+Ел маш лаб 3

Лабораторна робота №3.

Дослідження трифазного асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором у режимах три- та однофазного живлення

Мета роботи. Вивчити будову та принцип роботи трифазного асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором, з’ясувати послідовність пуску в хід і зміни напрямку обертання двигуна, навчитись обробляти і аналізувати результати дослідів та використовувати їх для оцінки властивостей двигуна

ЗАГАЛЬНІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

На робочому місці знаходяться: • машинний агрегат, що складається з двох електричних машин– досліджуваного асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором та навантажувального генератора постійного струму змішаного збудження, вали яких з’єднані жорстко за допомогою муфти; • регулювальні реостати, електровимірювальні прилади, тахометр, батарея ємностей та ін.

Електровимірювальні прилади та реостати вибирають відповідно до номінальних даних дослідного двигуна і навантажувального генератора з урахуванням меж регулювання напруги і струму під час проведення дослідів. Вольтметри та амперметри повинні мати верхню межу вимірів на рівні 1,2...1,3 від номінальних значень напруги та струму.

Способи пуску асинхронного двигуна із короткозамкненим ротором

Запуск двигуна може відбутися за умови, коли електромагнітний момент, що створюється в двигуні за рахунок живлення, буде більший від моменту опору на валу, який створюється робочою машиною. Під час запуску двигуна пусковий струм не повинен перевищувати значення, яке визначається потужністю електричної мережі. Великий пусковий струм двигунів викликає значний спад напруги в електричній мережі тазменшення напруги на споживачах електричної енергії, що підключені до мережі. Це утруднює запуск (оскільки електромагнітний момент асинхронних двигунів пропорційний квадрату напруги живлення) та погіршує роботу інших споживачів електроенергії. Тому, запускаючи асинхронні двигуни великої потужності від електричної мережі невеликої потужності, використовують різні способи зменшення пускового струму. Це досягається зменшенням напруги, що подається на обмотку статора.

До основних способів пуску асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором належать такі: • пряме вмикання на номінальну напругу електричної мережі; • вмикання на понижену напругу (переключення трифазної обмотки статора з зірки на трикутник, використання автотрансформатора чи реактора).

В теперішній час, у зв’язку зі збільшенням потужності електричних мереж, найчастіше на практиці використовується прямий пуск асинхронних двигунів невеликої та середньої потужності. Коливання напруги в таких електричних мережах за рахунок пускового струму асинхронних двигунів невеликі.

Дослідження прямого пуску двигуна виконують за схемою, наведеною на рис. 2.1. Схему з’єднання обмотки статора вибирають такою, щоб номінальна напруга двигуна відповідала напрузі мережі. Амперметр у колі обмотки статора повинен мати верхню межу вимірів не менше 7-кратного значення від номінального струму двигуна. Пуск двигуна виконують три рази зі стану, коли ротор нерухомий, і записують значення пускового струму за максимальним відхиленням стрілки амперметра.

Висновок: Я вивчив будову та принцип роботи трифазного асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором, з’ясувати послідовність пуску в хід і зміни напрямку обертання двигуна, навчитись обробляти і аналізувати результати дослідів та використовувати їх для оцінки властивостей двигуна

Контрольні запитання

1. За яких умов запускають трифазний асинхронний двигун прямим вмиканням у мережу?

Трифазний асинхронний двигун можна запустити прямим вмиканням у мережу за умови, що його потужність не перевищує потужності мережі, а значення пускового струму не перевищує допустимі значення.

2. За яких умов запускають двигун перемиканням трифазної обмотки статора з Y на Δ?

Двигун перемиканням трифазної обмотки статора з Y на Δ запускають за умови, що його потужність більша за потужність мережі, а також щоб напруга живлення статора при перемиканні збільшувалась у √3 разів.

3. Чому в разі запуску двигуна перемиканням обмотки статора з Y на Δ пусковий струм і пусковий момент змінюється у 3 рази порівняно з їх значеннями в умовах прямого вмикання двигуна в електричну мережу?

При запуску двигуна перемиканням обмотки статора з Y на Δ збільшується напруга та струм у обмотці статора, тому пусковий струм і момент збільшуються у 3 рази порівняно з їх значеннями в умовах прямого вмикання двигуна в електричну мережу. Це пояснюється тим, що при перемиканні обмотки статора з Y на Δ збільшується напруга та струм у обмотці статора, а значить збільшується і магнітне поле, що створюється у статорі. Це збільшення магнітного поля призводить до збільшення пускового моменту і струму.

4. За графіком робочих характеристик двигуна поясніть характер зміни величин n, S, I₁, P₁, cosφ у разі збільшення навантаження на валу.

Графік робочих характеристик трифазного асинхронного двигуна відображає залежність різних параметрів від навантаження на валу. Збільшення навантаження на валу призводить до зменшення швидкості обертання двигуна (n), збільшення механічної потужності (S), збільшення струму статора (I1) та активної потужності (P1), а також до зменшення коефіцієнта потужності (cosφ).

5. Які існують схеми з’єднання обмоток статора трифазного асинхронного двигуна для забезпечення запуску і роботи у разі однофазного живлення?

Для забезпечення запуску трифазного асинхронного двигуна від однофазної мережі і подальшої роботи існують такі схеми з'єднання обмоток статора:

• з'єднання з однієї сторони: у цій схемі використовується одна фаза мережі, щоб створити магнітне поле у статорі, і двигун запускається під дією обертального моменту на роторі. Цю схему можна використовувати для малопотужних двигунів.

• з'єднання з двох сторін: у цій схемі обидві кінці двох обмоток статора з'єднані між собою, і є дві фази мережі, що підключаються до трьох точок з'єднань обмоток статора. Ця схема є більш ефективною для запуску двигунів з високою потужністю.

• з'єднання з використанням робочої ємності: у цій схемі до статора додається робоча ємність, що створює фазову різницю між струмами, що протікають через обмотки статора. Ця схема є ефективною для малопотужних двигунів, які працюють в неперервному режимі.

6. Як змінити напрямок обертання трифазного двигуна у випадку живлення його від однофазної мережі?

Щоб змінити напрямок обертання трифазного двигуна у випадку живлення його від однофазної мережі, необхідно змінити послідовність підключення фаз живлення. Для цього можна використовувати спеціальний пристрій - обертальний контактор або виконати цю операцію вручну, переставляючи місцями фази живлення.

7. Чим відрізняються робочі характеристики трифазного асинхрон­ного двигуна в однофазному режимі живлення за наявності робочої ємності та без неї?

Робочі характеристики трифазного асинхронного двигуна в однофазному режимі живлення значно відрізняються в залежності від наявності робочої ємності. Відсутність робочої ємності призводить до значного зниження ефективності та коефіцієнта потужності двигуна, а також до підвищення пускового струму та зниження максимальної потужності. У разі наявності робочої ємності робочі характеристики стають ближчими до тих, які спостерігаються в трифазному режимі живлення, зменшується пусковий струм, збільшується коефіцієнт потужності та підвищується максимальна потужність.