Контрольні запитання та завдання

1. Які конструкція та принцип дії двигуна постійного струму паралельного збудження?

2. Для чого служить колектор у машинах постійного струму?

3. Яка конструкція якоря в машинах постійного струму?

4. Чому при пуску двигунів постійного струму потрібний пусковий реостат?

5. Як можна змінити напрямок руху двигуна постійного струму?

6. Що таке полюсний поділ машини постійного струму?

7. Що таке комутація струму щітками на колекторі?

8. Яку функцію виконують додаткові полюси машини постійного струму?

9. За якими ознаками класифікують машини постійного струму?

Схема 1. Для дослідження механічних характеристик двигуна постійного струму паралельного збудження.

Лабораторна робота№ 7 Тема: Дослідження трифазного асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором.

Мета роботи:- дослідити трифазний асинхронний двигун з короткозамкненим ротором у режимі холостого ходу, зняти робочі характеристики двигуна.

Теоретичні відомості

Трифазний асинхронний двигун є найбільш удалим за конструкцією серед усіх електричних машин, його переваги полягають у тому, що прак тично ніколи не виходить з ладу ротор, двигун просто приєднується до мережі, дуже легко можна змінити напрямок і частоту його обертання. До недоліків двигуна належать великі пускові струми, низький ККД, дуже малий cos φ в режимі холостого ходу. Незважаючи на ці недоліки, трифазні асинхронні дви­гуни широко застосовуються в усіх галузях народного господарства, що пояснюється простотою конструкції їх, високою надійністю в роботі та задовільними робочими характеристиками. В схемах керування, регулювання та контролю використовуються двигуни невеликої потужності, в схемах вентиляції, подавання рідин у верстатах - двигуни середньої потужності, а в приводах верстатів, баштових кранів, ліфтів - двигуни великої потужності.

Рис.1

Трифазні асинхронні двигуни бувають двох типів: з короткозамкненим ротором і з фазним ротором.

Такий двигун складається з нерухомого статора (рис. 1, а) та обертового ротора (рис. 1, б) Статор і ротор складаються в одне ціле за допомогою бічних щитків, в яких установлено підшипники. На останні спирається вал ротора. Статор двигуна має обмотку 2 та осердя 1, уміщене в корпус 3 (див. рис. 1, а) Осердя виконується з, окремих пластин електротехнічної сталі завтовшки 0,35...0,5 мм. У пластинах виштамповуються пази для укладання туди обмотки статора. Пластини відпалюють або ізолюють лаком одну від одної для зменшення втрат від вихрових струмів і складають в окремі пакети. Обмотка статора виготовляється з мідного (в рідких випадках алюмінієвого) прово­ду, вкладається в пази статора, а її виводи приєдну- ються до щитка 4 двигуна. Призначення статора - створювати обертове магнітне поле машини за допомогою обмотки, що живиться трифазною напругою.

Ротор двигуна (рис. 1,б) виконується зі стального осердя 1, набраного з листів електротехнічної сталі, й закріпляється на валу Осердя ротора має поздовжні пази, в які вкладається обмотка. Залежно від її типу трифазні асинхронні двигуни можуть бути з фазним або з короткозамкненим ротором, причому короткозамкнена обмотка ротора виготовляється у вигляді «білячого колеса» (рис. 1, в) В пази ротора вкладаються масивні стержні 2 з'єднані на торцевих боках мідними кільцями 3 (див. рис.1, б) Найчастіше короткозамкнена обмотка ротора виконується з алюмі нію, який в гарячому стані заливається в пази ротора Призначення ротора - пере­творювати електричну енергію в механічну обертового руху за допомогою індукованої ЕРС і струмів у його обмотці.

Якщо на статорі розташувати три обмотки під кутом 120° одну відносно одної та підвести до них трифазну змінну напругу, то навколо цих обмоток виникне обертове магнітне поле. Магнітний потік обмотки статора пронизує витки обмотки ротора. Оскільки остання замкнена накоротко, в ній виникатиме струм, як у вторинній обмотці трансформатора. Взаємодія струмів трифазної обмотки статора та обмотки ротора створює сили, що приводять ротор у рух, тобто навколо ротора двигуна також виникає магнітне поле, яке весь час відстає від магнітного поля статора. Таким чином, виходить, що ротор двигунів такого типу повинен обертатися повільніше обертання поля, несинхронно з ним. Звідси й назва двигунів - асинхронні (тобто несинхронні)

Основною характеристикою трифазного асинхронного двигуна, що дає змогу оцінити його технічні можливості, є механічна характеристика Найчастіше при аналізі роботи двигуна звертаються до виразу механічної характе­ристики як залежності обертаючого моменту М від ковзання S, тобто залежності M = f(s). У загальному випадку обертаючий момент визначається виразом:

Де:

С_м - сталий коефіцієнт, який залежить від конструктивних особливостей двигуна,

I₂- струм ротора;

Ф₁- магнітний потік, створюваний статором;

φ₂ - кут зсуву між струмом та ЕРС у роторі.

Цей загальний вираз не дає змоги знайти значення М, оскільки неможливо визначити струм І₂ в короткозамкненому роторі й дуже важко визначити значення Ф, cos φ₂

Записавши

де E_2s - ЕРС обертового ротора,

Z_2s - його повний опір.

де W₂ - кількість витків ротора;

f₂ - частота його обер­тання;

E_{2 -} ЕРС нерухомого ротора;

К - коефіцієнт трансформації.

При цьому :

де f₁ - частота мережі;

S - ковзання.

Тоді:

Де:

Тут R₂ - активний опір ротора;

X_2S - індуктивний опір обертового ротора;

Х₂ - те саме, але нерухомого ротора.

Отже:

При незмінних напрузі U₁ мережі та опорі R₂ ротора обертаючий момент складно залежить від ковзання S.