Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электротехнический практикум. Ч.2. Учебно-методическое пособие
.pdf
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
A
B
6
8
V
A
1
Я
A
2
-
~
~
+
ЛАТР
Выпр
R
R
4
R
2
2
3
5
7
Генератор
В
3
Описание лабораторной установки
Лабораторная установка состоит из соединенных на одном валу
электрической машины постоянного тока, работающей в режиме генератора и трехфазного асинхронного двигателя, а также регулируемого источника постоянного напряжения (источника возбуждения).
Электрическая схема установки представлена на рисунках 9.5 а и 9.5 б.
Вольтметр показывает напряжение на зажимах генератора (якоря),
амперметр A1 — ток в цепи якоря (нагрузки), амперметр A2 — ток
в цепи возбуждения. Вольтметр, измеряющий напряжение на зажимах
генератора, имеет пределы измерения 7.5–60 В, амперметр A1 —
0.25–0.5 А, A2 — 0.25–1 А. Реостаты находятся на стенде.
Порядок выполнения работы
З а д а н и е I. Ознакомиться с устройством генератора по-
стоянного тока независимого возбуждения и приводным двигателем
Записать данные с корпуса генератора и двигателя. Собрать рабочую схему (см. рис. 9.4), обратить внимание на рисунке 9.4 б, на
котором изображена схема подключения трехфазного, раскручивающего генератор асинхронного двигателя. Двигатель подключается к
трехфазному напряжению (A, B, C). После сборки схемы необходимо
показать ее для проверки преподавателю или лаборанту.
Рис. 9.5 а. Рабочая схема
установки для испытания машины постоянного тока
61
A
B
C
1
3
2 6 5
4
Асинх
Дв
Рис. 9.5 б. Схема подключения раскручивающего генератор
асинхронного двигателя
Приборы и компоненты: Генератор постоянного тока с независимым возбуждением, который соединен механически с трехфазным
асинхронным двигателем, А1, А2 — амперметры с пределами измерений 0.25–1 А, V — вольтметр с пределами измерений 7.5–60 В, ЛАТР,
смонтированный на рабочем стенде.
З а д а н и е II. Снять характеристику холостого хода
Для этого необходимо полностью ввести сопротивления R3 и R4,
а сопротивление R2 ввести на одну треть. При вводе сопротивлений
необходимо учитывать номера клемм реостатов, которые используются, и маркировку, начерченную рядом с клеммами соответствующих реостатов. Ручку ЛАТРа повернуть против часовой стрелки до
упора. Разомкнуть ключ B3 и подать напряжение на схему. Записать в
таблицу 9.1 ток возбуждения Iв и ЭДС якоря E. Постепенно поворачивая ползунок ЛАТРа по часовой стрелке, записывать ток возбуждения
через каждые 25 мА и соответствующую ЭДС E якоря генератора,
максимальное значение которой не должно превышать 30 В. Эти данные записать в таблицу 9.1. Снять ту же характеристику в обратном
направлении, то есть уменьшая ток возбуждения до нуля.
При снятии характеристики холостого хода следует изменять ток
плавно и только в одном направлении, то есть увеличивать или
уменьшать. Если случайно движок ЛАТРа будет переведен дальше,
чем это необходимо для получения ступени Iв ≈ 25 мА, следует запи-
62
сывать ту же точку, которая получилась, а не передвигать движок
№
п/п
Восходящая ветвь
Нисходящая ветвь
Iв, А
E, В
Iв, А
E, В
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
…
№ п/п
Iн, А
U, В
Iв = const, А
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
…
ЛАТРа в обратном направлении.
Таблица 9.1
З а д а н и е III. Снять внешнюю характеристику
При разомкнутой внешней цепи, меняя ток возбуждения, выставить на зажимах генератора напряжение, равное 30 В. Включить ключ
B3 и, плавно изменяя сопротивление реостата R3 от 0 до максимального значения, уменьшать значение тока нагрузки до нуля. Через каждые 50 мА записывать в таблицу 9.2 величину тока якоря Iя = Iн и соответствующее значение напряжения на зажимах генератора.
Таблица 9.2
63
З а д а н и е IV. Снять регулировочную характеристику
№ п/п
Iн, А
Iв, А
U = const, В
1
2 3 4 5
6
7 8 9
10
…
В цепи возбуждения установить такой ток, чтобы напряжение
на зажимах генератора было равно 20 В. Затем постепенно нагружать генератор ступенями через 50 мА, доведя ток до 300–400 мА.
На каждой ступени результаты записывать в таблицу 9.3 (напряжение при этом поддерживать неизменным путем изменения тока
возбуждения). Целесообразно поддерживать напряжение, равное
20 В.
Таблица 9.3
Примечание. По окончании работы обесточить стенд, разобрать
схему, все приборы разложить по местам.
Содержание отчета
1) В отчете должна быть представлена рабочая схема с переч-
нем машин, аппаратов, приборов и указанием их номинальных параметров.
2) Результаты исследований должны быть представлены в виде
графиков, построенных по полученным данным, то есть E = f(Iв), U =
f(Iн), Iв = f(Iн).
3) Анализ полученных характеристик; дать оценку полученным
результатам.
64
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
АI
ПУСК
400
/
1. Из каких основных частей состоит машина постоянного тока?
2. Почему ЭДС отдельной секции обмотки якоря переменная, а
во внешней цепи постоянная?
3. Как скажется на величине ЭДС генератора постоянного тока
увеличение зазора между индуктором и якорем?
4. Чем вызывается изменение напряжения на зажимах генератора
при изменении его нагрузки?
5. Почему короткое замыкание генератора с независимым воз-
буждением опасно?
6. Какие зависимости характеризуют свойства генераторов по-
стоянного тока?
7. Описать процессы, происходящие в генераторе при увеличе-
нии нагрузки. Объяснить возрастание тормозящего момента.
8. Какой режим работы генератора является наиболее опти-
мальным?
УПРАЖНЕНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
1) По проводнику длиной 50 см, который помещен в постоянное
магнитное поле с индукцией 2 Тл, протекает ток 1 А. Определить силу, действующую на проводник.
Ответ: FA = 1 Н
2) В генераторе постоянного тока с параллельным возбуждением
(рис. 9.5) мощность, отдаваемая в нагрузку при напряжении 30 В, составляет 200 Вт. Потери мощности в обмотках возбуждения и якоря
равны соответственно 15 и 25 Вт. Определить ток, проходящий через
обмотку якоря, сопротивление данной обмотки и наведенную в ней
ЭДС.
Ответ: I
= 7.16 А, RЯ = 0.49 Ом, ЕЯ = 135.08 В.
Я
3) Пусковой ток в двигателе постоянного тока с номинальным
напряжением 120 В и пусковым реостатом с сопротивлением 2.1 Ом
составил 50 А. Определить пусковой ток при отсутствии пускового
реостата.
Ответ: 400 А.
4) Определить величину магнитного потока в двигателе посто-
янного тока с параллельным возбуждением при номинальном
65
напряжении 200 В и вращающем моменте 40 Н·м, если потребляе-
)/(50 ВбAмHc
Обм. возб.
R
н
Я
мый двигателем ток равен 42 А, сопротивление обмотки возбуждения равно 100 Ом, конструктивный коэффициент машины равен
С
= 50 Н .
М
Ответ: Ф = 0.02 Вб.
Рис. 9.5. Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением
5) ЭДС генератора постоянного тока с независимым возбуждением равна 100 В, сопротивление обмотки якоря равно 0.2 Ом. Ток, протекающий через нагрузку, равен 50 А. Определить падение напряжения и выделяемую мощность на нагрузке.
Ответ: Р = 4500 Вт, U = 90 В.
66
Лабораторная работа № 10
P
fn60
ИСПЫТАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ
Целью данной работы является ознакомление с принципом действия, устройством и рабочими характеристиками асинхронного двигателя, а также схемами подключения данного типа двигателя.
СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ
Асинхронная машина является машиной переменного тока. На
рисунке 10.1 изображен асинхронный двигатель с короткозамкнутым
ротором в разобранном виде.
Как правило, асинхронные машины применяются в качестве двигателя в частотном диапазоне питающего напряжения до 2 кГц. При
мощности асинхронных машин свыше 0.5 кВт применяются трехфазные машины, при мощности менее 0.5 кВт — однофазные. Электромагнитная система асинхронной машины состоит из двух частей: неподвижной — статора, в пазах которого находятся фазные обмотки, и
вращающейся — ротора с обмоткой в виде стержней, замкнутых с
торцов кольцами. Для уменьшения потерь мощности на вихревые токи сердечники статора и ротора набираются из тонких листов электротехнической стали, изолированных друг от друга. Обмотки статора и ротора сделаны из меди или алюминия. Обмотки фаз статора
соединяются между собой в звезду или треугольник. При питании
обмотки статора трехфазным напряжением в зазоре между сердечниками статора и ротора создается вращающееся магнитное поле, скорость вращения n которого пропорциональна частоте питающего
напряжения f:
, (10.1)
67
где P — число пар полюсов магнитного поля. Вращающееся магнит-
n
nn
s
1
0s
ФfwKE
об 1111
44.4
ное поле наводит в замкнутой обмотке ротора токи, которые, взаимодействуя с полем, создают электромагнитный момент вращения. Скорость вращения ротора n1 меньше скорости n магнитного поля.
Характеристика режимов работы двигателя вида называется
скольжением.
Рис. 10.1. Устройство асинхронного двигателя
с короткозамкнутым ротором:
1 — остов, 2 — статор, 3 — ротор, 4 — стержни обмотки ротора,
5 — подшипниковый щит, 6 — вентиляционные лопатки ротора,
7 — вентилятор, 8 — коробка выводов
В момент пуска двигателя, когда скорость вращения ротора n1
равна 0, скольжение равно 1. При холостом ходе двигателя скорость
вращения ротора очень близка к скорости поля, а . Номинальное
скольжение, соответствующее номинальной нагрузке двигателя, составляет 0.02–0.05.
Вращающееся магнитное поле пересекает витки обмотки статора
и ротора, наводя в них соответственно ЭДС самоиндукции E1:
(10.2)
68
и взаимоиндукции E2:
sff
2
sEsfФwKE
Hоб 2222
44.4
2
2
2
2
XL
H
x
s
r
E
I
ФfwKE
об 2222
44.4
sf
Pn
n
nn
nn
P
f
60
)(
60
1
12
, (10.3)
где К
об1
и К
— обмоточные коэффициенты обмоток статора и рото-
об2
ра, учитывающие уменьшение ЭДС вследствие пространственного
распределения обмотки; w1 и w2 — числа витков статора и ротора; f1 и
f2 — частоты ЭДС в статоре и роторе; Ф — магнитный поток.
Частота ЭДС и тока в роторе равна:
. (10.4)
Если в формулу (10.3) подставить выражение вида
, то
получим:
. (10.5)
Величина E2H называется ЭДС фазы ротора, приведенной к частоте ЭДС статора или ЭДС эквивалентного неподвижного ротора. Из
формулы (10.5) видно, что ЭДС ротора при вращении последнего
пропорциональна скольжению и имеет наибольшую величину E2H при
неподвижном роторе, когда s = 1. В этом случае аналогия асинхронной машины с трансформатором очевидна, так как частота ЭДС статора и ротора равна частоте питающей сети, в которую включен двигатель. Ток I2 в роторе создается электродвижущей силой,
индуцируемой в обмотке ротора, которая представляет собой замкнутую цепь, и поэтому I2 равен ЭДС, деленной на сопротивление цепи
роторной обмотки:
, (10.6)
где r2 — активное сопротивление ротора, x
– индуктивное сопротив-
L2
ление неподвижного ротора.
Электромагнитный момент, развиваемый ротором, определяется
магнитным потоком и током ротора:
69
, (10.7)
2
2
2
2
221
/
srr
srE
cM
2
2
2
2
2
2
1
/
srr
srU
cM
22
cos IcФM
s
0
1
s
кр
M
I
II
где c — коэффициент пропорциональности, учитывающий конструктивные особенности машины, Ψ2 — угол сдвига фаз между ЭДС и током ротора.
Вращающийся момент машины зависит от изменяющихся при
нагрузке Ф, I2, cosΨ2, но его можно представить в виде функции одной переменной, а именно скольжение s:
. (10.8)
При работе машины в обычных условиях ЭДС E1 статора приблизительно равна напряжению U1 сети и поэтому:
, (10.9)
и, следовательно, асинхронный двигатель очень чувствителен к понижению напряжения сети.
Из (10.9) следует, что при малых скольжениях вращающий момент двигателя растет примерно пропорционально скольжению. При
значительном увеличении скольжения момент начинает убывать, так
как знаменатель растет быстрее, чем числитель, и поэтому зависимость M(s) имеет максимум. Вид данного графика изображен на рисунке 10.2.
Рис. 10.2. Вид зависимости
вращающего момента двигателя от скольжения
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]