электротехника

представляющий собой электромагнит прямоходового или клапанного типа с магнитопроводом М из тонких листов электротехнической стали, изолированных друг от друга и стянутых шпильками Ш, расклепанными на торцах. Включение катушки К на номинальное напряжение приводит к срабатыванию контактора, в результате чего якорь Я притягивается к полюсам магнитопровода, где укреплены короткозамкнутые витки В, каждый из которых охватывает часть своего полюса и способствует устранению вибрации якоря. Амортизационные пружины П снижают силу удара якоря, вследствие чего расклепывание поверхностей полюсов магнитопровода уменьшается.

Притяжение якоря приводит к соединению мостиковыми контактами главных замыкающих контактов с зажимами Л1 и С1, Л2 и С2, Л3 и СЗ и блокировочных замыкающих контактов с зажимами 1 и 2,5 и 6, а также к размыканию мостиковыми контактами блокировочных размыкающих контактов с зажимами 3 и 4,7 и 8.

При разрыве цепи катушки подвижная система контактора под действием силы тяжести возвращается в исходное положение, а все контакты — в прежнее коммутационное состояние.

Главные контакты предназначены для коммутации силовой цепи и рассчитаны на определенный номинальный ток, зависящий от величины контактора.

Блокировочные контакты рассчитаны на небольшой ток и используются в цепях управления, блокировки и сигнализации. Они отличаются от главных контактов меньшими размерами. В контакторах на малый номинальный ток размеры главных и блокировочных контактов могут быть одинаковы.

Работа контактора протекает удовлетворительно при напряжении на зажимах катушки U= (0,85 .. 1,1) Uном .Длительное повышение напряжения свыше 1,1Uном нежелательно из-за опасного перегрева катушки. Снижение напряжении ниже 0,85Uном нежелательно, т.к. оно уменьшает силу, удерживающую якорь, что при некотором назначении напряжения — напряжении отпадания — приводит к отрыву якоря от полюсов магнитопровода и размыканию силовой цепи.

Автоматическое выключение контактора при значительном снижении или полном исчезновении напряжения в питающей сети обеспечивает защиту по минимальному напряжению.

Протекание тока по обмоткам двигателя, больше чем номинальный (перегрузка двигателя), приводит к дополнительному старению изоляции. Каждые дополнительные 8 градусов сверх номинальной температуры нагрева в 2 раза ускоряют физические и химические процессы старения изоляции. Поэтому, чем больше перегрузка, тем кратковременное она допустима.

Для защиты двигателя от недопустимого перегрева, вызванного длительной перегрузкой (1,2 – 1,3)Iном, применяются тепловые реле.

48

21

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗВЕТВЛЕННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

1.Проверка первого закона Кирхгофа для цепи переменного тока. Исследование явления резонанса токов.

2.Ознакомление с методами повышения коэффициента мощности электрических установок.

3.Развитие практических навыков измерения токов, напряжений, мощности в цепях переменного тока и построения векторных диаграмм.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1.Ознакомиться с универсальным лабораторным стендом; подобрать необходимые измерительные приборы; согласовать с преподавателем возможность их использования для выполнения данной лабораторной работы.

2.Записать технические характеристики приборов в протокол испытания.

3.Убедиться, что стрелки всех измерительных приборов находятся точно на нулевых отметках шкал приборов; при необходимости подкорректировать их положение.

4.Собрать электрическую цепь в соответствии со схемой и пригласить преподавателя для проверки правильности ее сборки.

5.Измерить параметры цепи, содержащей только индуктивную катушку и занести их в протокол испытаний (табл. 1).

Таблица 1.

6. Измерить параметры цепи, содержащей индуктивную катушку и заданное количество ламп накаливания. Результаты измерений занести в протокол испытаний (табл. 2).

22

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1.Изучить устройство нереверсивного и реверсивного магнитных пускателей.

2.Приобрести практические навыки в сборке, проверке и чтении простейших схем контакторного управления пуском и реверсом асинхронного электродвигателя.

3.Ознакомиться с действием пулевой защиты.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ а) Аппараты управления

Электрическим приводом называется устройство, предназначенное для приведения в движение исполнительного механизма и состоящее из электрического двигателя, аппаратуры управления, защиты и механической передачи, необходимом для осуществления связи двигателя с рабочей машиной.

Впроцессе работы электропривода необходимо включать и выключать двигатель, изменять скорость вращения и ее направление (реверсирование), осуществлять торможение и т.п., т.e. осуществлять управление электроприводом.

Управление электроприводом производится с помощью аппаратов ручного (неавтоматического) и автоматического управления. К первым, действие которых зависит только от воли оператора, от носятся выключатели и переключатели, пусковые и регулирующие реостаты, командоконтролеры, кнопочные и пакетные выключатели и т.д. Ко вторым, управляемым дистанционно или действующим автоматически в зависимости от режима работы электрической цепи или машины, либо от изменения параметров технологического процесса, относятся плавкие предохранители, защитные реле, реле управления, контакторы, магнитные пускатели, автоматы, бесконтактные логические элементы.

Внастоящее время наибольшее распространение получили аппараты дистанционного или автоматического управления, представляющие собой электромагнитные устройства, подвижные контакты которых замыкаются под действием силы тяги электромагнита.

Автоматическое управление трехфазными асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором обычно осуществляется с помощью магнитных пускателей.

Магнитный пускатель представляет собой комплектное устройство управления, состоящее из электромагнитного контактора, тепловых реле и кнопок управления. Основной частью магнитного пускателя является трехполюсный электромагнитный контактор переменного тока,

47

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №26

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 31

ИЗУЧЕНИЕ СХЕМ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ

46

Таблица 2

7. Измерить параметры разветвлѐнной цепи с R, L и С при заданном количестве ламп накаливания и различных значениях ѐмкости батареи конденсаторов. Результаты измерений занести в протокол испытаний

(табл.3.).

Таблица 3.

8.Отключить установку.

9.Предъявить преподавателю на проверку протокол испытаний.

10.Обработать полученные данные и составить отчѐт.

ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ И СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЁТА

1.Определить расчѐтные параметры элементов цепи в соответствии с таблицами 1, 2, 3, используя формулы, приведенные в таблице. 5.

2.Провести анализ экспериментальных и расчѐтных данных и определить три характерных режима работы исследуемой

разветвлѐнной цепи: режим недокомпенсации (BL > BС) режим полной компенсации, соответствующий резонансу токов (BL=ВC);

23

режим перекомпенсации (BL<BС ). Отметить эти режимы в таблице 3. 3. Построить в масштабе три векторных диаграммы токов,

отражающих вышеуказанные три режима работы цепи. Проверить с помощью векторной диаграммы (графически) выполнение первого закона Кирхгофа для разветвлѐнной цепи синусоидального тока,

4. Используя данные таблицы 3, построить на одном рисунке в достаточно крупном масштабе зависимости:

I=f(C); IR=f(C); IL=f(C); IC=f(C); cosφ= f(C);

Отметить на рисунке режимы недокомпенсации, резонанса токов и перекомпенсации.

5.Сопоставить расчѐтное значение ѐмкости с результатами эксперимента (табл. 3). Сделать соответствующий вывод.

6.Провести анализ полученных графических зависимостей и векторных диаграмм и сделать письменные выводы, поясняющие влияние ѐмкости на общий ток и другие параметры разветвлѐнной цепи.

7.Объяснить с помощью векторных диаграмм, графиков и формул практическую возможность повышения коэффициента мощности электроустановки путѐм параллельного включения батареи конденсаторов.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Цель и методика выполнения работы.

2.Законы Ома и Кирхгофа для разветвлѐнных цепей переменного тока, содержащих резисторы, индуктивные катушки и конденсаторы.

3.Построение векторных диаграмм для разветвлѐнных электрических цепей.

4.Треугольники проводимостей и мощностей.

5.Активная, реактивная и полная проводимости.

6.Формулы активной, реактивной и полной мощности. Единицы измерения мощностей.

7.Резонанс токов. Условия возникновения резонанса токов. Каковы особенности этого явления? Практическое использование.

8.Коэффициент мощности; причины снижения и методы повышения коэффициента мощности.

9.Технико-экономическое значение коэффициента мощности.

24

М = 9550 *P2/n , Н-м,

где P2 – мощность в кВт.

п — частота вращения двигателя, 1/мин.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Методика выполнения работы.

2.Назначение оборудования и аппаратуры, используемой в работе.

3.Устройство и принцип действия двигателей постоянного тока.

4.Преимущества и недостатки двигателей постоянного тока.

5.Классификация двигателей постоянного тока по возбуждению, их практическое применение.

6.Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока.

7Вращающий момент двигателей постоянного тока.

8Рабочие и механические характеристики двигателей постоянного

тока.

9Пуск двигателей постоянного тока.

10Что такое «разнос» электродвигателя? Когда он может наступить?

45

10.Составить отчет требуемой формы по выполненной работе, в котором отразить следующие графические зависимости:

а) по данным табл. 1 построить на одном рисунке рабочие характеристики двигателя

n = f(P2); M = f(P2); η = f(P2) при U = const и Iв= const;

б) по данным табл. 1 и 2 построить на одном рисунке естественную и искусственную механические характеристики двигателя

n = f(M) при U = const и Rp = 0; n = f(M) при U=const, (Rя+Rр)=const;

в) по данным табл. 3 построить регулировочную характеристику двигателя

n=f(Iв) при U=const;

г) по данным табл. 4 построить регулировочную характеристику двигателя

Iя=f(Iя) при U=const, n=const и Rp=0

д) объяснить письменно причины изменения всех величин, изображенных на графиках.

ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

Расчет величин в табл. 1 и 2 производится по следующим формулам:

1. Ток, потребляемый двигателем из сети

I=Iя+Iв

где Iя – ток якоря двигателя;

Iв – ток возбуждения двигателя.

η, если генератор и двигатель однотипны и имеют одинаковую

мощность).

5. Полезная мощность на валу двигателя

P2 = P1-η.

6. Полезный момент на валу двигателя

44

Таблица 5.

25

26

8. Снять регулировочную характеристику n = f(Iв) при U=const, M=M0,

(где Mo – вращающий момент двигателя в режиме холостого

хода).

Для этого произвести пуск двигателя без нагрузки. Добавочный реостат в цепи якоря РР должен быть выведен – Rp=0. Убедиться в том, что реостат РВ в цепи возбуждения тоже полностью выведен, то есть ток возбуждения имеет максимальное значение. Далее, уменьшая ток возбуждения через равные промежутки шкалы миллиамперметра путем введения реостата РВ, снять зависимость n=f(Iв). Опытные данные занести в таблицу 3.

Таблица 3 Регулировочная характеристика двигателя

9. Снять регулировочную характеристику Iв=f(Iя) при U= const, n=const и Rp=0.

Для этого:

а) пустить двигатель в ход без нагрузки и записать показания всех приборов в таблицу 4;

б) нагружать двигатель при помощи генератора постоянного тока, включая выключатели S1..S6. Для каждой нагрузки посредством реостата РВ уменьшать ток возбуждения таким образом, чтобы восстанавливалась начальная частота вращения, с которой двигатель вращался без нагрузки. Показания приборов записать в табл. 4.

Таблица 4 Регулировочная характеристика двигателя

где Rр – сопротивление регулировочного реостата РР в цепи якоря;

а) естественная механическая характеристика двигателя строится по данным табл.1;

б) для снятия искусственной механической характеристики необходимо в цепь якоря двигателя ввести добавочный реостат РР, нагружать двигатель, включая выключатели S 1 . . S6, и записать показания приборов в табл. 2.

Таблица 2 Искусственная механическая характеристика двигателя

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7

ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПИ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА С ПРИЕМНИКАМИ, СОЕДИНЕННЫМИ ЗВЕЗДОЙ ПРИ ОДНОРОДНОЙ (АКТИВНОЙ) НАГРУЗКЕ ФАЗ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

-исследование особенностей распределения напряжений и токов при соединении приемников звездой;

-исследование особенностей распределения напряжений и токов при симметричной и несимметричной активных нагрузках фаз, а также в аварийных случаях;

-выяснение роли и назначения нулевого провода;

-развитие практических навыков измерения мощности трехфазного тока, определения соотношения между фазными и линейными значениями токов, напряжений, построения векторных диаграмм.

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Установка состоит из универсального стенда, на котором размещены измерительные приборы, автоматический включатель, измерительный комплект К-505. В качестве источника питания используется сеть промышленной частоты 50Гц, 220В с введенной нейтралью (нулевая точка 0). Нагрузкой служит ламповый реостат. Лампы соединены между собой параллельно. Каждый ряд имеет свою пару зажимов (а - х, b - у, с - z ) для подключения к сети. Три ряда ламп являются тремя отдельными фазами трехфазной нагрузки. Пятипозиционные переключатели S1, S2, S3, установленные на панели лампового реостата, позволяют установить равномерную или неравномерную активную трехфазную нагрузку.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1.Ознакомиться с установкой и подобрать измерительные приборы

всоответствии со схемой. Записать их технические данные.

2.Собрать схему соединения приемников энергии «звездой» и пригласить преподавателя для ее проверки.

3.Получить индивидуальное задание у преподавателя.

4.Исследовать трехпроводную систему трехфазного тока при соединении «звездой» в следующих случаях:

27

а) симметричная нагрузка фаз. Создать равномерную нагрузку по фазам (Ra = Rb — Rc), изменяя в ламповых реостатах число включенных ламп. Показания приборов записать в таблицу 1. Значение фазного тока, фазного напряжения и мощности (в каждой фазе) определять, устанавливая переключатель фаз на панели прибора К-505 на соответствующую фазу А, В, С;

б) несимметричная нагрузка фаз. Установить неодинаковые сопротивления трех фаз (Ra ≠ Rb≠ Rc), изменяя число включенных ламп. Показания приборов записать в таблицу 1;

в) обрыв фазы. При разных сопротивлениях в двух фазах, установить сопротивление третьей фазы равным бесконечности путем выключения всех ламп в этой фазе. Показания записать в таблицу 1;

г) короткое замыкание одной фазы нагрузки. Восстановить симметричную нагрузку трехфазной системы (Ra= Rb= Rc). Отключить установку и установить сопротивление одной фазы равным нулю, замкнув накоротко начало и конец лампового реостата этой фазы (по указанию преподавателя). Включить установку и записать показания приборов в таблицу 1;

5. Исследовать четырехпроводную систему трехфазного тока в следующих случаях:

а) Симметричная нагрузка. Изменяя число включенных ламп в ламповых реостатах каждой фазы установить симметричную нагрузку четырехпрводной системы (Ra= Rb= Rc), т.е. Ia=Ib=Ic. Показания всех приборов записать в таблицу 2.

б) Несимметричная нагрузка. Изменяя число включенных ламп в ламповых реостатах каждой фазы установить несимметричную нагрузку четырехпрводной системы (Ra ≠ Rb≠ Rc), т.е Ia≠Ib≠Ic. Показания всех приборов записать в таблицу 2.

в) Обрыв фазы. Не изменяя сопротивления двух фаз, установить сопротивления третьей фазы равным бесконечности путем выключения всех ламп в этой фазе. Показания приборов записать в таблицу 2.

ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

1. Активная мощность отдельных фаз

Pa=Ua Ia cosφa; Pb=Ub Ib cosφb; Pc=Uc Ic cosφc; φ=0; cosφ=1

2.Суммарная мощность трехфазной нагрузки

P= Pa+ Pb+ Pc

3.Проводимость фаз

28

определяется по формуле

Iя=(U-E)/(Rя+Rпр)

где Rпр – сопротивление пускового реостата ПР.

С увеличением частоты вращения двигателя пусковой реостат ПР постепенно выводится. Пуск заканчивается полным выключением сопротивления пускового реостата. Оставлять пусковой реостат невьведенным хоти бы частично недопустимо, так как он рассчитай на непродолжительное включение и при длительной нагрузке может перегореть.

3. В лабораторной работе применяется схема пуска при понижении U (автотрансформаторный пуск).

СОДЕРЖАНИЕ И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1.Ознакомиться с устройством и принципом действия испытуемого двигателя, используя для этого макет двигателя в разрезе. Записать его паспортные данные, указанные на заводском щитке.

2.Подобрать измерительные приборы и аппараты в соответствии

сноминальными данными машины и схемой установки. Записать технические данные приборов.

3.Собрать схему лабораторной установки (рис. б) и дать проверить ее преподавателю.

4.Вывести полностью добавочный регулировочный реостат РР в цепи якоря двигателя.

5.Пустить двигатель в ход без нагрузки с помощью автотрансформатора.

6.Снять рабочие характеристики двигателя:

n = f(P2); M =f(P2); η=f(P2); при U=const и Iв=const,

где п – частота вращения двигателя; М – вращающий момент на валу двигателя; η – КПД двигателя.

Для этого:

а) пустить двигатель в ход без нагрузки; б) показания всех приборов записать в табл. 1

41

ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПАРАЛЛЕЛЬНОГО (ШУНТОВОГО) ВОЗБУЖДЕНИЯ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1.Изучение устройства и принципа действия двигателей постоянного тока;

2.ознакомление с методами пуска, регулирования частоты вращения и реверсирования двигателей;

3.исследование свойств двигателей путем снятия, построения

ианализа рабочих и механических характеристик двигателей;

4.развитие навыков чтения электрических схем.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Пуск двигателя постоянного тока

1.Прямой пуск

Ток в обмотке якоря при работе двигателя равен

Iя=(U-E)/Rя

При пуске двигателя в первый момент частота вращения якоря n равна нулю, и э.д.с., индуктируемая в якоре, также равна нулю. Если двигатель включить в сеть без добавочного сопротивления в цепи якоря, то пусковой ток будет равен

Iя=U/Rя

А так как сопротивление якоря обычно невелико, то пусковой ток будет очень большим и может значительно превышать номинальный ток, что очень опасно для двигателя.

2. Пуск с пусковым реостатом.

Для уменьшения пускового тока в цепь якоря включают пусковой реостат ПР, сопротивление которого должно быть таким, чтобы ток двигателя не превышал (1,5÷2) Iном.

Величина тока в якоре по мере разгона двигателя будет уменьшаться за счет возникновения противо э.д.с. Ток в якоре в период разгона

40

Ya=Ỉa/Ủa Yb=Ỉb/Ủb; Yc=Ỉc/Ủc;

4. Напряжение смещения нейтрали

ỦnN=(ỦAYa + ỦBYb + ỦCYc)/(Ya+Yb+Yc)

СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЕТА

Составить отчет, в котором необходимо:

1.Построить для случаев 1..7 (таблица 1 и 2) векторные диаграммы токов и напряжений.

2.Сделать письменное заключение о необходимости нулевого провода и

оперераспределении напряжений при отсутствии нулевого провода, используя векторные диаграммы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Методика работы.

2.Аппаратура и приборы, используемые в работе.

3.Что такое четырех- и трехпроводные системы?

4.Какие напряжения называются фазными и линейными?

5.Каковы соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами при соединении «звездой»?

6.Можно ли ставить предохранитель в нейтральном проводе? Что называется симметричными и несимметричными приемниками?

7.Какова зависимость между линейными и фазными напряжениями при несимметричной нагрузке фаз в четырехпроводной системе?

8.Что называется активной, реактивной и полной мощностями?

9.Какими формулами выражается полная, активная и реактивная мощность трехфазной цепи?

10.Между какими проводами надо включить электрическую лампочку на напряжение 220В в сеть трехфазного тока с линейным напряжением 380 В?

11.Построение векторных диаграмм для симметричной и несимметричной нагрузки при соединении приемников «звездой».

12.Что называется однородной и равномерной нагрузками?

29