Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

ЛР Электрические машины

.pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
03.03.2016
Размер:
1.72 Mб
Скачать

11

10

Рис. 3.1

дой» или «треугольником». Начала фаз С1, С2, С3

подключают к трем фазам А, В, С питающей сети. Ротор состоит из вала 9, на котором закреплен

шихтованный сердечник 6. В пазах 7, с внешней сто- роны сердечника, размещена обмотка ротора 8. Обмотка короткозамкнутого ротора состоит из мед-

 

ных или

алюминиевых

А

стержней 8, замкнутых

В

накоротко

на торцах

С

Q

двумя кольцами 13 (рис.

С1 С2 С3

3.2).

 

С1, С2, С3 - нача-

ла фаз; С4, С5, С6 - концы фаз. Вы- воды фаз соеди- нены с зажимами, размещенными на панели в коробке выводов 12 двига-

теля.

Фазные об- мотки могут быть соединены «звез-

13

13

8

Рис. 3.2

 

статор

Условное обозначение асинхронного двигате-

 

ля с короткозамкнутым ротором при соединении

 

 

С4 С5 С6

 

обмоток статора «звездой» приведено на рис 3.3.

 

 

Назначение статора - создание в воздушном

 

ротор

зазоре вращающегося магнитного поля. Магнитное

 

поле статора создается его обмоткой распределен-

 

 

Рис. 3.3

 

ной вдоль внутренней окружности статора. На-

 

 

правление вращения магнитного поля определяет-

ся последовательностью фаз А→ В→ С трехфазной системы переменного тока, питающей обмотку статора.

Cкорость вращения магнитного поля называется синхронной скоростью вращающегося поля n0.

Принцип действия АД

Вращающееся магнитное поле, создаваемое в машине токами обмотки ста- тора, пересекает проводники обмотки ротора и индуктирует в них ЭДС. Под действием ЭДС в замкнутой обмотке ротора возникает ток. В результате взаи- модействия тока в проводниках обмотки ротора и вращающегося магнитного поля возникают электромагнитные силы, создающие вращающий электромаг- нитный момент М. Ротор начинает вращаться в том же направлении, что и поле (если момент сопротивления Мс не превышает начального пускового момента Мпуск на валу АД Мс < Mпуск). Установившаяся скорость вращения ротора n бу-

- 10 -

дет достигнута при равенстве М= Mc. Она меньше скорости вращения поля n0, то есть ротор вращается асинхронно с полем.

Изменение последовательности фаз трехфазной системы переменного тока в обмотке статора меняет направление вращения магнитного поля и направле- ние вращения ротора. Таким образом, для реверсирования асинхронного двига- теля надо поменять местами соединения двух выводов статора с сетью. Напри- мер, зажим статора С3, соединенный первоначально с фазой С сети, присоеди- нить к фазе В и наоборот, зажим С2 – к С.

Зависимости скорости двигателя от нагрузки на валу n=f(M) и от тока ста- тора n=f(I1) носят название соответственно механической (рис. 3.4,а) и элек-

тромеханической характеристики (рис. 3.4,б).

Максимум вращающего момента разделяет кривую вращающего момента на устойчивую часть, расположенную между n0 и n кр и неустойчивую часть,

заключенную между nкр и n=0, где nкр критическая скорость, соответствую- щая максимальному моменту. Так как максимальный вращающий момент явля- ется границей между устойчивым и неустойчивым режимами работы двигателя,

он называется опрокидывающим моментом

n

 

 

n

 

 

 

 

 

 

n0

 

 

n0

 

 

 

 

 

 

nном

 

 

n

 

 

 

 

 

 

n

 

 

ном

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

M

M

0

 

 

 

 

 

I1

M

M

I

10

I

 

I

1пуск

 

1ном

ном

пуск

max

 

 

 

 

а)

 

 

Рис. 3.4

 

 

 

 

б)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На устойчивой части характеристики изменения нагрузки вызывают лишь небольшое изменение скорости вращения: если двигатель нагружаем меньше, его скорость растет, если двигатель нагружаем больше, его скорость снижается.

Когда нагрузка превосходит максимальный момент Мmах двигатель оказы- вается в области неустойчивого режима и останавливается. Он потребляет ток, способный его повредить I1пуск= (5...7)I1ном, если защитные аппараты не отклю- чат питание.

В режиме холостого хода АД потребляет реактивный намагничивающий ток I10 - ток идеального холостого хода, поддерживающий переменное магнит- ное поле двигателя.

- 11 -

Лабораторна робота № 7 ДОСЛІДЖЕННЯ ТРИФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА.

Мета роботи - ознайомлення з конструкцією і принципом дії трифазного трансформатора; визначення коефіцієнтів трансформації з різними схемами зєднання фаз; дослідження роботи трансформатора при навантаженні.

Лабораторна робота складається з двох частин:

-домашньої підготовки;

-аудиторної роботи.

ДОМАШНЯ ПІДГОТОВКА:

а) ознайомитись з теоретичним матеріалом за поданою темою. Можна ви- вчити ці питання за будь - яким підручником;

б) вивчити ці вказівки; в) підготувати бланк звіту про дану роботу;

г) накреслити на рис.2, 4, 5 відсутні схеми зєднання фаз первинної і вто- ринної обмоток трансформатора: Y/Y, /, /Y на рис.2, 4, 5.

АУДИТОРНА РОБОТА ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

1. Ознайомлення з конструкцією і паспортними даними трансформа- тора.

- ознайомитись з конструкцією трансформатора на макеті; знайти всі еле- менти; звернути увагу на кількість витків і перетин проводів обмоток вищої (ВН) і нижчої (НН) напруги.

- записати у бланк звіту паспортні дані трансформатора, що досліджується.

2. Дослідження схем зєднання фаз трансформатора в режимі неробо- чого ходу

При дослідженні трансформатора обмотка ВН використовується в якості первинної обмотки. Обмотка НН вторинної обмотки.

За допомогою вольтметра треба провести вимірювання лінійних і фазних напруг первинної і вторинної обмоток трансформатора:

-лінійна напруга первинної обмотки U1л вимірюється на затискачах А-В;

-фазна напруга первинної обмотки U1ф вимірюється на затискачах А-Х;

-лінійна напруга вторинної обмотки U2л вимірюється на затискачах а-в;

-фазна напруга вторинної обмотки U2ф вимірюється на затискачах а-х.

а) Схема Y/Y:

-зібрати коло за принциповою схемою рис. 2 звіту;

-приєднати спеціальні вимірювальні щупи до вольтметра зі змінною гра- ницею вимірювання;

-ввімкнути QF~;

-провести вимірювання напруг U1л, U1ф, U2л, U2ф;

-показання приладів записати в перший рядок розділу Вимірюваннятабл. 1;

-вимкнути QF~.

-12 -

б) За методикою п. 2.а. провести дослідження схем Y/(рис. 3), /(рис.

4), /Y (рис. 5). Результати вимірювань занести у відповідні рядки табл.1.

3. Дослідження роботи трансформатора при навантаженні.

У якості трифазного приймача використовується три групи ламп розжарю- вання а-х, в-у, с-z.

- зібрати коло за принциповою схемою рис.6. Амперметри: РА1, що вимі- рює струм І1 у первинній обмотці і РА2, що вимірює струм І2 у вторинній обмо- тці вибрати з діапазоном вимірювання 5А;

-ввімкнути QF~;

-вимкнути всі лампи;

-провести вимірювання;

-показання приладів записати в перший рядок табл. 2;

-ввімкнути по 1 лампі в кожній фазі, потім по 2, по 3 лампи і записати ре- зультати вимірювання у відповідні рядки табл. 2.

Звернути увагу, що:

по-перше, в режимі неробочого ходу струм І2 = 0, а струм І1> 0; по-друге, при збільшенні навантаження напруга U2 зменшується.

Оформлення звіту

а) Накреслити па рис. 1 бланку звіту ескіз конструкції трансформатора.

б) За результатами вимірювання обчислити і записати в табл.1 лінійні nл=U1л/U2л і фазні nф= U1ф/U2ф коефіцієнти трансформації для всіх схем зєднання.

в) За паспортними даними трансформатора розрахувати і записати в розділі Обчислюваннятабл.1 лінійні і фазні напруги первинної і вторинної обмоток, а також лінійні і фазні коефіцієнти трансформації для всіх схем зєднання. Для цього:

-записати значення U1л і U2л для схеми зєднання, що подана у паспорті трансформатора;

-обчислити фазні напруги U1ф та U2ф, користуючись відомими

співвідношеннями: для схеми Y- Uл = 3 Uф, для схеми ∆ - Uл = Uф;

-з урахуванням того, що фазні напруги повинні бути незмінні для будь- якої схеми зєднання (при вмиканні трансформатора згідно з паспортними да- ними), перенести значення U1ф і U2ф в інші рядки таблиці;

-за фазними напругами визначити для кожної схеми зєднання первинні і вторинні лінійні напруги.

г) За даними табл.2 побудувати залежності І1(І2) - рис.7 та U2(I2) – рис.8.

д) Обчислити за даними останнього рядка табл. 2 повну потужність, що

споживається S1 = 3 ·U1л·І1л і потужність, що віддається S2.

е) Письмово відповісти на питання наведені у бланку звіту про лабораторну роботу.

- 13 -

ЗВІТ про лабораторну роботу № 7

Дослідження трифазного трансформатора

Група

П.І.Б. студента

Дата

Підпис викладача

 

 

 

 

1. Ознайомлення з конструкцією і паспортними даними трансформатора.

Паспорт трансформатора:

Рис.1. Ескіз конструкції трансформатора

2. Дослідження схем зєднання фаз обмоток трансформатора в режимі не- робочого ходу.

Схеми зєднання обмоток трансформатора

 

 

 

 

QF

PV

 

V

 

V PV

A

X

x

a

FU1 A

A

 

X

x

a

B

Y

y

b

FU2 B

PV V

B

Y

y

V

 

b

PV

C

Z

z

c

FU3 C

C

Z

z

c

Рис. 2. Схема Y/Y

 

Рис. 3. Схема Y/

 

A

X

x

a

A

X

x

a

B

Y

y

b

B

Y

y

b

C

Z

z

c

C

Z

z

c

Рис. 4. Схема ∆/

 

 

Рис. 5. Схема ∆/Y

 

 

 

 

 

- 14 -

 

 

 

Таблиця 1

Схема єднання

 

 

Вимірювання

 

 

 

 

Обчислювання

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U1л,

 

U1ф,

U2л,

U2ф,

nл

nф

U1л,

 

U1ф,

U2л,

U2ф,

nл

nф

 

Обмотка

Обмотка

 

 

Обмотка

Обмотка

 

 

 

 

ВН

НН

 

 

 

ВН

НН

 

 

з

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В

 

В

В

В

 

 

В

 

В

В

В

 

 

Y/Y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/Y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Дослідження роботи трансформатора при навантаженні.

QF

FU1

PA1

A

X

x

a

PA2

 

 

A

A

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

PV1 V

 

 

V

a

 

FU2

Y

y

PV2

 

 

 

 

B

 

 

b

 

 

 

FU3

 

 

Z

z

c

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

y

 

 

 

 

 

 

 

c

z

Рис. 6. Схема ввімкнення трансформатора при навантаженні

Таблиця 2

Кількість

 

Вимірювання

 

ламп у фазі

 

 

 

 

U1, В

I1, A

U2, В

I2, A

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 15 -

Визначення повних потужностей трансформатора:

S2 =

, ВA;

 

S1 =

, ВA.

 

I , A

 

 

 

U2, B

 

1

 

 

 

 

 

I2, A

 

 

I2, A

 

 

Рис. 7. Залежність І1(І2)

Рис. 8. Зовнішня характеристика

 

 

 

трансформатора

Відповіді на питання:

1.Яка обмотка має більшу кількість витків (вищої або нижчої) напруги? Чому?

2.Яка обмотка має дріт більшого перетину? Чому?

3.В яких схемах зєднання трансформатор ввімкнений згідно з номінальними напругами?

4.Який з коефіцієнтів трансформації не змінюється, а який змінюється із змінюванням схеми зєднання і чому?

5.Чому при відсутності навантаження трансформатора (І2= 0) є первинний струм?

6.Як змінюється первинний струм трансформатора із збільшенням наванта- ження у вторинній обмотці? Чому?

7.Як змінюється вторинна напруга трансформатора із збільшенням струму на- вантаження? Що є причиною цього змінення?

8.Про що свідчить наближена рівність потужностей S1 і S2?

9.Чому в паспорті трансформатора номінальна потужність вказана в В·А?

- 16 -

Лабораторна робота № 8 ДОСЛІДЖЕННЯ ДВИГУНА ПОСТІЙНОГО СТРУМУ (ДПС)

Мета роботи - ознайомлення з конструкцією і принципом дії ДПС, пуск, реверсування ДПС, дослідження характеристик у режимі двигуна, дослідження роботи у режимі гальмування.

Лабораторна робота складається з двох частин:

-домашньої підготовки;

-аудиторної роботи.

ДОМАШНЯ ПІДГОТОВКА:

а) ознайомитись з теоретичним матеріалом за поданою темою. Можна ви- вчити ці питання за будь - яким підручником;

б) вивчити ці вказівки; в) підготувати бланк звіту про дану роботу;

АУДИТОРНА РОБОТА ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

1. Ознайомлення з конструкцією і паспортними даними ДПС:

- ознайомитись з конструкцією ДПС на демонстраційному стенді; знайти всі елементи.

- записати у бланк звіту паспортні дані ДПС, що досліджується.

2. Дослідження пуску і реверсування ДПС.

Досліджується ДПС паралельного збудження (шунтовий).

а) Збирання схеми.

-зібрати електричне коло двигуна за схемою рис.2, де:

Ш1-Ш2 - затискачі обмотки збудження;

Я1-Я2затискачі обмотки якоря;

регулювальний реостат з опором R використовується для обмеження пускового струму і отримання штучної реостатної характеристики;

ГП - механічний гальмівний пристрій імітує робочу машину і утворює на валу двигуна протидіючий момент (момент опору) М0.

ГП складається з барабану Б на валу двигуна, гальмівних колодок ГК, га- льмівного гвинта ГГ, ричага Р, динамометра Д.

Якщо обертати гвинт ГГ за годинниковою стрілкою, гальмівні колодки притискаються до барабану Б. Виникають сили тертя і відповідно момент опору М0, унаслідок чого двигун навантажується. Сила F, що відповідає гальмовному зусиллю, вимірюється динамометром.

Якщо обертати ГГ проти годинникової стрілки, двигун розвантажується;

Т - давач швидкості використовується для вимірювання частоти обер- тання якоря n.

Давач швидкості Т складається з тахогенератора змінного струму BR і вимірювального приладу PV(n). Для узгодження напрямку відхилення стрілки PV(n) з напрямком обертання BR треба перемкнути тумблер перемикача SA;

амперметр РА1 електромагнітної системи використовується для вимі- рювання струму у колі збудження Із. PA1 вибрати на струм Iз 0,1·Iном;

- 17 -

амперметр РА2 магнітоелектричної системи використовується для вимірювання струму у колі якоря Ія. PA2 вибрати на струм I 1,5·Iном;

вольтметр PV магнітоелектричної системи вимірює напругу на затис- качах двигуна. PV вибрати на напругу U 1,2·Uном.

б) Пуск двигуна в режимі неробочого ходу:

-розгальмувати двигун, обертаючи гвинт гальмівного приладу ГГ проти годинникової стрілки (М0 = 0);

-рукоятку реостату R встановити в положення Пуск” ( опір реостату мак- симальний);

-ввімкнути вимикач QF_;

-рукоятку реостату повільно перевести в положення Робота” ( опір реоста-

ту R=0);

-визначити напрямок обертання двигуна (за напрямком обертання валу);

-вимкнути QF_, щоб зупинити двигун.

в) Реверсування двигуна:

-змінити місцями підключення зєднувальних проводів до затискачів Я1- Я2 якоря;

-виконати пуск двигуна за методикою п. 2.б;

-переконатись у зміні напрямку обертання двигуна;

-зупинити двигун.

3. Дослідження роботи двигуна при навантаженні

Переписати в бланк звіту значення плеча важеля L (плеча прикладання си- ли) з паспорта гальмівного приладу.

а) Дослідження природньої механічної характеристики n(M) двигуна:

-виконати пуск двигуна за методикою п. 2.б;

-перевірити відповідність напрямку його обертання тому, що показаний стрілкою на корпусі гальмівного пристрою. Якщо напрямок не відповідає пода- ному, виконати реверсування двигуна;

-виміряти і записати значення напруги мережі U і струму збудження Із;

-виміряти в режимі неробочого ходу (F=0) значення струму якоря Ія, час- тоти обертання якоря n і записати у першому рядку табл. 1;

-збільшувати навантаження двигуна ступенями до величини, що відповідає Iя1,5·Iном. Записати значення величин F, Ія, n на кожному ступені в табл. 1;

-вимкнути двигун.

б) Дослідження штучної реостатної механічної характеристики.

У коло обмотки якоря послідовно вмикається додатковий опір.

-виконати пуск двигуна за методикою п. 2.б;

-повернути рукоятку регулювального реостату з положення «Робота» на деякий кут у бік положення Пуск” ( опір реостату R0);

-виміряти в режимі неробочого ходу (F=0) значення Ія, n і записати у пер- шому рядку табл. 1;

-збільшуючи навантаження двигуна до значень Ія, як у п. 3.а, записати зна- чення величин F і n у табл. 1;

-вимкнути двигун.

-18 -

4. Дослідження способів гальмування двигуна: а) Збирання схеми.

- зібрати електричне коло двигуна за схемою рис. 4, де SA - перемикач на три положення:

• 1 - коло якоря підключене до мережі постійного струму;

• 2 - коло якоря підключене до лампового реостату;

• 0 - коло якоря відключене. - ввімкнути 3 лампи;

б) Зупинка двигуна за рахунок власних моментів тертя - вільний вибіг:

-перемикач SA встановити у положення «1»;

-виконати пуск двигуна за методикою п. 2.б;

-виміряти і записати в табл. 2 значення n;

-перевести рукоятку перемикача SA з положення «1» у положення «0»;

-визначити і записати в табл. 2 час до повної зупинки двигуна.

в) Зупинка двигуна в режимі динамічного гальмування:

-здійснити пуск двигуна за методикою п. 2.б;

-виміряти і записати в табл. 2 значення n;

-перевести рукоятку перемикача SA з положення «1» у положення «2»;

-визначити і записати в табл. 2 час до повної зупинки двигуна, звернути увагу на короткочасне горіння ламп;

-вимкнути вимикач QF_.

Оформлення звіту

а) Накреслити на рис. 1 бланку звіту ескізи конструкції статора і якоря ДПС.

б) За результатами вимірювання обчислити і записати в табл.1:

-обертальний момент двигуна, що дорівнює моменту опору: M = L·F;

-потужність, що споживається з мережі: Р1 = U·I;

-механічну потужність на валу двигуна: Р2 = М·n/9,55;

-втрати потужності: ∆Р = Р1 Р2. Порівняти ∆Р, що відповідають одна- ковому навантаженню на природній та штучній характеристиках. Зробити ви- сновок про економічність реостатного регулювання частоти обертання.

в) За результатами дослідження побудувати природну і штучну механічні характеристики двигуна на рис. 3.

г) Письмово відповісти на питання:

1. Які обмотки збудження розташовані на головних полюсах макета маши- ни, для чого вони потрібні та чим відрізняються між собою?

2. Пояснити призначення пускового реостата.

3. Як здійснити реверсування двигуна? Відповідь пояснити.

4. Як двигун, що працює з незмінним моментом опору на валу, реагує на ввімкнення додаткового опору в коло якоря?

5. Чому в режимі динамічного гальмування двигун зупиняється значно швидше, ніж у режимі вільного вибігу?

6. Про що свідчить короткочасне горіння ламп в режимі динамічного галь- мування двигуна?

-19 -