Асинхронные двигатели лаба2
.docxМинистерство образования и науки Российской Федерации
Тольяттинский государственный университет
Кафедра «Электрооборудование автомобилей и электромеханика»
Лабораторная работа № 2
«ИССЛЕДОВАНИЕ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ»
Выполнил: Воробьева Д.В.
Гааг А.С.
Горбатюк Ю.А.
Группа: УКб-1201.
Проверил: Петунин Ю.П.
Тольятти, 2014.
Цель работы:
Достичь глубокого знания характеристик асинхронного двигателя с фазным ротором в различных режимах его работы, приобрести навыки экспериментального их определения.
Задачи работы:
Изучить методику экспериментального определения характеристик асинхронного трехфазного двигателя с фазным ротором и методику построения круговой диаграммы по опытам холостого хода и короткого замыкания.
Программа работы:
1. Выполнить задания - тесты по теме занятия.
2. Изучить электрическую схему лабораторного стенда, определить исходное положение реостатов, переключателей, тумблеров.
3. Снять характеристики холостого хода
,
,
.
4. Снять характеристики короткого замыкания
,
,
.
5. Снять рабочие характеристики
,
,
,
,
.
6. Построить по опытным данным холостого хода и короткого замыкания круговую диаграмму.
Описание установки.
Лабораторный стенд для исследования характеристик трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором помимо собственно двигателя и нагрузочного устройства - электромагнитного тормоза содержит: выключатель питания и пускатель, преобразователь напряжения для регулирования подаваемого к двигателю напряжения, реостат, подключаемый к цепи ротора, а также регулятор тока возбуждения электромагнитного тормоза для изменения нагрузки двигателя. Кроме того, стенд имеет приборы для измерения питающего напряжения, фазных токов, потребляемой мощности, частоты вращения и момента на валу машины.
Рисунок 1 - Схема лабораторного стенда
Опыт холостого хода.
Режим, при котором к обмотке статора подводится напряжение сети, обмотка ротора замкнута, а на валу двигателя отсутствует механическая нагрузка, называется холостым ходом.В этом случае число оборотов ротора практически равно числу оборотов магнитного поля статора.
В
режиме холостого хода снимаются
зависимости 
;
;
.
Для этого напряжение, подведенное к
статору двигателя с помощью индукционного
регулятора (ИР). По мере разгона двигателя
ступени пускового реостата постепенно
выводят, и по окончании пуска, когда
частота вращения ротора близка к
синхронной
,
реостат должен быть полностью выведен
.
После
окончания процесса пуска регулятором
напряжения (РН) устанавливают напряжение
и снимают первые показания приборов.
Последующие показания приборов снимают
при постепенном понижении напряжения
U1
до величины U1=0,3
UН.
Показания приборов записывают (табл.1).
Целесообразно сделать не менее 8 замеров.
Коэффициент
мощности при холостом замыкании:
,
Мощность, потребляемая двигателем при холостом ходе, приходящаяся на три фазы:
.
Здесь α1, α2, α3 – показания ваттметра в делениях; Сw – цена деления ваттметра;
– реактивная
составляющая тока холостого хода, А;
Таблица 1.
|
№ n/n |
U0, В |
I0, А |
P0, Вт |
cosφ0
|
Iоμ, А |
sinφ0
|
|
1 |
139 |
1,86 |
60 |
0,134 |
1,84 |
0,991 |
|
2 |
94,3 |
1,64 |
45 |
0,168 |
1,62 |
0,986 |
|
3 |
78,7 |
1,34 |
36 |
0,197 |
1,31 |
0,980 |
|
4 |
64,3 |
1,16 |
29 |
0,224 |
1,13 |
0,975 |
|
5 |
48,7 |
1,01 |
24 |
0,282 |
0,97 |
0,959 |
Опыт короткого замыкания.
При
опыте короткого замыкания ротор двигателя
замыкается накоротко и затормаживается.
К обмотке статора подводится пониженное
напряжение, чтобы ток в статоре не
превышал (1,1
1,2)Iн.
При проведении опыта короткого замыкания вначале напряжение индукционного регулятора устанавливают на минимум, затем, путем постепенного увеличения подведенного к двигателю напряжения, увеличивают его ток до Iк = 1,2 Iн и снимают показания приборов.
Мощность короткого замыкания Pк с увеличением напряжения возрастает в квадратичной зависимости, так как потери в обмотках изменяются пропорционально квадрату тока.
Из-за
насыщения зубцов полями рассеяния
индуктивное сопротивление короткого
замыкания xк несколько
уменьшается с увеличением тока, поэтому
зависимость Iк =
f(U1)
немного отклоняется от прямолинейной,
а зависимость
значительно
возрастает.
На основе измерений вычисляются следующии параметры:
Коэффициент
мощности при коротком замыкании:
;
Мощность,
потребляемая двигателем:
.
Таблица 2.
|
№ n/n |
U, B |
Iк, А |
α1, дел. |
α2, дел. |
α3, дел. |
Рк, Вт |
|
|
1 |
60 |
6 |
250 |
250 |
250 |
750 |
0,120 |
|
2 |
57,7 |
5,5 |
220 |
220 |
220 |
660 |
0,120 |
|
3 |
52,7 |
5 |
180 |
180 |
180 |
540 |
0,118 |
|
4 |
48,7 |
4,5 |
140 |
140 |
140 |
420 |
0,110 |
|
5 |
43,7 |
4 |
100 |
100 |
100 |
300 |
0,099 |
Экспериментальное определение рабочих характеристик.
Рабочие
характеристики представляют собой
зависимости подводимой мощности Р1
, частоты вращения n,
электромагнитного вращающего момента
МЭМ,
коэффициента мощности
и КПД от полезного мощности на валу Р2
при номинальном напряжении и частоте
питающей сети, т.е.
,
,
,
,
при U=UH
и
.
При проведении опыта ток I1 в обмотке статора двигателя должен изменяться в пределах от I0 до I1=1,2IH таким образом, чтобы получилось 5…6 точек рабочих характеристик. Нагрузкой для двигателя является генератор постоянного тока.
Скольжение S при нагрузке определяется с помощью магнитоэлектрического амперметра, включенного в цепь ротора. Для чего при каждом значении тока нагрузки определяют число полных колебаний N стрелки амперметра за фиксированное время t.
Для каждого значения нагрузочного тока необходимо определить средний фазный ток двигателя I1 по формуле
,
А;
Мощность, потребляемая
двигателем:
Коэффициент
мощности
.
Потери
в обмотке статора
,
Вт.
Частота
тока в роторе
,
Гц.
Скольжение
двигателя
,
где
– частота питающей сети, Гц.
Частота
вращения поля
,
об/мин, где р – число пар полюсов
двигателя.
Частота
вращения ротора
,
об/мин.
Электромагнитный
вращающий момент
,
кГм.
Полезная
мощность двигателя
,
Вт.
КПД
двигателя
.
Таблица 3.
|
№ n/n |
IA, А |
IB, А |
IC, А |
PA, Вт |
PB, Вт |
PC, Вт |
PΣ, Вт |
N кол. |
t, с |
n,об/мин |
Ua, В |
Ia, А |
|
1 |
2,6 |
2,5 |
2,7 |
80 |
70 |
80 |
230 |
19 |
15 |
970 |
160 |
0 |
|
2 |
2,6 |
2,6 |
2,7 |
100 |
90 |
100 |
290 |
28 |
15 |
960 |
150 |
0,5 |
|
3 |
2,7 |
2,6 |
2,8 |
120 |
120 |
110 |
350 |
34 |
15 |
950 |
145 |
0,9 |
|
4 |
2,8 |
2,7 |
2,9 |
140 |
130 |
130 |
400 |
44 |
15 |
940 |
140 |
1,4 |
|
5 |
2,8 |
2,9 |
3,0 |
160 |
160 |
170 |
490 |
54 |
15 |
930 |
135 |
1,7 |
Таблица 4.
|
№ n/n |
I1, A |
P2д, Вт |
cosφ |
η |
M2М, кГм |
S |
P2, Вт |
|
1 |
2,6 |
0 |
0,23 |
0 |
0 |
0,03 |
0 |
|
2 |
2,6 |
93 |
0,29 |
0,32 |
0,09 |
0,04 |
75 |
|
3 |
2,7 |
165 |
0,34 |
0,47 |
0,16 |
0,05 |
131 |
|
4 |
2,8 |
244 |
0,38 |
0,61 |
0,24 |
0,06 |
196 |
|
5 |
2,9 |
289 |
0,44 |
0,59 |
0,28 |
0,07 |
230 |
Вывод.
В
ходе данной лабораторной работы было
изучено устройство и принцип действия
трехфазного асинхронного двигателя с
короткозамкнутым ротором, испытан
асинхронный двигатель в режиме холостого
хода, а также испытан асинхронный
двигатель в режиме нагрузки с помощью
электромагнитного тормоза. Экспериментально
определены механическая характеристика
,
зависимость механического момента на
валу двигателя от скольжения
,
рабочие характеристики асинхронного
двигателя
,
,
,
.
По итогам выполненной работы выявлено,
что с увеличением нагрузки на ротор
повышается потребление энергии из сети,
число оборотов на валу двигателя
незначительно уменьшается. Напряжение,
которое подается на вход, а также сила
тока не меняется с увеличением нагрузки.
Список использованной литературы:
1. Вольдек, А.И. Электрические машины: учебник: 3-е издание / А.И. Вольдек - Л.: Энергия, 1978. - 832с.