методические указания по лабораторной работе / Методичка 2 Исследование конструкций и характеристик исполнительного двигателя

Исследование конструкций и характеристик исполнительного двигателя.

Цель работы: ознакомление с принципом действия, конструкцией исполнительного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, экспериментальное получение механической характеристики и рабочих характеристик исполнительного асинхронного двигателя (ИАД).

Основные понятия.

ИАД находят самое широкое применение в различных областях техники. Не менее 90% всех электродвигателей, применяемых в народном хозяйстве, являются асинхронными. В устройствах автоматики ИАД с короткозамкнутым ротором применяются для привода механизмов, не требующих регулирования частоты вращения.

Принцип действия ИАД основан на способности трехфазной обмотки при включении её в сеть трехфазного тока создавать вращающееся магнитное поле с частотой n1. Поле сцепляется с обмоткой ротора и индуцирует в его стержнях электродвижущие силы. Обмотка ротора замкнута, поэтому ЭДС, наведенные в стержнях этой обмотки, создадут в них токи. В результате взаимодействий токов в обмотке ротора с вращающим полем статора на стержнях ротора создаются электромагнитные силы Fэм. Совокупность электромагнитных сил Fэм образует на роторе электромагнитный момент М1 под действием которого ротор приводится во вращение с частотой n2 в направлении вращения магнитного поля статора. Вращение ротора через вал передается рабочему механизму. Таким образом, электрическая энергия, поступающая из сети в обмотку статора, преобразуется в ИАД в механическую энергию вращения.

Отличительный признак АД состоит в том, что частота вращения n2 ротора меньше синхронной частоты n1 магнитного поля статора. Отставание ротора от вращающегося поля статора характеризуется скольжением:

При работе к ИАД из сети подводится мощность

Ротору посредством вращения передается электромагнитная мощность

где - электрические потери мощности статора,

- магнитные потери статора.

При этом часть затрачивается на покрытие потерь в обмотке ротора. Таким образом, механическая мощность на валу ИАД будет определяться:

где - потери мощности на трении

- потери мощности в результате действия других сил.

Электромагнитную и механические мощности ИАД возможно выразить через вращающий момент

где Ω1 и Ω2 – угловые скорости статора и ротора () аналогично определим

таким образом имеем: .

Коэффициент полезного действия ИАД:

Для оценки свойств АИД используют механическую характеристику зависимости скорости вращения ротора n2 от вращающего момента М. Эту характеристику можно получить из зависимости М=f(s), т.к. учитывая, что n2=n1(1-s), имеем линейные зависимости n2 и s.

Требования техники безопасности.

При выполнении лабораторной работы необходимо выполнять общие правила техники безопасности:

• установку включать в сеть только после ознакомления с её устройством и только по разрешению лаборанта или преподавателя.

• Все изменения в схемах (введённые в процессе работы новых эл. типов схемы, подключения и отключения приборов и др.) производить только при выключенном напряжении сети и в присутствии лаборанта или преподавателя;

• Во время измерений не касаться открытых токоведущих частей, клемм, находящихся под напряжением;

• В случае обнаружения неисправностей элементов схемы необходимо срочно снять с нее напряжение и о неисправности сообщить преподавателю или лаборанту;

• После окончания измерений установку отключить.

Порядок выполнения работы.

1. Ознакомиться с лабораторной установкой, записать технические данные приборов, подготовить таблицы для записи результатов наблюдений.

2. Провести опыт холостого хода. Пуск ИАД осуществляется выключателем В1. Во время пуска амперметр и токовая обмотка амперметра замыкаются накоротко посредством выключателя К. это обеспечивает защиту этих приборов от больших пусковых токов ИАД.

3. Провести измерения в опыте холостого хода и записать в таблицу 1.

Таблица №1

Измеренно				Вычисленно
Рфо, Вт	Uфо, В	Iо, А	n2, об/мин	Ро, Вт	cosφ	S

4. Не отключая ИАД, провести опыт нагрузки. Увеличивая регулировочным механизмом тормозной момент на валу ИАД, провести измерения токов, мощностей, потребляемых из сети, частоты вращения для 5-6 моментов.

5. Провести измерения в опыте нагрузки и записать в таблицу2.

Таблица №2

Измерено			Вычислено
Uф, В	Iф, А	Рф, Вт	Р1, Вт	Р2, Вт	η	cosφ

Обработка результатов эксперимента.

1. Рассчитать для холостого хода параметры ИАД: мощность, скольжение, коэффициент мощности. Результаты вычислений занести в таблицу1.

2. Рассчитать для режима разгрузки параметры ИАД: мощность потребляемую ИАД из сети Р1 , механическую мощность на валу двигателя Р2, скольжение S, КПД и коэффициент мощности cosφ. Результаты вычислений занести в таблицу 2.

3. По данным таблицы 2 построить механическую характеристику ИАД (рис.3).

4. Построить рабочие характеристики ИАД. (рис.2)

5. Построить энергетическую диаграмму ИАД.

Содержание и оформление отчета.

1. Название лабораторной работы.

2. Цель работы.

3. Схему лабораторной установки.

4. Технические данные испытуемого ИАД.

5. Таблицы измерений, расчет механических и рабочих характеристик ИАД.

6. Графики механической и рабочих характеристик ИАД.

7. Выводы по работе и по использованию ИАД в устройствах автоматики.

Вопросы для самопроверки.

1. Принцип действия и устройство ИАД.

2. Какое скольжение называют номинальным?

3. Как осуществляется преобразование энергии в ИАД? Какие при этом возникают потери?

4. Нарисуйте и поясните рабочие характеристики ИАД.

5. Какие механические характеристики имеет ИАД?

6. Как влияет напряжение сети на перегрузочную способность ИАД?

7. Как осуществляется реверсирование и торможение ИАД?

8. Применение ИАД в устройствах автоматики.

Литература.

1. справочник по электрическим машинам. И.П. Копылова; В.К. Клокова. 1988

2. Волков Н. И., Миловзоров В.П. электромагнитные устройства автоматики. М. Высшая школа, 1988.