лабор_роботи

Номінальний і максимальний моменти визначають за

де P2н - номінальна потужність на валу двигуна, кВт.

Активна потужність , яка споживається трифазним

а коефіцієнт корисної дії η та коефіцієнт потужності cos φ визначаються за формулами:

де P2 - корисна потужність на валу двигуна;

U л U1 , I л I1 - відповідно лінійні напруга і струм в

обмотці статора.

Відношення пускового моменту Mп до номінального Mн

м M п M н

є важливою характеристикою асинхронних двигунів і становить від 0,8 до 2,0, а кратність пускового струму до номінального:

Iп 4 7 .

Трифазний асинхронний двигун з короткозамкнутим ротором характеризується наступними паспортними номінальними величинами: потужністю на валу P2н, лінійною напругою Uн, лінійним струмом Iн, типом з’єднання фаз статора, частотою змінного струму f1, частотою обертання ротора nн, коефіцієнтом потужності cos φн і коефіцієнтом корисної дії ηн.

21

Опис лабораторної установки

Об’єктом дослідження служить трифазний асинхронний двигун (АД) з короткозамкнутим ротором, який живиться від мережі змінного струму через автоматичний вимикач SF1. Схема дослідження трифазного асинхронного двигуна приведена на рисунку 2.3.

Рисунок 2.3 - Схема дослідження трифазного асинхронного двигуна з короткозамкнутим ротором

22

Значення лінійної напруги U1 вимірюють вольтметром PV1, лінійний струм I1 – амперметром PA1. Ватметром PW1 вимірюють активну потужність PPW1 однієї фази. Потужність, яку споживає асинхронний двигун від трифазної мережі:

P1=3PPW1, де PPW1 – показ ватметра.

Навантаження двигуна здійснюється методом гальмування ротора з допомогою генератора (Г) постійного струму. Корисна потужність на валу двигуна, яка споживається генератором, визначається за формулою:

P2= P1Г =U2I2/ηГ,

де U2 – напруга на затискачах якоря Я1, Я2 генератора (вольтметр PV2);

I2 – струм навантаження якоря генератора (амперметр

PA2);

ηГ – коефіцієнт корисної дії генератора (ηГ = 0,7).

Програма роботи

1 Зібрати схему приведену на рисунку 2.3. Для зміни напряму обертання ротора двигуна необхідно поміняти чергування фаз (будь-які дві фази поміняти місцями).

2 Дослідити двигун в неробочому режимі. Запустити двигун при розімкнутому колі збудження генератора (вимикач SF2 розімкнутий). Покази приладів записати в таблицю 2.1.

3 Дослідити двигун в режимі навантаження. Замкнути коло збудження генератора (вимикач SF2 замкнутий). Реостат RНАВ повністю введений, тобто опір його максимальний. З допомогою реостата RНАВ змінювати навантаження двигуна. Записати покази приладів в таблицю 2.1 для 6÷7 різних значень опору RНАВ.

23

Таблиця 2.1 – Результати досліджень і обчислень

Обробка результатів дослідів

1 Визначити кількість пар полюсів p, досліджуваного двигуна.

2 Розрахувати для всіх дослідів:

-момент на валу двигуна, M;

-корисну потужність, P2;

-коефіцієнт потужності, cos φ;

-ковзання, s;

-коефіцієнт корисної дії, η.

3Побудувати механічну характеристику двигуна n=f1(M)

або M=f2(s).

4Побудувати в одній координатній системі робочі характеристики трифазного асинхронного двигуна з короткозамкнутим ротором.

5Зробити висновки з проведеної роботи.

24

Контрольні запитання

1 Визначення асинхронного двигуна.

2 Будова асинхронного двигуна.

3 Принцип дії трифазного асинхронного двигуна з короткозамкнутим ротором.

4 Як змінити напрям обертання ротора трифазного асинхронного двигуна?

5 Як розрахувати номінальний момент асинхронного двигуна за його паспортними даними?

6 Як визначити максимальний (критичний) момент асинхронного двигуна.

7 Що називають перевантажувальною властивістю двигуна.

8 Що називають ковзанням асинхронного двигуна і як воно визначається?

9 Як визначити частоту струму в обмотці ротора?

10 Як визначити коефіцієнт корисної дії асинхронного двигуна?

11Яку залежність називають механічною характеристикою?

12Приведіть залежності, які відповідають робочим характеристикам асинхронного двигуна.

13Що використовують в якості навантаження трифазного асинхронного двигуна?

25

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №3

ДОСЛІДЖЕННЯ ГЕНЕРАТОРА ПОСТІЙНОГО СТРУМУ ПАРАЛЕЛЬНОГО ЗБУДЖЕННЯ

Мета роботи

1 Вивчити будову і принцип дії генератора постійного струму.

2Вибрати контрольно-вимірювальні прилади для проведення дослідів.

3Дослідити генератор постійного струму паралельного збудження в різних режимах роботи.

4За результатами дослідних даних побудувати характеристики: неробочого режиму, зовнішню, регулювальну.

5Визначити процентну зміну напруги генератора.

Основні теоретичні відомості

Електричні машини постійного струму можуть працювати як в режимі генератора, так і в режимі двигуна, тобто вони оборотні і за конструкцією не відрізняються між собою. В режимі генератора вони перетворюють механічну енергію, яка підводиться до валу від первинного двигуна, в електричну енергію постійного струму. В режимі двигуна здійснюють перетворення електричної енергії постійного струму в механічну енергію, яка знімається з валу. Генератори постійного струму використовуються для живлення різного роду пристроїв, які працюють на постійному струмі, в тому числі електричних двигунів постійного струму.

26

Машина постійного струму складається з нерухомої частини – станини і рухомої частини – якоря, який обертається. Станина – порожнинний стальний циліндр, в якому замикається магнітний потік збудження машини. На внутрішній поверхні станини кріпиться парна кількість головних полюсів, які набираються з тонких 0,25÷0,5 мм ізольованих між собою листів електротехнічної сталі. На головних полюсах розташовані котушки збудження. Обмотки котушок збудження з’єднані таким чином, щоб полярність полюсів чергувалася. Між головними полюсами в машинах постійного струму встановлюють додаткові полюси, які служать для зменшення реакції якоря та покращують умови комутації. Обмотки додаткових полюсів з’єднують послідовно з колом якоря так, щоб збуджене ними магнітне поле було зустрічним до магнітного поля якоря.

Якір складається з осердя, обмоток і колектора. Осердя – циліндр впресований на вал машини. Воно виготовлене з тонких, ізольованих між собою шаром спеціального лаку, листів електротехнічної сталі з пазами на зовнішній поверхні. В пазах розташовані обмотки, які під’єднані до колектора. Колектор – циліндр, який складається з мідних ізольованих між собою пластин і призначений для отримання постійної напруги на зовнішніх затискачах генератора.

За способом збудження генератори поділяють:

-з незалежним збудженням;

-із самозбудженням (генератори паралельного, послідовного та змішаного збуджень).

Принцип роботи генераторів постійного струму базується на законі електромагнітної індукції, тобто на явищі індукування ЕРС у провідниках, які рухаються в магнітному полі. Якщо обертати якір генератора в магнітному полі

27

залишкового магнетизму в його обмотках індукується невелика електрорушійна сила Е0. Оскільки обмотка збудження з’єднана паралельно з обмоткою якоря, то в ній виникає струм збудження від залишкової ЕРС. Цей струм підсилює магнітний потік полюсів і тому ЕРС якоря буде зростати, що в свою чергу призводить до збільшення струму збудження. Збуджений генератор буде створювати змінну ЕРС, яка з допомогою колектора і мідно-графітних щіток перетворюється в постійну:

E 60pn Na Ф С Фn,

де р – кількість пар полюсів;

n – частота обертання якоря, хв-1; N – кількість провідників якоря;

а – кількість паралельних віток обмоток якоря; Ф – магнітний потік одного полюса;

C – постійний конструктивний коефіцієнт, який дорівнює:

C 60pNa .

Якщо генератор не збуджується, необхідно змінити напрям струму в обмотці збудження. Самозбудження генератора може не відбутися і з інших причин, а саме: через відсутність залишкової намагніченості головних полюсів; обриву кола збудження; підвищеного опору кола збудження; забруднення колектора; неправильного розташування щіток на колекторі та через недостатню частоту обертання якоря.

Під реакцією якоря розуміють явище дії магнітного поля якоря на магнітне поле головних полюсів. В неробочому режимі генератора магнітне поле створюється тільки

28

головними полюсами. При роботі генератора з навантаженням поле якоря накладається на поле полюсів і створюється результуюче поле.

При навантаженні генератора з паралельним збудженням напруга змінюється в залежності від струму навантаження Iнав. Це відбувається внаслідок спадів напруг в обмотці якоря та перехідному контакті щіток і тому напруга генератора зменшується. Струм збудження Iз, при сталому опорі кола збудження, пропорційний до напруги на щітках якоря. Тому із зменшенням напруги на якорі струм збудження також зменшується, що призводить до зменшення магнітного потоку Ф. Це в свою чергу викликає додаткове зменшення ЕРС і напруги на затискачах генератора, яка визначається за формулою:

U=E - IяRя,

де Iя – струм в обмотках якоря;

Rя – опір обмоток якоря.

Струм Iз генератора постійного струму паралельного

де Rз – опір паралельної обмотки збудження;

Rр – опір регулюючого реостата, який ввімкнений послідовно до обмотки збудження.

Залежність E=f1(Iз) при постійній частоті обертання якоря і при відсутності навантаження генератора (неробочий режим), називається характеристикою неробочого режиму (рисунок 3.1).

29

E

E=f1(Iз) при Iя=0; n=const

Eмакс

0

Рисунок 3.1 – Характеристика неробочого режиму генератора

Магнітне коло машини має залишковий магнітний потік (приблизно 2÷3% від номінального). При обертанні якоря в полі залишкового потоку в ньому індукується незначна ЕРС Е0, яка викликає струм в обмотці збудження.

Залежність U=f2(Iя) називається зовнішньою характеристикою генератора (рисунок 3.2), яку отримують при незмінному опорі кола збудження та сталій частоті обертання якоря. Струм якоря Iя визначається як сума струму обмотки збудження Iз і струму навантаження Iнав.

30