ЛР Электрические машины
.pdf11
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 з’єднання 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 з’єднання 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 з’єднання 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 “ Вимірювання” табл. 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 з’єднання.
в) За паспортними даними трансформатора розрахувати і записати в розділі “ Обчислювання” табл.1 лінійні і фазні напруги первинної і вторинної обмоток, а також лінійні і фазні коефіцієнти трансформації для всіх схем з’єднання. Для цього:
-записати значення U1л і U2л для схеми з’єднання, 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 з’єднання (при вмиканні трансформатора згідно з паспортними да- ними), перенести значення U1ф і U2ф в інші рядки таблиці;
-за фазними напругами визначити для кожної схеми з’єднання 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 з’єднання фаз обмоток трансформатора в режимі не- робочого ходу.
Схеми з’єднання 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 з’єднання трансформатор ввімкнений згідно з номінальними напругами?
4.Який з коефіцієнтів трансформації не змінюється, а який змінюється із змінюванням схеми з’єднання 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-Я2 – затискачі 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 з’єднувальних 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 Iя≈ 1,5·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 R≠0);
-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 -