foe laba

Частота вращения ротора двигателя измеряется дистанционным тахометром, не показанном на схеме. Тахометр имеет поправочный коэффициент 2/3, на которые умножаются его показания. Цена наименьшего деления тахометра составляет 20 об/мин.

План работы

1.Ознакомится с конструкцией асинхронного двигателя, записать основные технические данные двигателя и измерительных приборов.

2.Собрать электрическую цепь, установив штыревую часть разъема № 7 в гнездовую часть, расположенную на торце стенда. Установить движок автотрансформатора в нулевое положение. Замкнуть гнезда XS1 и XS2 амперметра РА1 проводом.

3.Включить трехфазное напряжение на щитке.

4.Пакетным выключателем Q1 на стенде осуществить пуск двигателя и определить величину пускового тока по амперметру

РА2.

5.Разомкнуть амперметр РА1. Автотрансформатором плав-

но увеличить напряжение генератора до номинального U Г =110

В, контролируя его по вольтметру РV2. Снять показания приборов при отключенной ламповой нагрузке. Фазное напряжение U1ф не измеряется, так как считается постоянным U1ф =130 В.

6. Увеличивая ламповую нагрузку генератора до максимальной и поддерживая напряжение генератора постоянным, снять показания приборов (5-7 измерений). Данные измерений записать в таблицу 9.

7. Выключить нагрузку, уменьшить напряжение U Г до нуля, отключить двигатель от сети.

8. по данным опыта:

а) вычислить РГ , Г , Р2 , М , s , ДВ , cos 1 ;

б) построить механическую характеристику n2( M ) ;

в) построить в одних осях графики рабочих характеристик n2( P2 ) , I1ф( P2 ) , М ( P2 ) , ДВ ( P2 ) , cos 1( P2 ) , s( P2 ) ;

г) сделать краткие выводы по результатам работы.

Формулы для расчета

Контрольные вопросы

1.Объясните устройство и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

2.Какими достоинствами и недостатками обладает трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором?

3.Дать характеристику магнитного поля асинхронного дви-

гателя.

4.Как осуществить реверс двигателя?

5.Что такое режим идеального хода в двигателе?

6.Почему ток холостого хода асинхронного двигателя больше тока холостого хода трехфазного трансформатора такой же мощности?

7.Чему равно скольжение в номинальном, критическом, пусковом режимах и при холостом ходе?

8.Показать на механической характеристике основные режимы работы асинхронного двигателя.

9.Перечислить и объяснить основные способы регулирования частоты вращения асинхронного двигателя.

10.В чем особенности пускового режима асинхронного двигателя?

11.Перечислить и сравнить различные способы пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

12.Объяснить особенности рабочих характеристик асинхронного двигателя.

13.Где используются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором?

Библиографический список

1.Касаткин А.С., Немцов С.В. Электротехника. М.: Высш.

шк., 2000. С. 417-460,522-524.

2.Данилов И.А., Иванов П.М. Общая электротехника с ос-

65

новами электроники. М.: Высш.шк., 2000. С. 199-230.

3.Иванов И.И., Равдоник В.С. Электротехника. М.: Высш.шк., 1984. С. 257-292.

4.Волынский Б.А., Зейн Е.И., Шатерников В.Е. Электротехника. М.: Энергоатомиздат, 1987. С. 382-423.

5.Общая электротехника /Под ред. А.Т.Блажкина. М.: Энергоатомиздат, 1986. С. 289-320, 330-336, 341-342.

6.Электротехника /Под ред. В.Г.Герасимова, М.: Высш.школа, 1985. С. 348-357, 387-406.

7.Борисов Ю.М., Липатов Д.Н., Зорин Ю.Н. Электротехника. М.: Энергоатомиздат, 1985. С.401-449, 455-457.

8.Рекус Г.Г., Чесноков В.Н. Лабораторные работы по электротехнике и основам электроники. М.: Высш. шк., 1989. С. 154169.

Работа № 7. ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

Цели работы: 1) ознакомиться с устройством и принципом действия, пуском в ход и способами регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока параллельного возбуждения;

2) изучить основные характеристики двигателя и методику их снятия.

Пояснения к работе

Двигатель постоянного тока служит для преобразования электрической энергии постоянного тока в механическую энергию. Двигатель параллельного возбуждения, как и другие электрические машины постоянного тока, состоит из двух основных частей: неподвижной - статора и вращающейся – ротора.

Статор представляет собой стальной корпус – станину, на

66

внутренней цилиндрической поверхности которого укреплены сердечники полюсов с полюсными наконечниками. На сердечники надеты катушки, составляющие обмотку возбуждения, подключенную к источнику постоянного тока. Обмотка возбуждения расположена на главных (основных) полюсах и создает основной магнитный поток двигателя. Кроме главных полюсов на станине могут быть дополнительные полюса, предназначенные для улучшения коммутации.

Ротор состоит из якоря и коллектора, которые крепятся на одном валу и в механическом отношении составляют одно целое. Якорь представляет собой цилиндрический сердечник, собранный из листов электротехнической стали для снижения магнитных потерь. В его пазах уложена обмотка, выполненная из отдельных секций соединенных между собой и с коллекторными пластинами.

Коллектор представляет собой цилиндр, составленный из отдельных медных пластин, изолированных друг от друга и от вала якоря. На коллектор накладываются неподвижные графитовые (медно-графитовые) щетки, посредством которых осуществляется соединение обмотки якоря с источником постоянного тока. Коллектор и щетки предназначены для изменения направления тока в проводниках обмотки якоря при их переходе из зоны магнитного полюса одной полярности (например, северного полюса) в зону полюса другой полярности – (южного полюса). Благодаря этому сохраняется неизменным направление вращения якоря.

При подключении двигателя к источнику постоянного тока в обмотках возбуждения и якоря появляются токи ( I Я и IВ ) В результате взаимодействия тока якоря с магнитным потоком, создаваемым обмоткой возбуждения, возникает электромагнитный момент вращения:

M ЭМ СМ I Я Ф ,

67

где СМ - коэффициент, зависящий от конструктивных параметров двигателя; I Я - ток якоря; Ф - магнитный поток машины.

Полезный вращающий момент на валу двигателя М меньше электромагнитного момента на величину потерь холостого хода М 0 , обусловленного механическими и магнитными потерями.

М М ЭМ М 0 М ЭМ .

В установившемся режиме момент вращения равен тормозному моменту

ММТ .

При вращении якоря проводники его пересекают магнитное поле и в них наводится ЭДС Е СЕ nФ , где n - частота вращения якоря; СЕ - величина постоянная для данной машины.

Так как ЭДС направлена против тока якоря, то ее называют противо-ЭДС.

Подведенное напряжение U уравновешивает противо-ЭДС и падение напряжения в якоре

В момент включения двигателя в сеть, когда он еще не вращается, противо–ЭДС равна 0, поэтому пусковой ток может достигнуть большой величины, опасной для обмотки якоря. Для уменьшения пускового тока последовательно с якорем включается пусковой реостат RП , который ограничивает ток якоря при

Для изменения направления вращения двигателя необходимо изменить направление тока в обмотке якоря или в обмотке возбуждения путем переключения концов обмоток.

Частота вращения двигателя параллельного возбуждения

68

определяется по выражению

из которого видно, что регулировать частоту вращения ротора можно тремя способами: изменяя подводимое напряжение, сопротивление цепи якоря или же величину магнитного потока полюсов.

Важнейшими характеристиками являются механическая п( М ) и рабочие характеристики.

Рабочими характеристиками двигателя называются зависимости частоты вращения, тока якоря, момента машины и КПД от мощности на валу машины Р2 : п( Р2 ) , I Д ( Р2 ) , М( Р2 ) , ( Р2 ) . Для полноты оценки двигателя дополнительно снимают характеристику холостого хода п( I В ) и регулировочную характеристику IВ ( I Я ) . Все эти характеристики позволяют провести

анализ работы машины и дать экономическую оценку ее работе.

Домашнее задание

Изучить назначение, область применения, а также устройство и принцип действия двигателя постоянного тока параллельного возбуждения.

Изучить особенности пуска двигателя, способы регулирования частоты вращения, при этом уяснить роль противо-ЭДС и принцип саморегулирования машины.

Уяснить энергетические процессы преобразования электрической энергии в механическую энергию вращения якоря двигателя.

Провести анализ механической и рабочих характеристик двигателя.

69

Приборы и оборудование.

Работа выполняется на универсальном стенде (рис. 23). В качестве нагрузки двигателя постоянного тока М1 используется трехфазный асинхронный двигатель М2, работающий в режиме динамического тормоза. Чтобы асинхронный дви-

его статорная обмотка питается постоянным током от мостового выпрямителя, включенного во вторичную цепь автотрансформатора Т. Вращая движок автотрансформатора, устанавливают ток тормоза IТ и, тем самым, задают необходимый тормозной мо-

мент на валу двигателя. Для измерения тока тормоза используется амперметр РА1. Автотрансформатор включается в сеть переменного тока выключателем Q1.

В цепь якоря исследуемого двигателя М1 включен пусковой реостат RП , в цепь обмотки возбуждения - регулировочный реостат RВ и амперметр РА3, измеряющий ток возбуждения.

Двигатель включается в сеть постоянного тока выключателем Q2. Напряжение сети U измеряется вольтметром PV, а ток двигателя I Д - амперметром РА4.

70

Электрическая цепь стенда представлена на рис. 23. Частота вращения двигателя измеряется тахометром, не показанном на схеме. Шкала данного прибора отградуирована в об/мин (с коэффициентом 2/3).

План работы

1.Ознакомиться с конструкцией двигателя и схемой универсального стенда, записать технические данные двигателя.

2.Собрать электрическую цепь, установив штыревую часть разъема № 11 в гнездовую часть на схеме.

3.Пустить в ход двигатель, для чего:

-установить пусковой реостат RП в положение «стоп»;

-регулировочный реостат RВ в цепи возбуждения полно-

стью вывести ( RВ min);

-включить автомат в цепи переменного тока и пакетный выключатель в цепи постоянного тока на лабораторном щите, а также пакетный выключатель Q2 на универсальном стенде;

-постепенно выводя пусковой реостат, пустить в ход двигатель.

4. Снять характеристику холостого двигателя. Опыт производится при постоянном номинальном напряжении и отключенном выключателе переменного напряжения на универсальном стенде.

Изменяя ток возбуждения от наибольшего значения до значения, при котором частота вращения будет составлять 130% от номинальной, измерять частоту вращения электрическим тахометром (5-6 отсчетов). Полученные данные занести в табл. 10.

5. Снять рабочие характеристики двигателя. Опыт проводится при постоянном номинальном напряжении и постоянном токе возбуждения двигателя.

Убедиться, что движок лабораторного автотрансформатора установлен на нулевом положении, включить выключатель Q1 переменного тока на универсальном стенде.

Увеличивая с помощью автотрансформатора ток в статоре асинхронной машины IT от 0 до 5 А, снять показания приборов (6-7 отсчетов). Полученные результаты внести в табл. 11.

Таблица 11

приборов (5-5 отсчетов). Полученные результаты внести в табл.

12.

Таблица 12

тотрансформатора установить в нулевое положение. Установить пусковой реостат RП в положение «стоп». Отключить пакетные выключатели на универсальном стенде и лабораторном щитке.

72