1. Цель работы

   1. Исследование рабочих свойств асинхронного двигателя путем снятия соответствующих опытных характеристик

2. Программа работы

   1. Изучить схемы для исследования асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором

   2. Исследовать двигатель в режиме короткого замыкания. Исследовать двигатель в режиме холостого хода

   3. Снять рабочие характеристики двигателя по методу непосредственной нагрузки. Снять рабочие характеристики при изменении частоты

   4. По опытам холостого хода и короткого замыкания рассчитать параметры двигателя, построить схему замещения

   5. Провести обработку экспериментальных данных, составить отчет и сделать заключение по работе

3. Приборы и оборудование

В лабораторной работе используются следующие модули:

• модуль питания стенда (МПС);

• модуль питания (МП);

• модуль автотрансформатора (ЛАТР);

• силовой модуль (СМ);

• модуль измерителя мощности (МИМ);

• модуль добавочных сопротивлений №1 (МДС1);

• модуль добавочных сопротивлений №2 (МДС2);

• модуль ввода/вывода (МВВ).

4. Порядок выполнения работы

   1. Перед проведением лабораторной работы необходимо привести модули в исходное состояние. Схема для исследования асинхронного электродвигателя представлена на рисунке 1.

   2. Опыт короткого замыкания асинхронного двигателя

Опыт проводится в следующей последовательности:

• включить автоматические выключатели QF1 и QF2 соответственно модулей МПС и МП;

переключателем SA1 МДС1 вводить сопротивление в цепь статора до тех пор, пока ток статора примерно будет равен номинальному току статора. Это точку необходимо зафиксировать в таблице 1.

Рисунок 1 – Схема для исследования асинхронного электродвигателя.

Таблица 1 – данные опыта

Данные опыта				Расчетные данные
U1ФК	I1ФК	P1ФК		Р1К	ΔPЭЛ.1	ΔPCТ	PЭМ.К	МЭМ.К
В	A	Вт		Вт	Вт	Вт	Вт	Н∙м

Расчетные данные.

Электромагнитный момент при опыте короткого замыкания, Н∙м:

,

где – электромагнитная мощность при опыте короткого замыкания, Вт:

,

где – трехфазная активная мощность при опыте короткого замыкания, Вт:

,

где m₁ – число фаз асинхронного электродвигателя.

Электрические потери в обмотке статора асинхронного двигателя, Вт:

,

где r₁ – активное сопротивление фазы статора при температуре окружающей среды (Приложение Б).

Потери в стали при напряжении U_1К, Вт: ,

где – потери в стали при номинальном напряжении, Вт:

,

где – механические потери асинхронного двигателя (Приложение Б);

– механические потери машины постоянного тока (Приложение Б).

Электромагнитный момент при номинальном напряжении, Н∙м: .

Кратность пускового момента: , где и – номинальная мощность на валу и угловая номинальная частота вращения (Приложение Б).

Кратность пускового тока:

.

3. Опыт холостого хода асинхронного двигателя

Опыт проводится в следующей последовательности:

• включить автоматические выключатели QF1 и QF2 соответственно модулей МПС и МП;

• переключатель SA1 МДС1 установить из положения «∞» в положение «0», напряжение принимает значение, равное номинальному, запускается асинхронный двигатель. Данные опыта занести в таблицу 2.

Таблица 2 – данные опыта

Данные опыта				Расчетные данные
U1ФН	I10	P1Ф		Р10		ΔPCТ	ΔPCТ.1
В	A	Вт	рад/с	Вт		Вт	Вт

Расчетные данные.

Коэффициент мощности : ,

где – активная мощность трех фаз, Вт: ,

где m₁ – число фаз асинхронного электродвигателя.

Потери в стали сердечника статора при напряжении U_1ФН, Вт: ,

где – потери в стали сердечника статора при номинальном напряжении, Вт:

,

где r₁ – активное сопротивление фазы статора при температуре окружающей среды (Приложение Б);

– механические потери асинхронного двигателя (Приложение Б);

– механические потери машины постоянного тока (Приложение Б).

Значение тока холостого хода в относительных единицах: .

4. Снятие рабочих характеристик

Якорная цепь машины постоянного тока подключается на сопротивление.

Опыт проводится в следующей последовательности:

• включить автоматы QF1 и QF2 модулей МПС и МП – переключатель SA1 МДС1 установить из положения «∞» в положение «0», напряжение принимает значение, равное номинальному, запускается асинхронный двигатель;

• переключатель SA1 модуля ЛАТР перевести в верхнее положение;

• ручкой автотрансформатора установить номинальное напряжение обмотки возбуждения U_OB = U_H = 200В, произвести первое измерение;

• переключателем SA1 МДС2 уменьшать сопротивление, пока ток якоря ГПТ не достигнет номинального значения I_НАГР = I_Я ≈ I_ЯН (I_ЯН = 1,3A). Выше этого значения двигатель не нагружать! SA1 в «0» не выводить!

Опытные данные как со стороны асинхронного двигателя, так и со стороны генератора, занести в таблицы 3 и 4.

Таблица 3 – данные опыта

Со стороны асинхронного двигателя

Данные опыта

Расчетные данные

U1Ф

I1Ф

P1

n

ΔPЭЛ.1

ΔPCТ

PЭМ

s

ΔPЭЛ.2

ΔPМЕХ

МЭМ

Р2

В

A

Вт

об/мин

Вт

Вт

Вт

Вт

Вт

Вт

Н∙м

Вт

%

Таблица 4 – данные опыта

Со стороны ГПТ
Данные опыта		Расчетные данные
IЯ	UОВ	СМ	МЭМ	IЯ0	М0	М2	Р2
A	В		Н∙м	А	Н∙м	Н∙м	Вт	%

Электрические потери в обмотке статора асинхронного двигателя: ,

где r₁ – активное сопротивление фазы статора (Приложение Б).

Потери в стали при напряжении U_1Ф, Вт: ,

где – потери в стали сердечника статора при номинальном напряжении, Вт:

,

где r₁ – активное сопротивление фазы статора при температуре окружающей среды (Приложение Б);

– механические потери асинхронного двигателя (Приложение Б);

– механические потери машины постоянного тока (Приложение Б).

Электромагнитная мощность, Вт: .

Скольжение: ,

где – синхронная угловая частота вращения, рад/с;

n₁ – синхронная частота вращения, об/мин;

– текущая угловая частота вращения, рад/с;

n – текущее значение частоты вращения, об/мин.

Электрические потери в обмотке ротора, Вт: .

Суммарные потери в двигателе, Вт:

Электромагнитный момент асинхронного двигателя, Н∙м:

Полезный момент на валу двигателя, Н∙м: , ,

где – момент холостого хода АД, Н∙м;

P_1Ф – мощность холостого хода (берется из опыта холостого хода);

n – частота вращения холостого хода (берется из опыта холостого хода).

Полезная мощность на валу двигателя, Вт: .

Коэффициент полезного действия, %: .

Коэффициент мощности (расчетный): .

Электромагнитный момент ГПТ, Н∙м: ,

где C_M – принимается из тарировочной кривой, (Приложение В).

Момент холостого хода ГПТ, Н∙м: ,

где – ток холостого хода, принимается из тарировочной кривой машины постоянного тока (Приложение В).

Полный момент на валу ГПТ, Н∙м: .

Полезная мощность на валу ГПТ, Вт: .

5. Расчет параметров асинхронного двигателя. Построение схемы замещения

Из опыта холостого хода можно определить:

• активное сопротивление намагничивающей цепи ;

• полное сопротивление намагничивающей цепи ;

• индуктивное сопротивление намагничивающей цепи .

Из опыта короткого замыкания можно определить:

• полное сопротивление ;

• активное сопротивление ; ;

• индуктивное сопротивление ; .

Т-образная схема замещения асинхронного двигателя представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Т-образная схема замещения.