- •Кафедра Механизации, автоматизации и энергетики
- •Асинхронные двигатели и их характеристики
- •Лабораторная работа №2 аппаратура ручного управления
- •I. Описательная часть.
- •II. Практическая часть работы.
- •III. Графическая часть и оформление отчета.
- •IV. Расчетная часть.
- •V. Вопросы для самоконтроля.
- •II. Практическая часть работы.
- •Принцип работы тиристорного пускателя трехфазного переменного тока.
- •Принципиальные схемы контакторного управления электродвигателями
- •I. Описательная часть.
- •Станции контакторного управления буровыми агрегатами
- •I. Описательная часть.
- •Лабораторная работа №7 шахтные магнитные пускатели Цель работы: Практическое ознакомление с устройством, принципом действия и электрической схемой шахтных магнитных пускателей.
- •I. Описательная часть.
- •Подземный участковый распределительный пункт (урп)
- •I. Описательная часть
- •Оборудование трансформаторных подстанций и распределительных устройств
- •I. Описательная часть.
- •Лабораторная работа №10 линии электропередач и трансформаторные подстанции
- •I. Описательная часть.
- •Лабораторная работа №11 электрические нагрузки
- •I. Описательная часть.
- •Лабораторная работа № 12 переключения в схемах электроустановок распределительных сетей
- •I. Описательная часть.
- •Литература
- •Содержание
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ
РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра Механизации, автоматизации и энергетики
А.М.Лимитовский
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ
по электрооборудованию и электроснабжению геологоразведочных и горных работ
для студентов специальностей 13.02.03 и 13.04.03
Утверждено ред. советом центра дистанционного образования
Москва 2009.
Рецензент: профессор В.И.Волченсков.
Общие сведения.
Лабораторные работы по электрооборудованию и электроснабжению геологоразведочных и горных предприятий имеют целью практическое ознакомление студентов с конструктивными особенностями электрооборудования напряжением до и свыше 1000В, схемами сборки и управления электроприводом горных машин, системами электроснабжения.
Работы на отдельных стендах связаны с подключением напряжения, поэтому при выполнении их необходимо знать и строго соблюдать основные правила техники безопасности:
1. Сборку испытуемых схем, а также изменения в схемах путем переключений проводников можно производить только при отсутствии напряжения, т.е. перед началом работы необходимо убедиться, что все аппараты находятся в выключенном состоянии.
2. Для включения лабораторной установки необходимо в каждом случае получить разрешение преподавателя и включение производить в его присутствии.
3. Во время работы лабораторной установки запрещается касаться токоведущих и вращающихся частей.
4. Необходимо использовать соединительные проводники с исправным состоянием их изоляции и наконечников, особенно, если применяются переносные приборы.
5. При работе в лаборатории следует соблюдать тишину и порядок на рабочем месте. По окончании работы рабочее, место следует привести в порядок, сдав проводники и методические указания лаборанту.
6. В случае обнаружения каких-либо признаков ненормальной работы оборудования (обрыв проводов, шум, запах гари и пр.) необходимо обесточить стенд и сообщить об этом преподавателю.
Оформление лабораторных работ производится индивидуально каждым студентом в специальной тетради, где приводятся краткие описания изучаемых устройств и необходимые схемы.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
Асинхронные двигатели и их характеристики
Цель работы: Ознакомление со свойствами и принципом построения механических и рабочих характеристик асинхронного электродвигателя.
I. Описательная часть.
Асинхронные электродвигатели (АД) – электрические машины переменного тока, у которых частота вращения ротора изменяется в зависимости от нагрузки.
Работа асинхронного электродвигателя основана на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора с токами, наводимыми этим магнитным полем в роторе.
При подключении обмотки статора двигателя к источнику переменного тока создается вращающееся магнитное поле с частотой вращения n1, называемой синхронной
,
где f– частота тока в обмотке статора, Гц; p– число пар полюсов.
В результате вращения магнитного поля в обмотке ротора наводится ЭДС и появляется ток, что приводит к вращению ротора с частотой n2, несколько меньшей синхронной,
, ,
где s – скольжение ротора.
Полезная мощность на валу двигателя P2 зависит от угловой скорости вращения ротора ω2 и величины тормозного момента M.
.
Момент торможения, приложенный, например, при помощи фрикционного тормоза к валу АД равен M=km [Нм], где m– масса груза, кг; k–коэффициент, зависящий от площади контакта фрикционной пары и передаточного числа рычага тормоза.
Коэффициент полезного действия АД равен
,
где Р1 – активная мощность, потребляемая двигателем из сети, определяемая по показаниям ваттметра.
Коэффициент мощности асинхронного двигателя определяется отношением:
S1 – полная мощность, потребляемая АД, [ВА].
U1 – линейное напряжение [В].
I1 – линейный ток АД, [А].
Работа двигателя характеризуется механическими и рабочими характеристиками.
Механическая характеристика двигателя отражает изменение частоты вращения вала от момента нагрузки на нем, а рабочие – изменение параметров (M, η, cos φ, I, Р1) в зависимости от мощности (Р2) на валу.
На рис.1.1 приводится примерный вид характеристик из которых видно, что η и cos φ уменьшаются с уменьшением нагрузки на валу.
Уравнение механической характеристики асинхронного двигателя выражается зависимостью
,
где: с – постоянный коэффициент, зависящий от конструкции двигателя
R2 и X2 – соответственно активные и индуктивные сопротивления ротора, [Ом].
Анализируя уравнение механической характеристики можно заключить следующее:
-
при изменении сопротивления в цепи ротора меняются вращающий момент и частота его вращения
-
вращающий момент двигателя пропорционален квадрату напряжения, что свидетельствует о высокой чувствительности АД к изменениям напряжения в цепи.
Благодаря таким преимуществам АД как простота устройства, надежность в работе, экономичность, низкая стоимость он находит преобладающее применение в промышленности вообще и на геологоразведочных и горных работах в частности.
Однако этим двигателям присущи и некоторые существенные недостатки:
-
высокие пусковые токи; Iпуск=(5-7)Iн,
-
повышенная чувствительность к качеству напряжения (M≈U2),
-
недостаточно высокий пусковой момент,
-
сложность регулировки частоты вращения,
-
снижение параметров (η, cos φ) при низких нагрузках.
Для устранения этих недостатков применяются различные конструктивные и схемные решения, но все они усложняют конструкцию, снижая надежность.
Одним из распространенных способов уменьшения влияния отмеченных недостатков является применение в АД фазного ротора, когда к обмоткам ротора при пуске подключают через контактные кольца активные сопротивления. При этом смягчается характеристика в устойчивой зоне, снижается пусковой ток, увеличивается пусковой момент, снижается влияние трех из вышеперечисленных недостатков асинхронного короткозамкнутого двигателя. Однако конструкция двигателя усложняется, снижается надежность и экономичность его работы.
рабочие механическая
Рис. 1.1. Характеристики трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
Рис. 1.2. Схема лабораторной установки для снятия характеристик трехфазного асинхронного двигателя.
II. Практическая часть.
-
Собрать электрическую схему установки, изображенную на рис. 1.2 (Стенд №1 исследования привода)
-
Снять данные, необходимые для построения рабочих характеристик двигателя M1. Для этого при помощи автомата SF произвести пуск двигателя M1 в режиме холостого хода и записать данные в табл.1. Затем, добавляя нагрузку двигателя M1 увеличиваем числа грузиков тормозного устройства в пределах от I1=0 и до I1= 1,2I1н, зафиксировать показания приборов и занести их в табл.1.
Таблица 1.
Данные измерений |
Данные расчётов |
||||||||
n2 |
I1 |
U1 |
P1 |
m |
M |
S |
P2 |
cosφ |
η |
[об/мин] |
[А] |
[В] |
[Вт] |
[кг] |
[Нм] |
[ВА] |
[Вт] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-
Снять данные, необходимые для построения механической характеристики.
При включенном двигателе M1, добавляя грузики в тормозном устройстве добиться остановки двигателя (“опрокидывания”) за короткое время (до 10 сек); зафиксировав при этом показания приборов.
Затем снимать грузики с тормозного устройства до пуска двигателя M1 под нагрузкой. Данные опытов занести в таблицу 1.
III. Графическая часть и оформление отчета.
Должна быть вычерчена схема установки рис.1.2, приведены результаты измерений, построены рабочие и механическая характеристики, даны ответы на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы.
-
Какова скорость вращения магнитного поля двигателя M1 в номинальном режиме?
-
Какое число пар полюсов в статоре двигателя M1?
-
Как определять величину номинального скольжения?
-
Как определить величину критического момента и критического скольжения?