрической системы. Нагружают двигатель увеличением тока возбуждения динамометра с помощью потенциометра RP до минимально возможного значения частоты вращения. Результаты 5...7 замеров заносят в табл.15.

Рисунок 12 – Схема испытания трехфазного асинхронного двигателя

с фазным ротором

Таблица 15

2.3 Опыт при обрыве линейного провода проводят по схеме рис.12. При замкнутых QS1 и QS2 двигатель пускают в ход, затем отключают QS1 и нагружают с помощью электромашинного динамометра до максимального значения момента в этом режиме. Результаты 4...6 замеров заносят в таблицу, аналогичную табл. 15.

При обрыве линейного провода однофазный ток статорной обмотки создает пульсирующую МДС. Формально ее можно разложить на две вращающиеся в противоположные стороны МДС, амплитуда которых равна половине пульсирующей МДС. Каждая из вращающихся МДС создает свое вращающееся магнитное поле (прямое и обратное), которые, взаимодействуя с токами ротора, создают соответствующие моменты, значения которых существенно зависят от скольжения ротора относительно вращающихся МДС. Результирующий момент, равный алгебраической сумме этих направленных в противоположные стороны моментов, значительно уменьшается по сравнению с моментом в нормальном режиме работы.

Физическое объяснение возникновения электромагнитного вращающего момента при пульсирующем магнитном потоке статора и при вращающемся роторе заключается в следующем. Пульсирующий ток статора наводит во вращающемся роторе, кроме трансформаторной ЭДС, также ЭДС вращения, сдвинутую по фазе относительно трансформаторной. Под действием ЭДС вращения в обмотке ротора протекают токи, которые создают свой магнитный поток, сдвинутый в пространстве и во времени по отношению к пульсирующему магнитному потоку, созданному токами обмотки статора. Результирующее магнитное поле двигателя, образующееся в результате взаимодействия этих двух потоков, получается вращающимся эллиптическим. Вращающий момент при эллиптическом поле меньше, чем при круговом магнитном поле, которое имеет место при нормальном режиме работы двигателя.

При пуске двигателя в ход, когда ротор неподвижен, электромагнитный процесс пересечения прямым и обратным вращающимся полями проводников ротора одинаков, моменты от этих полей равны и противоположны; результирующий момент равен нулю. Чтобы убедиться в этом, делают попытку запустить двигатель в ход при разомкнутом QS1.

2.4 Опыт при обрыве фазы ротора проводят по схеме рис. 12. При замкнутых QS1 и QS2 двигатель пускают в ход, затем отключают QS2. Двигатель нагружают электромашинным динамометром G, увеличивая его ток возбуждения с помощью RP до максимального значения. В этом опыте возможны неустойчивые показания момента (колебания статора динамометра); их устраняют увеличением тока возбуждения динамометра. Результаты 8...10 замеров заносят в таблицу, аналогичную табл. 15.

При обрыве фазы ротора однофазный ток обмотки ротора создает пульсирующее магнитное поле. Это поле можно разложить на два вращающихся относительно ротора в противоположные стороны. Амплитуды этих полей равны половине амплитуды пульсирующего поля М₁. Каждое из вращающихся полей при взаимодействии с токами статорной обмотки создает свой электромагнитный момент. Момент от прямовращающегося поля действует в направлении вращения ротора и является двигательным, положительным.

Момент от обратновращающегося поля М₂ является двигательным (положительным) при частоте вращения от нуля до полусинхронной ( ) и совпадает по знаку с моментом от прямовращающегося поля М₁. При частоте вращения выше полусинхронной момент становится тормозным (отрицательным). Результирующий момент равен сумме М₁ и М₂. Механическая характеристика в области скольжения, равного 0,5 (при полусинхронной скорости), имеет заметный «провал». Результирующий момент может быть даже отрицательным. В этом случае двигатель не достигает нормальной частоты вращения при обрыве фазы ротора при пуске в ход на холостом ходу, т.е. разгоняется до полусинхронной частоты вращения. Это явление получило название эффекта Гергеса. Он может иметь место при асинхронном пуске в ход синхронных двигателей. Для уменьшения «провала» в механической характеристике в цепь ротора включают добавочное активное сопротивление.

2.5 Для определения начальных пусковых моментов (при неподвижном роторе) во всех трех режимах статор и ротор электромашинного динамометра механически соединяют с помощью стопора. Динамометр в сеть не включают. Включая испытуемый двигатель в сеть, измеряют значения начальных пусковых моментов для всех режимов и заносят в соответствующие таблицы – это последние точки механических характеристик. По окончании замеров стопор убирают и замеряют поочередно для всех трех режимов значение частоты вращения, до которого развернется ротор двигателя на холостом ходу.