ТОП 10:

ИССЛЕДОВАНИЕ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ



ИССЛЕДОВАНИЕ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ

 

 

Методические указания

Самара

Самарский государственный технический университет

 

Печатается по решению Редакционно-издательского совета СамГТУ

 

УДК 621.313

 

Исследование асинхронного двигателя с фазным ротором: метод.указ. / Сост. Ю.В.Зубков. – Самара; Самар. гос. техн. ун-т, 2008. - 35с.: ил.

Содержат практические рекомендации по экспериментальному определению рабочих и механических характеристик асинхронных двигателей с фазным ротором, а также контрольные вопросы, указания по обработке экспериментальных данных.

Составлены в соответствии с рабочей программой по курсам «Электрические машины», «Электромеханика», «Конструкция, расчет, проектирование, потребительские свойства ЭМУ и ЭМП» для студентов специальностей 140203, 140204, 140205, 140211, 140601, 140604, 140605,140608.

Предназначены для студентов и преподавателей университета.

 

 

Составитель канд. техн. наук Ю.В. Зубков

Рецензент канд. техн. наук Ю.А. Макаричев

 

 

Ó Ю.В.Зубков, составление, 2008

Ó Самарский государственный

технический университет, 2008

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Асинхронные двигатели составляют около 80% всего парка электрических двигателей, применяемых в промышленности, благодаря простоте конструкции и обслуживания, невысокой стоимости. Изучение потребительских свойств, эксплуатационных характеристик таких двигателей является актуальной задачей.

Целью учебных лабораторных испытаний является более глубокое изучение студентами вопросов теории электромеханического преобразования энергии, ознакомление с конст­рукцией электрических машин и их основными характеристиками, приобретение практических навыков экспериментальных исследова­ний и обработки опытных данных.

Лабораторные работы рассчитаны на 4 часа аудиторных занятий по экспериментальному исследованию электрических машин и на 2...4 часа самостоятельной работы студентов по обработке и анализу полученных опытных данных.

 

Правила техники безопасности при работе в учебной лаборатории

Перед началом работ в лаборатории все студенты обязаны ознакомиться с правилами техники безопасности при работе с электротехническими установками и расписаться в соответствующем жур­нале, хранящемся у заведующего лабораторией.

При выполнении лабораторных работ по электрическим маши­нам следует помнить, что испытания проводятся при напряжениях до 250 В, а в некоторых случаях и выше. При неблагоприятных услови­ях опасные поражения электрическим током могут произойти даже при напряжении ниже 50 В, поэтому во время работы студенты должны

быть внимательны, дисциплинированны и строго соблюдать следующие требования техники безопасности.

1. Прежде чем приступить к выполнению лабораторной работы, все члены студенческой бригады должны обстоятельно ознакомить­ся с оборудованием лабораторной установки и устройством отдельных ее частей. Студенты обязаны знать номинальные данные иссле­дуемых электрических машин и не допускать их превышения в ходе работы, за исключением случаев, оговоренных особо.

2. К сборке электрической схемы необходимо приступать только
после разрешения преподавателя, убедившись, что ни одна из частей
установки не находится под напряжением.

3. При обнаружении на лабораторном стенде неисправностей
следует обратиться к дежурному лаборанту. Работа на неисправном
стенде категорически запрещается.

4. Включение установки под напряжение разрешается только по­сле проверки схемы и всей установки преподавателем.

5. В процессе выполнения лабораторной работы категорически
запрещается прикасаться к находящимся под напряжением оголенным токоведущим участкам схемы и вращающимся частям электри­ческих машин.

6. Все необходимые переключения в схемах разрешается произ­водить лишь при полном отключении напряжения.

7. Студентам запрещается делать какие-либо переключения на
главном распределительном щите и заходить за лабораторные стенды.

8. Если в ходе работы требуется сделать перерыв (для выполнения
контрольных расчетов, консультации с преподавателем, на отдых и
т.д.), то напряжение со стенда должно быть полностью снято.

9. Категорически запрещается оставлять без присмотра даже на
короткое время лабораторную установку, находящуюся под напряжением.

10. По окончании работы в первую очередь со стенда должно
быть снято напряжение. После утверждения преподавателем, полу­
ученных экспериментальных данных, схема разбирается и рабочее ме­сто приводится в порядок.

Нарушение правил техники безопасности и поведения в лабора­тории рассматривается как серьезное нарушение дисциплины.

 

Требования и рекомендации по подготовке к лабораторной

работе и оформлению отчета

Перед каждой лабораторной работой студент должен самостоя­тельно, используя рекомендованную литературу и настоящее руково­дство, подготовиться и знать следующие основные вопросы:

- устройство и принцип действия исследуемой электрической
машины;

- вид ее основных характеристик;

- назначение всех элементов испытуемой установки, их взаи­модействие и обозначение на электрической схеме.

Перед началом занятий преподаватель проверяет устно, пись­менно или при помощи контролирующих устройств знания студен­тов и их готовность к выполнению предстоящей работы.

К каждому следующему занятию студент представляет отчет о предыдущей работе и защищает его.

Студент, не представивший отчет о предыдущей работе, к лабо­раторным занятиям не допускается.

Отчет выполняется каждым студентом индивидуально на стандартных листах формата А4 (287мм X 210 мм).

Отчет должен содержать:

1) титульный лист с названием работы, фамилией студента, ука­занием его факультета, курса и группы, фамилией проверяющего
преподавателя и т.д.;

2) программу работы;

3) номинальные данные исследуемых машин;

4) электрическую схему (схемы) установки, выполненную в со­ответствии с действующими стандартами;

5) таблицы экспериментальных и расчетных данных. Каждая
таблица должна иметь название и порядковый номер, в таблице обя­зательно должны быть указаны единицы измерения приведенных ве­личин;

6) пример расчета данных, необходимых для построения графи­ков и диаграмм;

7) рисунки опытных и расчетных характеристик, выполненные
на листах формата А4 с помощью графических редакторов или вручную. Рисунки должны сопровождаться названием, порядковым номером и необходимыми поясняющими надписями. На графиках должны быть четко проставлены все экспериментальные точки, имеющиеся в соответствующей таблице. Характеристики проводятся в виде плавных кривых таким образом, чтобы число «выпавших» экспериментальных точек по обе стороны кривой было примерно равным;

8) выводы по проделанной работе. В выводах должно быть в краткой форме сделано заключение по каждому из проделанных опытов и по каждой опытной и расчетной характеристике.

 

 

Теоретические сведения об асинхронном двигателе

С фазным ротором

 

Все трехфазные асинхронные двигатели имеют конструктивно одинаковые статоры и различаются выполнением обмотки ротора. По конструкции обмотки ротора эти двигатели подразделяются на два типа: с короткозамкнутой обмоткой (короткозамкнутые) и с фазной обмоткой (так называемые двигатели с фазным ротором или контактными кольцами).

Трехфазный двигатель предназначен для включения в трехфазную сеть, поэтому он имеет обмотку статора, состоящую из трех фазных обмоток, при прохождении через которые токи, поступающие из трех фаз сети, возбуждают вращающееся магнитное поле. Для усиления магнитного поля и придания ему необходимой формы сердечники собирают, из тонких листов электротехнической стали, изолированных друг от друга слоем лака.

К корпусу двигателя, который отливают из чугуна или стали, прикрепляют все остальные части двигателя. Сердечник статора имеет вид полого цилиндра с продольными пазами по внутренней поверхности.

В пазы укладываются три фазные обмотки, сдвинутые относительно друг друга на угол 120град. Внутри корпуса сердечник статора укрепляется с помощью прокладки из немагнитного материала для того, чтобы не допускать образования в нем магнитного поля и, следовательно, вихревых токов.

Частота вращения магнитного поля статора в об/мин определяется соотношением

где - число пар полюсов статора; - частота питающего напряжения статора.

Тогда при питании двигателя от сети промышленной частоты = 50 Гц и =1 частота вращения поля статора равна = 3000 об/мин. Для получения меньших частот вращения статоры выполняют с многополюсными обмотками ( > 1).

У двигателей с фазным ротором статорная обмотка аналогична статорной обмотке короткозамкнутого двигателя. А в продольные пазы сердечника ротора уложены три одинаковые изолированные обмотки, выполненные по типу статорной обмотки, т. е. смещенные между собой в пространстве на 120 град. Концы обмоток объединены в общую точку и образуют звезду, а начала присоединены к трем контактным кольцам, размещенным на валу.

С помощью щеток, прижимающихся к контактным кольцам, в каждую фазу обмотки ротора можно ввести добавочное активное сопротивление. С увеличением активного сопротивления обмотки ротора уменьшается пусковой ток, т. е. облегчается пуск двигателя, а также увеличивается пусковой момент вплоть до максимального значения. Кроме того, изменяя с помощью реостата активное сопротивление цепей ротора можно регулировать частоту вращения двигателя. Все это позволяет применять двигатели с фазным ротором для привода машин и механизмов, требующих при пуске больших пусковых моментов.

В обмотке статора асинхронного двигателя при прохождении переменного тока возбуждается вращающееся магнитное поле, которое, пересекая проводники обмотки ротора, наводит в них переменную ЭДС. Так как обмотка ротора замкнута, то наведенная ЭДС вызывает в роторе ток. В результате взаимодействия проводников с током ротора и вращающегося магнитного поля возникает сила, заставляющая ротор вращаться в направлении вращения поля. Таким образом, принцип работы асинхронного двигателя основан на использовании взаимодействия вращающегося магнитного поля, создаваемого переменным током в обмотке статора и проводниками с током обмотки ротора. Так как вращение магнитного поля статора происходит асинхронно с вращением ротора двигателя, т. е. частоты вращения ротора и поля отличны, двигатель называется асинхронным.

При пуске асинхронного двигателя по мере разгона ротора разность частот вращающегося поля и ротора уменьшается. Однако ротор не может вращаться синхронно с полем, так как при совпадении частот не будет относительного движения поля и ротора, вследствие чего ротор не будет пересекаться полем, в нем не будет наводиться ток и, следовательно, исчезнет вращающий момент.

 

Цель работы - получить практические навыки по эксплуатации, опытному и расчетному методам определе­ния рабочих и механических характеристик асинхронного двигателя с фаз­ным ротором, а также по оценке его эксплуатационных свойств.

 

Программа работы

 

1. Изучить устройство и элементы конструкции двигате­ля.

2. Определить экспериментально механические (естественную и искусственную с введенным в цепь ро­тора добавочным сопротивлением) характеристики дви­гателя.

3. Выполнить опыт холостого хода.

4. Выполнить опыт короткого замыкания.

5. Определить рабочую и механическую характеристики расчетным путем по круговой диаграмме.

 

Паспортные данные испытуемого двигателя:

 

Номинальная потребляемая активная мощность = 98 Вт,

Номинальная полезная механическая мощность = 35 Вт,

Номинальное напряжение =220 В,

Номинальный ток обмотки статора =0,6 А,

Номинальный коэффициент мощности =0,73,

Номинальный коэффициент полезного действия =0,36,

Число пар полюсов =2,

Механические потери =20 Вт,

Магнитные потери =33 Вт,

Активное сопротивление фазы обмотки статора =22,2 Ом.

 

 

1. Определение естественной при = , и искусственной при , = , механических характеристик
трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором

 

1.1. Электрические схемы соединений

 

 

Рис. 1.1. Электрическая схема соединений тепловой

защиты машины переменного тока

 

Рис. 1.2. Электрическая схема соединений для определения механических характеристик

1.2. Перечень аппаратуры.

 

Таблица 1.1

 

Обозначение Наименование Тип Параметры
G1 Трехфазный источник питания 201.2 ~ 400 В / 16 А
G2 Источник питания двигателя постоянного тока 206.1 - 0…250 В / 3 А (якорь) / - 200 В / 1 А (возбуждение)
G4 Машина постоянного тока 101.2 90 Вт / 220 В / 0,56 А (якорь) / 2×110 В / 0,25 А (возбуждение)
G5 Преобразователь угловых перемещений 6 вых. каналов / 2500 импульсов за оборот
М1 Машина переменного тока 102.1 100 Вт / ~ 230 В / 1500 об/мин
А2, А7 Трёхфазная трансформаторная группа 347.1   3´80 В×А; 230 В/242,235, 230, 226, 220, 133, 127 В
А6 Трехполюсный выключатель 301.1 ~ 400 В / 10 А
А9 Реостат для цепи ротора машины переменного тока 307.1 3 ´ 0…40 Ом / 1 А
А10 Активная нагрузка 306.1 220 В / 3´0…50 Вт;
Р1 Блок мультиметров 508.2 3 мультиметра 0...1000 В / 0...10 А / 0…20 Мом
Р2 Измеритель мощностей 507.2 15; 60; 150; 300; 600 В / 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 А.
Р3 Указатель частоты вращения 506.2 -2000…0…2000 об/мин

 

 

1.3. Описание электрической схемы соединений.

 

Источник G1 - источник синусоидального напряжения промышленной частоты.

Источник питания G2 двигателя постоянного тока используется для питания нерегулируемым напряжением обмотки возбуждения машины постоянного тока G4, работающей в режиме генератора с независимым возбуждением и выступающей в качестве нагрузочной машины.

Преобразователь угловых перемещений G5 генерирует импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения Р3 электромашинного агрегата.

Испытуемый асинхронный двигатель М1 получает питание через выключатель А6 и трехфазные трансформаторные группы А2,А7 от трехфазного источника питания G1.

Реостат А9 служит для вывода энергии скольжения при испытании двигателя М1 с фазным ротором.

Активная нагрузка А10 используется для нагружения генератора G4.

С помощью мультиметра блока Р1 контролируется ток статорной обмотки и линейное напряжение испытуемого двигателя М1.

С помощью измерителя Р2 контролируются активная мощность, потребляемая испытуемым двигателем М1.

 

Оглавление

Введение

Правила техники безопасности при работе в учебной лаборатории

Требования и рекомендации по подготовке к лабораторным работам

и составлению отчета

Теоретические сведения об асинхронном двигателе с фазным ротором

1. Определение естественной и искусственной механических характеристик трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором

1.1. Электрические схемы соединений

1.2. Перечень аппаратуры

1.3. Описание электрической схемы соединений

1.4. Указания по проведению эксперимента

2. Опыт короткого замыкания трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором

2.1. Электрическая схема соединений

2.2. Перечень аппаратуры

2.3. Описание электрической схемы соединений

2.4. Указания по проведению эксперимента

3. Опыт холостого хода трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором

3.1. Электрическая схема соединений

3.2. Перечень аппаратуры

3.3. Описание электрической схемы соединений

3.4. Указания по проведению эксперимента

4. Обработка результатов испытаний и оформление отчета

5. Контрольные вопросы

 

ИССЛЕДОВАНИЕ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ

 

 

Методические указания

Самара

Самарский государственный технический университет

 

Печатается по решению Редакционно-издательского совета СамГТУ

 

УДК 621.313

 

Исследование асинхронного двигателя с фазным ротором: метод.указ. / Сост. Ю.В.Зубков. – Самара; Самар. гос. техн. ун-т, 2008. - 35с.: ил.

Содержат практические рекомендации по экспериментальному определению рабочих и механических характеристик асинхронных двигателей с фазным ротором, а также контрольные вопросы, указания по обработке экспериментальных данных.

Составлены в соответствии с рабочей программой по курсам «Электрические машины», «Электромеханика», «Конструкция, расчет, проектирование, потребительские свойства ЭМУ и ЭМП» для студентов специальностей 140203, 140204, 140205, 140211, 140601, 140604, 140605,140608.

Предназначены для студентов и преподавателей университета.

 

 

Составитель канд. техн. наук Ю.В. Зубков

Рецензент канд. техн. наук Ю.А. Макаричев

 

 

Ó Ю.В.Зубков, составление, 2008

Ó Самарский государственный

технический университет, 2008

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Асинхронные двигатели составляют около 80% всего парка электрических двигателей, применяемых в промышленности, благодаря простоте конструкции и обслуживания, невысокой стоимости. Изучение потребительских свойств, эксплуатационных характеристик таких двигателей является актуальной задачей.

Целью учебных лабораторных испытаний является более глубокое изучение студентами вопросов теории электромеханического преобразования энергии, ознакомление с конст­рукцией электрических машин и их основными характеристиками, приобретение практических навыков экспериментальных исследова­ний и обработки опытных данных.

Лабораторные работы рассчитаны на 4 часа аудиторных занятий по экспериментальному исследованию электрических машин и на 2...4 часа самостоятельной работы студентов по обработке и анализу полученных опытных данных.

 







Последнее изменение этой страницы: 2016-09-18; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 35.173.234.237 (0.02 с.)