Методическое пособие 687

5. Как изменяется электромагнитный момент

асинхронной машины при изменении скольжения от s =

до s = - ?

6.Схемы замещения и круговые диаграммы асинхронных двигателей.

7.Как изменится круговая диаграмма при переключении обмотки статора с треугольника на звезду, если напряжение питания оставить неизменным?

8.Рабочие характеристики асинхронного двигателя и их построение по круговой диаграмме.

9.Как влияет величина активного сопротивления ротора на пусковые характеристики асинхронного двигателя? Объяснить при помощи круговой диаграммы.

10.Коэффициент мощности асинхронных двигателей. Влияет ли конструкция машины на его величину? Пути улучшения коэффициента мощности.

81

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7. ИСПЫТАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ МЕТОДОМ НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ НАГРУЗКИ

Цель работы

1.Изучить принцип работы и устройство асинхронного двигателя с фазным ротором. Ознакомиться с паспортными данными машины, приборами и аппаратурой, применяемой при испытании двигателя.

2.Осуществить пуск в ход двигателя и изменить направление его вращения.

3.Снять и построить рабочие характеристики двигателя при соединении фаз обмотки статора в треугольник.

4.Снять и построить рабочие характеристики двигателя при соединении фаз обмотки в звезду.

Теоретические пояснения

Асинхронные двигатели с фазным ротором применяются в тех случаях, когда короткозамкнутые двигатели по своим пусковым характеристикам не удовлетворяют требованиям электропривода или когда требуется регулировать частоту вращения ротора. От короткозамкнутых двигателей эти машины отличаются только конструкцией ротора и наличием щеточного узла. Трехфазная обмотка ротора выполняется из медных изолированных проводников. Она может быть однослойной или двухслойной. Как правило, фазная обмотка ротора соединяется в звезду. Выводные концы фаз присоединяются к контактным кольцам, расположенным на валу. При работе

82

двигателя трехфазная обмотка ротора может быть замкнутой накоротко, соединенной с пусковым или регулировочным сопротивлениями.

Рабочими характеристиками асинхронного двигателя называются зависимости потребляемой мощности Р1, тока в обмотке статора I1, коэффициента мощности cos ,

скольжения s (частоты вращения ротора n) и к.п.д. от полезной мощности Р2 при U1 = const и f1 = const.

По ряду причин некоторые асинхронные двигатели в условиях эксплуатации могут быть сильно недогружены. Если обмотки статора таких двигателей нормально соединены в треугольник, то для улучшения cos и к.п.д, двигателей может оказаться целесообразным переключение их в звезду.

Рабочие характеристики можно построить по расчетным данным при проектировании машины, по результатам опыта методом непосредственной нагрузки или по круговой диаграмме.

В данной работе характеристики строятся по результатам испытаний асинхронного двигателя методом непосредственной нагрузки.

Порядок выполнения работы

1.Собрать схему испытания асинхронного двигателя с фазным ротором при соединении обмотки статора в треугольник (рис. 7.1). Нагрузкой испытуемого двигателя является генератор постоянного тока параллельного возбуждения.

2.Пустить двигатель в ход и изменить направление его вращения.

83

Асинхронный двигатель с фазным ротором имеет по сравнению с короткозамкнутым двигателем лучшие пусковые характеристики, так как при включении в цепь ротора активного сопротивления уменьшается пусковой ток, а пусковой момент увеличивается.

Rр

Рис. 7.1. Схема испытания АД с фазным ротором

Величину пускового сопротивления выбирают из соображения ограничения пускового тока до

Iп 1,5 2,5 Iн , но можно, так рассчитать Rп, что пусковой момент (при скольжении s = 1,0) будет равен максимальному моменту.

Пуск двигателя в ход производится по схеме рис. 7.1. При разомкнутых выключателях S1, S3 и S4 включением линейного пускателя Л1 на стенд подается трехфазное напряжение U1 = 220 В. Пусковой реостат Rn устанавливаем в положение «пуск», соответствующее наибольшему

84

сопротивлению в цепи ротора, и выключателем S1 пускаем двигатель в ход. При разгоне двигателя сопротивление пускового реостата плавно (с выдержкой времени на каждой ступени не менее 3 секунд) уменьшаем до нуля.

Остановить двигатель. Для этого обмотку статора отключаем от сети выключателем S1.

Для изменения направления вращения двигателя надо, при разомкнутых S1 и Л1, поменять местами два линейных провода (изменить порядок чередования фаз питающего напряжения) на клеммах выключателя S1. Вновь пустить двигатель и убедиться в изменении направления вращения.

ВНИМАНИЕ! При пуске в ход асинхронного двигателя с фазным ротором необходимо:

а) пусковой реостат установить в положение «ПУСК»; б) выключатели S3 и S4 нагрузочного генератора

разомкнуть, то есть включать двигатель без нагрузки.

3. Снять рабочие характеристики двигателя при соединении обмотки статора в треугольник.

Рабочие характеристики Р1(Р2), I1(Р2), cos (Р2), n(Р2),

(Р2) снимаются методом непосредственной нагрузки двигателя по схеме рис. 7.1. Для этого при разомкнутых S3 и S4 включаем асинхронный двигатель в сеть

U1 = 220 В и производим его пуск. Убеждаемся в том, что ротор вращается в направлении, указанном стрелкой на корпусе двигателя. Частота вращения ротора при холостом ходе близка к синхронной. Показания приборов при холостом ходе двигателя записываем в табл.7.1.

Замыкаем выключатель S3 и, изменяя сопротивление регулировочного реостата Rр в цепи обмотки возбуждения, возбуждаем генератор до напряжения Uг = Uгн. Замыкаем выключатель S4. Изменяя величину сопротивления R,

85

снимаем еще несколько показаний приборов и записываем в табл. 7.1. Нагрузка двигателя и генератора не должна превышать номинальной.

Необходимые расчетные данные табл. 7.1 определяются

так:

Мощность, потребляемая асинхронным двигателем из

сети

Примечание: U1 = 220 В, f1 = 50 Гц.

Мощность, отдаваемая генератором постоянного тока

PГ UГ IГ (7.2)

Суммарные потери в агрегате (в двигателе и генераторе) равны

86

Полезная мощность асинхронного двигателя, к.п.д. и коэффициент мощности:

По данным таблицы 7.1. построить рабочие характеристики, примерный вид которых показан на рис. 7.2. Объяснить вид полученных кривых.

4. Снять рабочие характеристики двигателя при соединении обмотки статора в звезду.

Собрать схему рис. 7.3. Эта схема отличается от схемы рис. 7.1 тем, что обмотка статора соединена звездой и для измерения активной мощности используется один ваттметр.

Рис. 7.2. Рабочие характеристики АД

87

Я2 A

Rр

Рис. 7.3. Схема АД при соединении обмотки статора в звезду

При разомкнутых S3 и S4 асинхронный двигатель включается в сеть U1 = 220 В. Пуск двигателя и снятие рабочих характеристик производится в той же последовательности, что и в п.3. Показания приборов записываются в табл. 7.2.

По данным таблицы 7.2 построить рабочие характеристики двигателя. Объяснить вид полученных кривых и сравнить их с характеристиками, полученными в п.3.

88

Таблица 7.2

Примечание: U1 = 220 В, f1 = 50 Гц.

В заключении отчета необходимо сформулировать выводы в виде ответов на вопросы:

1.Каковы особенности пуска в ход асинхронного двигателя с фазным ротором?

2.Чем объяснить уменьшение частоты вращения ротора асинхронного двигателя с увеличением нагрузки? Почему даже при холостом ходе частота вращения ротора не равна синхронной?

3.В чем различие рабочих характеристик асинхронного двигателя, работающего от сети с U1 = const и f1 = const при соединении обмотки статора звездой или треугольником?

4.Когда применяете переключение обмотки статора с треугольника на звезду?

5.При каких условиях к.п.д. асинхронного двигателя будет максимальным? Почему при разных способах включения обмоток статора максимум к.п.д. наблюдается при различных значениях мощности Р2.

89

Контрольные вопросы для домашней подготовки

1.Устройство и принцип действия асинхронного двигателя с фазным ротором. Способы пуска в ход.

2.Как изменятся пусковые характеристики двигателя, если в цепь ротора включить индуктивное сопротивление?

3.Как влияет изменение величины активного сопротивления ротора на механическую характеристику двигателя (в том числе на Mm и sm)?

4.Способы регулирования частоты вращения асинхронных двигателей с фазным ротором.

5.Может ли асинхронный двигатель с фазным ротором работать при частоте вращения выше синхронной? Если да, то объясните, при каких условиях.

6.Условия, необходимые для получения вращающегося магнитного поля в машинах переменного тока.

7.Работа асинхронной машины в режимах генератора и электромагнитного тормоза.

8.Рабочие характеристики асинхронного двигателя.

9.Работа, асинхронного двигателя при напряжении U1

U1н.

10.Применение переключения обмотки статора

асинхронного двигателя с треугольника на звезду.

90