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 находит 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 ее 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 я них токи. В результате взаимодействия токов в обмотке ротора с вра­щающимся полем статора на стержнях ротора создаются электромагниные силы F_эм. Совокупность электромагнитных сил F_эм, образует на ро­торе электромагнитный момент m₁, под действием которого ротор приво­дится во вращение с частотой n ₂ 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 n ₂ ротора меньше синхронной частоты n₁ магнитного поля статора. От­ставание ротора от вращающегося поля статора характеризуется сколь­жением

S= (n₁-n ₂)/n₁

При работе к ИАД из сети подводится мощность

P₁=m₁U₁I₁cosφ₁

Ротору посредством вращения передается электромагнитная мощность

P=P₁- ∆P_эл1- ∆P_м

где ∆Р_ЭЛ1 - электрические потери мощности статора

∆P_м - магнитные потери статора.

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

Р₂=Р_мех - ∆Р_т - ∆Р_доб =Р_эм - ∆Р_эл2 - ∆Р_т - ∆Р_доб,

где ∆Р_т - потери мощности на трении,

∆Р_доп - потери мощности в результате действия других сил.

Электромагнитную и механическую мощности ИАД возможно выразить через вращающий момент.

P_эм = MΩ₁ ; Р_{ме х} = МΩ₂,

где Ω₁ и Ω₂ - угловые скорости статора и ротора Ω₂ = 2π n₂/60

Ω₁ =2π n₁ /60

аналогично определим ∆Р_ЭЛ2

∆Р_ЭЛ2= Р_эм - Р_мех = MΩ₁ - МΩ₂ = MΩ₁S

таким образом имеем:

М=∆Р_ЭЛ2/ Ω₁S S=∆Р_ЭЛ/ Ω₁M= ∆Р_Эл/ Р_ЭЛ

Коэффициент полезного действия ИАД:

η =Р₂/Р₁ = Р₂/( Р₂+ ∆Р_мех+ ∆Р_т + ∆Р_Эл + ∆Р_доб)

Для оценки свойств ИАД используют механическую характеристику зависимости скорости вращения ротора п₂ от вращающего момента М. Эту характеристику можно получить из зависимости M=f(s), т.к. учиты­вая, что

n₂= n₁(1-S),

имеем линейные зависимости n₂ и S.

ИАД с короткозамкнутым ротором более надежны в эксплуатации (отсутствие контактных колец, щеток).

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 ваттметра 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.

Измерено				Вычислено
Рфо Вт	Uфо Вт	Io A	n2 об/мин	Ро Вт	cosφ	S
25.3	220	115

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

б. Провести измерения в опыте нагрузки и записать в таблицу 2.

№	Измерено			Вычислено
	Uф Вт	Iф A	Рф Вт	Р1 Вт	Р2 Вт	η	cosφ
1	220	120	26.4
2	220	140	30.8
3	220	150	33.0
4	220	160	35.2
5	220	200	44.0
6	220

Обработка результатов эксперимента

1. Рассчитать для режима холостого хода параметры ИАД:

мощ­ность, скольжение, коэффициент мощности. Результаты вычислений за­ нести в таблицу 1. •

2. Рассчитать для режима нагрузки параметры ИАД: мощность, потребляемую ИАД из сети p₁, механическую мощность на валу двига­теля р₂, скольжение S, КПД и коэффициент мощности соsφ Результаты вычислений занести в таблицу 2.

3. По данным таблицы 2 построить механическую характеристику ИАД n₂=f(M)

4. Построить рабочие характеристики ИАД

I= f(P₂); n₂=f(P₂); η = f (Р₂); cosφ = f(P₂);

5. Построить энергетическую диаграмму ИАД .