Лабораторная работа № 8

Работу выполнил студент______________________группа

Отметка о выполнении работы_________________( )

дата

Отметка о защите работы______________________( )

дата

1. Наименование работы:

Исследование асинхронного трёхфазного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

2. Цель работы:

Изучение принципа действия асинхронного электродвигателя. Изучение основных характеристик и методов испытании асинхронных двигателей.

3. Требования к домашней подготовке:

ознакомиться с устройством, принципом действия, характеристиками асинхронного двигателя;

- подготовить заготовку общей схемы проведение опытов, таблицы.

4. Содержание работы:

- расчёт основных параметров двигателя по паспортным данным:

- опытное определение механической характеристики двигателя n(М) в заданном диапазоне изменения момента.

- построение на основании расчетных и экспериментальных данных механической и рабочих характеристик двигателя М, I, n, P₁, η, cosφ=f(P₂).

5. Основные данные асинхронного двигателя и схемы проведения опытов

Ориентировочные параметры двигателя:

- номинальная мощность на валу двигателя P_2Н = 120 Вт;

- номинальное линейное напряжение U_1Н = 220 В:

- число пар полюсов р=2;

- номинальная частота вращения ротора n_Н =130 об/мин;

- коэффициент перегрузки

- кратность пускового тока I_П/I_Н = 4;

- коэффициент мощности cosφ_Н = 0,7;

- • коэффициент полезного действия при номинальной нагрузке η_Н=0,6;

- ток якоря : оператора при номинальном режиме I_ЯН=0,5;

В соответствии с рис. 1 в качестве нагрузки асинхронного двигателя M1 используется генератор постоянного тока М2, якорь которого коммутируется трансформаторным ключом VТ7. подключённым к широтно-импульсному модулятору "ШИП".

Регулирование скорости осуществляется за счёт изменения тока якоря генератора постоянного тока М2. Измерение скорости производится с помощью измерителя скорости в относительных единицах включением тумблера SA18.

Скорость двигателя n определяется по формуле

N=30N, где

N - текущее показание измерителя.

6. Подготовка основных данных асинхронною двигателя. Расчёт основных параметров асинхронного двигателя при номинальной нагрузке выполнить по следующим формулам:

- синхронная скорость вращения магнитного поля статора

f - частота, Гц; р - число пар полюсов;

- трёхфазная мощность двигателя, потребляемая из сети

- номинальный ток, потребляемый из сети при номинальной мощности

- номинальное скольжение

- номинальный момент на валу двигателя

- критический момент

М_КР = λ*М_НОМ, Н*м;

критическое скольжение S_КР можно найти из выражения

для номинального режима при М=М_НОМ и S=S_НОМ получим

S_КР=S_НОМ(λ+√(λ² – 1)).

Расчетный номинальный параметр занести в таблицу

7. Порядок выполнения экспериментальной части работы. На рис. 1 представлена схема проведения опыта.

- собрать монтажную схему опыта (рис. 1).

Сборка схемы производится при отключенном электропитании стенда (выключатель SA14). Обмотку статора с помощью переключателя SA17 включить по схеме звезда. Сопротивление R43 установить в положение «min»;

- представить схему для проверки преподавателем;

- осуществить пуск асинхронного двигателя по следующей последовательности: включить переключатель SA14, кнопкой SB3 запустить двигатель, тумблером SA16 подключить обмотку возбуждения нагрузочного генератора, тумблером SA19 включить «ШИП», а тумблером SA18 измеритель частоты вращения (тумблер SA21, который включает логику измерения должен быть в положении вверх).

- выполнить измерения электрических величин, необходимых для построения характеристик n(М) при различных значениях момента на валу двигателя. Величина нагрузки на валу двигателя регулируется с помощью сопротивления R43, которое изменяет ток якоря приводного генератора М2.

- необходимо произвести измерения мощности (PW1, PW2) тока обмотки статора (РА1), линейного напряжения на обмотке статора (PV3), тока якоря приводного генератора (РА4), тока возбуждения генератора (РАЗ), измерителя частоты вращения N. Выполнить опыт холостого хода для двигателя. Для этого тумблером SA16 отключить обмотку возбуждения генератора. Данные измерений занести в таблицу №1

- отключить от питания двигатель (SB4), выключить питание схемы (SA14), отключить «ШИП» (SA19) и измеритель частоты вращения (SA18).

Рис 1.

Таблица №1

№

Измерено

Вычислено

Полож. R43

№

IЯ А

UЛ В

IФ А

P1 Вт

P2 Вт

P2 Вт

P1 Вт

МДВ Н*м

η %

S %

UФ

n

cosφ

1

2

3

4

5

6

Ном. режим

8. Выполнить необходимые расчёты по опытным данным и занести в таблицу № 1:

- для номинального режима (P_Н, I_Н) момент на валу двигателя

М_ДВ.Н = М₀ + М_ГН, где

М₀ - момент нагрузки при холостом ходе (I_Я=0);

М_ГН - момент, создаваемый приводным генератором при нагрузке I_Я>0.

Из опыта номинального режима определяется момент нагрузки холостого хода М₀.

М₀ = М_ДВ.Н – М_ГН.

Для остальных режимов момент на валу асинхронного двигателя

М_ДВ = М₀ + М_Г, где

М_Г - момент генератора постоянного тока М2;

М_Г = С*I_Я, где

С - постоянный коэффициент С=0,294; М_ГН=0,294*0,5=0,147

- трёхфазная активная мощность двигателя

Р₁ = √3 * u_1Н * I_1Ф*cosφ;

- трёхфазная мощность на валу двигателя

P₂ = M_ДВ * Ω, где

Ω - угловая частота вращения ротора

где М_ДВ - текущее значение момента на валу двигателя (Н*м);

n - текущее значение частоты вращения двигателя;

n = 30*N.

- коэффициент полезного действия

- коэффициент мощности cosφ

где S₁ - полная трёхфазная мощность двигателя

S₁ = 3u_ФI_Ф,

величины u_Ф и I_Ф определяют по приборам PV3 и РА1, причём

- скольжение двигателя S

9. По результатам измерений и последующих расчётов (таблица №1) построить механическую характеристику двигателя n(М), а также рабочие характеристики М, I_Ф, n, Р₁, cosφ в функции мощности на валу Р₂.

10. Пользуясь формулой и паспортными данными построить расчётную механическую характеристику по нижеприведённой формуле и сравнить с результатами эксперимента (обе характеристики построить на одном графике).

Для построения расчётной характеристики должны быть известны координаты четырех точек:

- точка холостого хода

(S_Х=0; М_ХХ=М₀);

- точка номинального режима

(S_НОМ; М_НОМ);

- точка критического режима

(S_КР; М_КР);

- точка пускового режима

Промежуточные значения моментов определяются по приведённой выше формуле для заданных значений S=0,1; 0,4; 0,6; 0,8.

11 .Требования к отчёту:

В отчёте должны быть представлены схема проведения

эксперимента, результаты измерений и расчётов (в таблице), графики.

Необходимо привести расчётные формулы.

12.Контрольные вопросы:

12.1. Объясните устройство и принцип действия трёхфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

12.2. Как изменить направление вращения трёхфазного асинхронного электродвигателя?

12.3. Как изменяется значение тока холостого хода асинхронного электродвигателя с изменением величины воздушного зазора?

12.4. Почему с возрастанием нагрузки на валу асинхронного электродвигателя К.П.Д. его вначале возрастает, а затем снижается?

12.5. Как изменяется максимальный (критический) момент асинхронного электродвигателя с изменением питающего напряжения?

12.6. Как изменяется частота тока ротора асинхронного электродвигателя с изменением нагрузки на валу?

12.7. Перечислите способы пуска асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором.

12.8. Перечислите все виды потерь мощности в асинхронных электродвигателях.

12.9. Назовите способы регулирования частоты вращения асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором.

12.10. Как влияет на пусковой момент активное сопротивление пускового реостата асинхронного электродвигателя с фазным ротором?

12.11.С какой целью производят запуск асинхронного двигателя переключением обмотки статора со звезды на треугольник?