ЛАБЫ / 4 лб эма

Цель работы: изучить конструкцию трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором, приобрести практические навыки пуска двигателя с применением пускового реостата и провести опыты холостого хода и непосредственной нагрузки двигателя.

Программа работы:

1.Ознакомится с лабораторной установкой и произвести пуск двигателя

спомощью пускового реостата.

2.При номинальных значениях напряжения и частоты питающей сети произвести опыт непосредственной нагрузки двигателя и по результатам исследований построить рабочие характеристики.

3.По результатам проведенных исследований сделать основные выводы.

Теоретическая часть:

Асинхронный двигатель – это преобразователь электрической энергии

переменного тока в механическую энергию. Основными составляющими асинхронного двигателя являются неподвижный статор и вращающийся ротор.

Принцип действия АД с фазным ротором основан на законе электромагнитной индукции: на статор с тройной обмоткой подается трехфазное напряжение от электрической сети с переменным током. Затем начинается образование магнитного поля, которое приводит к вращению ротора. По мере ускорения вращательных движений скорость оборотов ротора существенно растет. По достижении определенных показателей отдельные линии полей обоих узлов пересекаются, что вызывает появление электродвижущей силы. Она воздействует на роторную обмотку, за счет чего в ней формируется электрический ток. В определенный момент времени между магнитным полем статора и током в роторе начинается взаимодействие, образующее крутящий момент. Именно за счет него и осуществляется работа асинхронного двигателя.

Достоинства данного вида двигателя:

1.Высокие значения при начальном вращающем моменте.

2.Способность принимать любые механические перегрузки без существенного изменения КПД или нарушения стабильной работы установки. Даже если в системе возникают разнообразные перегрузки, агрегат продолжает функционировать с заданной скоростью и практически не отклоняется от базового режима.

3.Сниженный пусковой ток. В отличие от других асинхронных моделей, например, с короткозамкнутым ротором, у этих двигателей сравнительно низкие показатели пускового тока.

4.Возможность полной автоматизации работы.

2

5.Простота конструкции.

6.Простая схема запуска.

7.Сравнительно невысокая цена.

8.Отсутствие необходимости сложного и дорогостоящего обслуживания.

Недостатки:

1.Довольно крупные габариты, из-за которых монтаж и дальнейшая эксплуатация системы усложняются

2. Сниженный КПД по сравнению со многими аналогами.

Отличие асинхронного двигателя с фазным ротором от короткозамкнутого состоит в том, что роторная обмотка выполнена по типу статорной. Фазы обмотки соединены по схеме звезда и их начала подсоединены в цепь обмотки ротора активные дополнительные сопротивления через щеточный контакт, что уменьшает пусковой ток и увеличивает пусковой момент двигателя.

Рисунок 1 - Электрическая схема лабораторной установки для исследования асинхронного двигателя с фазным ротором

Исследование рабочих характеристик двигателя при номинальных

значениях напряжения и частоты сети

3

Под рабочими характеристиками двигателя понимают зависимости 1, 1,2, cos 1, , ƞ как функции от полезной мощности 2 на валу двигателя при номинальных значениях питающего напряжения и частоты.

В качестве нагрузки двигателя используется балансирная машина постоянного тока ВМ в генераторном режиме. Так как нагрузочное сопротивление генератора нерегулируемое, изменение момента нагрузки осуществляют с помощью сопротивления в цепи обмотки возбуждения.

Для получения рабочих характеристик методом непосредственной нагрузки осуществляют пуск двигателя на холостом ходу. После пуска двигателя снимают рабочие характеристики холостого хода. Потом подключают нагрузку и с помощью сопротивления регулируя ее снимают рабочие характеристики.

Скольжение двигателя определяют магнитоэлектрическим амперметром РА2 с нулем по середине шкалы, включенного в одну из фаз обмотки ротора. Так как частота тока в роторе при нормальных нагрузках двигателя не превышает нескольких периодов в секунду, то магнитоэлектрический амперметр успевает отслеживать изменение направления тока и поэтому число полных колебаний его стрелки в одну секунду показывает величину частоты тока в роторе.

Таким образом, 2 = /, Гц,

где – число полных колебаний стрелки магнитоэлектрического амперметра за время секунд.

Наряду с результатами исследований записывают расчетные значения.

Скольжение ротора двигателя и частоты вращения определяются по

Полезная мощность двигателя:

∙2 = 2 30 Вт.

Коэффициент мощности двигателя:

4

3,02 = 10 = 0,3 Гц.

Скольжение ротора двигателя:

3,0= 50 ∙ 10 = 0,006 о. е.

Полезная мощность двигателя:

Коэффициент мощности двигателя:

150

cos 1 = 3 ∙ 2,15 ∙ 220 = 0,106 о. е.

КПД двигателя:

0 ƞ = 127 ∙ 3 ∙ 100% = 0%.

5

Рабочие характеристики:

Построим рабочие характеристики двигателя:

Рисунок 2 - Зависимость входной мощности от полезной мощности двигателя

Вывод по графику: подводимая мощность определяется по формуле P1=P0+Pпс+Рпер, где P0 = const – мощность (потери) холостого хода при Р2 = 0, Рпс– постоянные потери, Рпер– переменные потери. С ростом Р2 растут переменные потери, переменные потери не имеют линейную зависимость от мощности P2, следовательно, при увеличении нагрузки увеличивается и мощность P1 т.к. увеличивается ток I1 (не имеющий также линейную зависимость от P2), мощность P1 при P2=0 не выходит из нуля по причине того, что есть электрические потери в обмотках.

6

Вывод по графику: зависимость полезного момента на валу асинхронного двигателя М2 от полезной мощности Р2 определяется выражением:

2 ∙ 302 = ∙

где Р2 — полезная мощность, Вт;

Из этого выражения следует, что если n = const, то график М2 =f (Р2) представляет собой прямую линию. Но в асинхронном двигателе с увеличением нагрузки Р2 частота вращения ротора уменьшается, а поэтому полезный момент на валу М2 с увеличением нагрузки возрастает несколько быстрее нагрузки, следовательно, график М2 =f (P2) имеет криволинейный вид.

Рисунок 2 - Зависимость коэффициента мощности от полезной мощности

Вывод по графику: в связи с тем, что ток статора асинхронного двигателя I1 имеет реактивную (индуктивную) составляющую, необходимую для создания магнитного поля в статоре, коэффициент мощности асинхронных двигателей меньше единицы. Наименьшее значение коэффициента мощности соответствует режиму холостого хода. Объясняется это тем, что ток холостого хода электродвигателя I0 при любой нагрузке остается практически неизменным. Поэтому при малых нагрузках двигателя ток статора невелик и в значительной части является реактивным (I1 ≈ I0). Сosφ увеличивается с ростом нагрузки, т.к. увеличивается Р1.

8

Рисунок 6 - Зависимость частоты вращения от полезной мощности двигателя n=f(P2)

Вывод по графику: По мере увеличения нагрузки на валу двигателя, скольжение растет, достигая номинального значения. Поэтому скоростная характеристика имеет вид прямой, слегка наклоненной к оси абсцисс. Уменьшение частоты питающего напряжения приводит к уменьшению скорости вращения асинхронного двигателя, а вращающий момент при этом возрастает, мощность напрямую зависит от вращающего момента, значит момент увеличился поэтому и мощность возрастает.

Рисунок 7 - Зависимость КПД двигателя от полезной мощности f (P2 )

9

Вывод по графику: очевидно, что в точке 0 (холостой ход) КПД равен нулю.

Это обусловлено самим определением КПД - отношении мощности на валу к

постоянные потери будут превышать переменные, КПД достигнет своего максимума

перегрузке КПД снова начнет падать, вследствие превышения переменных потерь над постоянными.

Вывод по работе:

Список источников:

10