Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Электротехника и электроника»

2. Иванов, И. И. Электротехника [Текст]: учеб. пособие /И.И. Иванов,

В.С. Равдоник. – М.: Высш. шк., 1984. – 375 с.

3. Алиев, И. И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию

[Текст]/ И. И. Алиев. - Ростов н/Д.: Феникс, 2004. – 480 с.

4. Кужеков, С. Л. Практическое пособие по электрическим сетям и электрооборудованию [Текст]/ С. Л. Кужеков, С. В. Гончаров. – Ростов н/Д.:

Феникс, 2010. – 492 с.

5. Герасименко, А. А. Передача и распределение электрической энергии

[Текст]: учеб. пособие/ А. А. Герасименко, В. Т. Федин. - Ростов н/Д.: Феникс,

2008. – 715 с.

Лабораторная работа № 5

Исследование асинхронного трёхфазного электродвигателя с

короткозамкнутым ротором

Цель работы – исследовать свойства асинхронного двигателя с помощью

механических и рабочих характеристик.

1.Оборудование и приборы

Вкачестве механической нагрузки на валу двигателя М (рис.6)

используется электромагнитный тормоз УВ. Изменяя ток возбуждения тормоза резистором R, можно изменять момент сопротивления М от нуля до номинального момента двигателя Мн.. Электрическая мощность Р1,

потребляемая обмотками статора из сети, измеряется трёхфазным ваттметром РW. Вольтметром РV и амперметром РА контролируются линейные напряжения UBC и линейный ток IB двигателя. Частота вращения ротора измеряется прибором Рn, подключенным к тахогенератору ВR, который имеет возбуждение от постоянного магнита.

2.Порядок выполнения работы

1.Ознакомиться с лабораторным стендом типа ЭВ4 СБ 1, обратив внимание на электрические машины: на исследуемый асинхронный двигатель и

21

электромагнитный тормоз, расположенные в нижней части стенда за стеклом, а

также на измерительные приборы, кнопки управления, сигнальные лампочки,

размещенные на вертикальной панели. Изучить мнемоническую схему,

расположенную на горизонтальной части стенда, относящуюся к данной работе.

2. Записать номинальные данные двигателя типа 4А71А4УЗ: число фаз m = 3, напряжение Uн = 220 В, мощность на валу Рн = 550 Вт, частота вращения nн = 1470 об/мин, кпд н = 70 %, cos н = 0,7. Дополнительные данные:

перегрузочная способность Мм/Мн = 2,2; кратность пускового момента Мn/Мн =

Рис. 6. Схема включения электродвигателя

4.Включить автоматический выключатель с черной ручкой, находящийся справа под крышкой стола. После этого загорится лампочка «Сеть».

5.Включить черную кнопку под лампочкой «Сеть», вольтметр покажет подводимое напряжение к схеме. Включить черную кнопку «Включение к сети синхронной и асинхронной машин». Ротор начнет вращаться. Показания

приборов записать в табл. 9 в первой строке. Если пуска двигателей не

22

произойдет, проверить положение кнопки «Агрегат 1». Она должна быть

включена.

6.Проверить положение ручки «Регулировка нагрузки». Она должна быть повернута в крайнее левое нулевое положение.

7.Включить кнопку нагрузки агрегата № 1. Загорится лампочка.

8.Плавным поворотом ручки «Регулировка нагрузки» вправо устанавливаем нагрузку на валу асинхронного двигателя, равную 0,6 Н∙м.

Показания приборов записать в табл. 9 в первой строке.

Таблица 9

Измеренные и рассчитанные значения

9.Увеличивая нагрузку на валу двигателя, провести 5-6 измерений при других значениях момента. Наибольшее значение момента сопротивления должно быть 3 Нм.

При этом снимается устойчивая часть механической характеристики. Для построения полной механической характеристики двигателя n2 = (М) используются его паспортные данные.

10.Плавно вывести ручку «Регулировка нагрузки» в крайнее левое положение.

11.Выключить нагрузку нажатием крайней кнопки «Регулировка нагрузки». Погаснет лампочка.

12.Отключить двигатель от сети нажатием красной кнопки «Выкл». Ротор двигателя остановится.

13.Выключить автоматический выключатель под крышкой стола. Лампочка «Сеть» погаснет.

3.Обработка результатов измерений и их анализ

1.По измеренным и вычисленным значениям в единой системе координат построить рабочие характеристики:

23

М = (Р2); I1 = (Р2); = (Р2); cos 1 = (Р2); Р1 = (Р2).

2. В другой координатной системе построить механическую характеристику асинхронного двигателя

n2 = (М) и М = (S) ,

где S - скольжение.

Чтобы построить механическую характеристику полностью, необходимо определить частоту вращения идеального холостого хода

60f

n1 = P ,

где =50 Гц – частота тока сети; р – число пар полюсов двигателя.

Максимальный момент двигателя

Мм = 2,2 Мн,

где Мн – номинальный момент.

Мн = 9,55 Рн /nн,

где Рн – номинальная мощность, Вт.

Пусковой момент

Мп =2 Мн.

Критическое скольжение

Sкp = Sн ( + λ2 1 ),

где = Мм/ Мн = 2,2 - перегрузочная способность двигателя;

Sн = n1 n н . n1

Коэффициент полезного действия равен отношению мощности на валу двигателя Р2 к мощности, потребляемой из сети статорными обмотками Р1:

где М – вращающий момент двигателя (Н∙м).

24

Коэффициент мощности двигателя равен отношению потребляемой активной мощности Р1 к полной потребляемой мощности S1:

Здесь U1 - линейное напряжение на статорных обмотках, В; I1 - линейный ток статорных обмоток, А.

Контрольные вопросы и задания

-Нарисуйте условные графические обозначения асинхронного двигателя

скороткозамкнутым ротором, электромагнитного тормоза, тахогенератора.

-Расскажите об устройстве асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

-В чем заключается принцип действия асинхронного двигателя?

-Какие зависимости называют механическими характеристиками?

-На каком участке механических характеристик происходит саморегулирование двигателя?

-Какие зависимости называют рабочими характеристиками? Поясните их закономерности.

-Как определить частоту вращения магнитного поля статора?

-Как можно регулировать частоту вращения асинхронного двигателя?

-Как определить частоту тока в роторе?

-Что такое критическое скольжение и как его определить?

-Что такое перегрузочная способность двигателя и как ее определить?

-Как определить номинальный и пусковой моменты?

-Почему пусковой ток больше номинального?

-Как можно уменьшить пусковой ток?

-Какие потери мощности имеют место в асинхронном двигателе?

-Как можно повысить кпд двигателя?

-В каком случае кпд достигает максимального значения?

25

-Как влияет коэффициент мощности двигателя на коэффициент мощности энергосистемы?

-Каковы достоинства и недостатки асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором?

-Как расшифровать тип исследуемого двигателя?

-Какова область применения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором?

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Кононенко, В. В. Электротехника и электроника [Текст]: учеб. пособие/

В. В. Кононенко. – Ростов н/Д.: Феникс, 2005. – 752 с.

2. Иванов, И. И. Электротехника [Текст]: учеб. пособие/ И.И. Иванов,

В.С. Равдоник. – М.: Высш. шк., 1984. – 375 с.

3. Алиев, И. И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию

[Текст]/ И. И. Алиев. - Ростов н/Д.: Феникс, 2004. – 480 с.

4. Кужеков, С. Л. Практическое пособие по электрическим сетям и электрооборудованию [Текст]/ С. Л. Кужеков, С. В. Гончаров. – Ростов н/Д.:

Феникс, 2010. – 492 с.

5. Герасименко, А. А. Передача и распределение электрической энергии

[Текст]: учеб. пособие/ А. А. Герасименко, В. Т. Федин. - Ростов н/Д.: Феникс,

2008. – 715 с.

Лабораторная работа № 6

Исследование двигателя постоянного тока с параллельным

возбуждением

Цель работы – ознакомиться с устройством, принципом действия,

основными характеристиками и методами испытаний двигателя постоянного

тока с параллельным возбуждением.

26

1. Оборудование и приборы

Исследуется двигатель постоянного тока, имеющий следующие

номинальные параметры:

-мощность Рн = 1,0 кВт;

-напряжение Uн = 220 В;

-частота вращения якоря nн = 3150 об/мин. Двигатель установлен внутри стенда.

В качестве механической нагрузки на валу двигателя используется

электромагнитный тормоз. Изменяя ток возбуждения электромагнитного тормоза ручкой «Регулировка нагрузки» на вертикальной панели «Агрегат № 1

– Агрегат № 2» стенда, можно изменять момент сопротивления на валу двигателя.

При выполнении лабораторной работы используются следующие приборы на вертикальной панели стенда:

-амперметр «Ток возбуждения» двигателя с пределом 0-1 А;

-указатель частоты вращения двигателя n «Скорость, об/мин х 100» агрегата № 2 частоты вращения двигателя с пределом 0-5000 об/мин;

-указатель mА «Момент, Нм х 10» момента нагрузки на валу двигателя с пределом 0-10 Н∙м;

- вольтметр V «Напряжение якоря» двигателя с пределом 0-300 B; - амперметр «Ток якоря двигателя» с пределом 0-20 А;

Вилки-перемычки (9 шт.) для сборки схемы на горизонтальной панели «Двигатель постоянного тока» стенда.

2.Последовательность выполнения работы

1.Ознакомиться с оборудованием и приборами на стенде, относящимися

квыполнению данной работы. Записать паспортные данные приборов.

2.На мнемонической панели «Двигатель постоянного тока» с помощью вилок-перемычек (9 шт.) собрать рабочую схему (рис. 7).

3.На вертикальной панели «Машины постоянного тока»:

27

-переключатель «Пуск двигателя» установить в левое крайнее положение

№1 (сопротивление пускового реостата полностью введено, цепь якоря двигателя разомкнута);

-ручку «РЕГ. ВОЗБУЖДЕНИЯ» установить в правое крайнее положение (сопротивление реостата в цепи обмотки возбуждения двигателя полностью выведено).

Рис. 7. Схема включения электродвигателя

4. На вертикальной панели «Агрегат № 1 – Агрегат № 2»:

-нагрузочное устройство двигателя переключить в положение «Агрегат

№2» (черная кнопка должна находиться в верхнем положении);

-ручку «Регулировка нагрузки» установить в крайнее левое положение. 5. Под крышкой стола стенда включить автоматический выключатель с

черной ручкой.

6. На вертикальной панели «Агрегат № 1 – Агрегат № 2»:

-включить питание панели нажатием черной кнопки «Вкл.». Загорится лампочка «Сеть»;

-ручкой «Балансировка момента» Агрегата № 2 установить стрелку указателя момента нагрузки в нулевое положение.

28

7.На вертикальной панели «Машины постоянного тока» включить питание панели нажатием кнопки «Вкл.». Загорится лампочка «Сеть»;

8.На вертикальной панели «Агрегат № 1 – Агрегат № 2» плавным нажатием черных кнопок с надписью «Установка напряжения питания эл.

машин» установить напряжение питания двигателя по вольтметру «Напряжение якоря» Uн = 220 В.

9. На панели «Машины постоянного тока»:

- переключателем «Пуск двигателя» запустить двигатель, плавно переключая пусковой реостат из левого положения № 1 в крайнее правое положение № 7 с выдержкой времени в каждом промежуточном положении в течение 1-1,5 с.

После окончания процесса пуска, когда вращение якоря двигателя принимает установившееся значение, пусковой реостат полностью должен быть выведен (рукоятка пускового реостата должна быть в крайнем правом положении – положение «7»).

10.Снять механическую n= (М), частотную n= (Iя) и рабочие

характеристики двигателя М= (Р2); n= (Р2); Iя= (Р2); = (Р2). При U=Uн=const; Iв=Iвн=const:

-осуществить загрузку двигателя с помощью электромагнитного тормоза; изменение момента электромагнитного тормоза должно производиться плавно;

вначале опыта устанавливается ток возбуждения, при котором, при номинальных питающем напряжении и токе, потребляемом двигателем, частота вращения якоря равна номинальной. Это значение тока возбуждения двигателя принимается равным номинальному. В процессе проведения опыта этот ток необходимо поддерживать неизменным;

-первые точки характеристик снимаются при холостом ходе двигателя, т.е. при уменьшенном до нуля моменте электромагнитного тормоза;

-постепенно нагружая двигатель до значения тока, равного = 1,2 н ,

произвести регистрацию показаний всех измерительных приборов для 6-7-

точек (включая точку номинального режима).

29

Данные наблюдений записать в табл. 10.

12.В процессе выполнения лабораторной работы контролировать номинальное напряжение на якоре двигателя, которое должно быть Uн = 220 В.

13.После окончания работы остановить двигатель в такой последовательности.

На панели «Агрегат № 1 – Агрегат № 2»:

-ручку «Регулировка нагрузки» плавно перевести в крайнее левое положение;

-выключить нагрузку нажатием чёрной кнопки «ВКЛ. НАГРУЗКИ». Погаснет лампочка.

На панели «Машины постоянного тока»:

-переключатель «Пуск двигателя» плавно перевести в крайнее левое положение № 1. Ротор двигателя остановится;

-отключить двигатель от сети нажатием красной кнопки «Выкл». Погаснет лампочка «Сеть».

На панели «Агрегат № 1 – Агрегат № 2» путем нажатия красной кнопки «Выкл.» отключить питание панели. Погаснет лампочка «Сеть».

Под крышкой стола стенда включить автоматический выключатель с черной ручкой.

30