Исследование способов пуска трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором

Цель работы. Получить экспериментальное подтверждение теоретическим сведениям о пусковых свойствах трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, а также приобрести прак­тические навыки в сборке схем и пуске этих двигателей.

Программа работы.

1. Ознакомиться с конструкцией двигателя, факторов и переключающих устройств; записать их паспортные данные, а также данные измерительных приборов.

2. Собрать схему по рис38 и после проверки ее руководителем осуществить пуск двигателя прямым включением в сеть. 

3.  Используя схему по рис.38, осуществить пуск двигателя с переключением обмотки статора со звезды на треугольник.

4. Собрать схему по рис.39 и после проверки ее руководителем выполнить реакторный пуск двигателя.

5. Собрать схему по рис.40 и после проверки ее руководителем снять данные и построить график зависимости пускового момента двигателя от напряжения питания.

6. Составить отчет и сделать заключение о проделанной работе.

Подготовка к работе. Повторить теоретический материал; пусковые свойства трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором; способы пуска при пониженном напряжении; влияние напряжения питания на величины пускового тока и пускового момента.      

  2. Подготовить в рабочей тетради таблицы для занесения результатов лабораторной и координатную сетку для построения графика.

Рис.38 Схема включения трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором при пуске переключением обмотки ста­тора со звезды на треуголь­ник

Порядок выполнения работы. Общие  указания. Для получения объективных результатов лабораторной работы пригодных для сравнения различных методов пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, необходимо эксперименты выполнять на одном и же двигателе с включением в цепь обмотки статора одного и того же амперметра. Применение разных двигателей и амперметров, даже одного и того же типа, внесет погрешность в эксперимент, результаты которого будут фиксировать  не только особенности метода пуска двигателя, но и специфических свойства различных экземпляров двигателей и измерительных механизмов амперметров. Применяемый в лабораторной работе двигатель должен нормально работать при соединении обмотки статора в треугольник

 

 

 

 

Рис. 39. Схема включе­ния трехфазного  асин­хронного двигателя с короткозамкнутым

рото­ром при реакторном пуске

 

Рис40. Схема включения трехфаз­ного асинхронного двигателя для опытного получения данных зависи­мости пускового момента М_п от напряжения сети U₁

Пуск двигателя непосредственным включением в сеть. Этот метод пуска отличается простотой, однако в момент подключения двигателя к сети в цепи статора возникает значительный пусковой ток, в пять — семь раз превышающий  номинальный ток двигателя.

После сборки схемы по рис.38 и проверки ее  руководителем следует поставить переключатель 2 в положение «треугольник» и включить рубильник Р1. В момент включения стрелка амперметра отклонится,    показывая величину начального пускового тока I_п; это показание заносят в табл. 7.1. Пуск двигателя повторяют три раза, затем определяют среднее значение начального пускового тока (А)

 

                   I_п·ср=(I_п1+I_п2+I_п3)/3                                                (7.1)

 

Перед каждым пуском двигателя необходимо убедиться в полной остановке ротора. Далее следует определить кратность пускового тока I_пср/I_1ном, где I_1ном - номинальный ток двигателя, А.

 

Таблица 7.1

Номер пуска	Iп, А	Iп·ср, А	U1, В	Iпср/I1ном,	Мп, Н·м	Мп/^Мном
1 2 3

Пуск двигателя переключением обмотки статора со звезды на треугольник. Схема сое­динений остается прежней (рис.38). Пуск производят в следующем порядке. Поставив переключатель 2 в нейтральное положение, замы­кают рубильник Р1; затем переключатель переводят в положение «звезда» и фиксируют величины начального пускового тока I_п и пускового напряжения U_п. После разгона ротора переключатель быстро переводят в положение «треугольник». При этом обращают внимание на то, что «бросок» тока при переключении обмотки статора со звезды на треугольник намного меньше начального пускового тока. Пуск включением обмотки на звезду следует повторить три раза и определить среднее значение начального пускового тока (7.1) и его кратность I_пср/I_1ном,. Результаты измерений и вычислений занести в табл. 7.2.

Реакторный пуск двигателя. При реакторном пуске Двигателя напряжение понижается за счет падения напряжения на индуктивном сопротивлении реакторов х_Р. При этом напряжение вводах обмотки статора (В)

                 

                       U_п=U₁-iI_пх_р                                                   (7.2)

 

Таблица 7.2

Метод пуска	Измерения		Вычисления
	Iп, А	Uп, В	Iп,ср, А	Iп,ср	Uп	Мп, Н·м	Iп,ср	Мп,
				Iном	Uном		Iп	Мп,
Переключением обмотки статора со Y на ∆
Реакторный

 

Пуск двигателя выполняется следующим образом: при разомкнутом рубильнике 2 включают рубильник Р1 и на двигатель подается пониженное напряжение Un (7.2), при этом фиксируют показания  амперметра и вольтметра; после разгона ротора включают рубильник  2 и двигатель оказывается под полным напряжением сети. Пуск при разомкнутом рубильнике 2 повторяют три раза, каждый раз при подвижном роторе. Значения начального пускового тока I_п и пускового (пониженного) напряжения на фазной обмотке статора U_п заносятся в табл. 7.2, а затем определяют среднее значение пускового тока I_п.ср

Зависимость пускового момента от напряжения. Собирают схему по рис.40 и после проверки ee  руководителем устанавливают на выходе РНТ минимальное напряжения  вставляют в специальное отверстие диска электромагнитного тормоза (моментомера) ЭМТ шпильку, зацепляющую диск с полюсом электромагнита. После этого включают рубильник Р1 и плавно повышают напряжение на обмотке статораU_1к до значения, при котором в обмотке статора достигнет значения I_1к = (2,5÷ 3,0) I_1ном

При этом через приблизительно одинаковые интервалы пускового момента М._п снимают не менее пяти показаний вольтметра и моментомера ЭМТ и заносят их в таблицу:

 

Номер измерения
U1к, В
Мп, Н.м

 

Измерения при токе I_lK> I_1ном следует проводить по возможности быстрее, не допуская чрезмерного перегрева двигателя.

По полученным данным на координатную сетку наносят точки и по лекалу через эти точки проводят плавную кривую, продолжив ее за пределы  экспериментально полученных точек, т. е. экстраполируют  график на участке АВ (рис.41) до номинального (фазного) напряжения U_1ном.

Из теории известно, что пусковой момент асинхронного двигателя опционален квадрату фазного напряжения: М_п = U²₁. Используя это  положение, вычисляют величину пускового момента М_п._ном, соответствующую номинальному напряжению на обмотке статора.

 

М_п·ном = М_па(U_1пом/U_1А)²,      (7.3)

 

 

 

где U_1А – напряжение, соответствующее пусковому моменту М_пА, т. е. наибольше­му значению момента, полученному экспе­риментально.

 

 

 

Рис.41. График зависимости пускового момента ансихронного двигателя от напряжения сети.

 

Рассчитанное по (7.3) значение момента должно быть равно или мало отличаться от значения момента М_пв, т. е. момента, полученного экстраполяцией графика М_п  = f(U₁), что будет свидетельствовать о правильно выполненной экстраполяции.

Этот график используют для определения пусковых моментов при различных методах пуска двигателя: при пуске двигателя непос­редственным включением в сеть — момент М_п, соответствующий но­минальному фазному напряжению на обмотке статора U_1ном; при методах пуска двигателя при пониженном напряжении сети U_п (пере­ключением обмотки статора со звезды на треугольник и с включени­ем реакторов в цепь статора) — момент М_п.

Затем для каждого метода пуска определяют кратность пусково­го момента М_п/М_2ном, где

                       М_2ном=9,55Р_2ном/^п_2ном                                                                  (7.4)

 

-номинальное значение момента на валу двигателя, Н·м; Р_2ном — номинальная мощность двигателя, Вт; ^п _2Н0М — номинальная частота  вращения, об/мин.

Полученные значения величин пускового момента и его кратности для метода пуска двигателя непосредственным включением в сеть заносят в  табл. 7.1, а для методов пуска при пониженном напряжении в табл.  7.2.

Анализ результатов лабораторной работы. Анализируя результаты  лабораторной работы, необходимо дать сравнительную оценку пусковым  свойствам асинхронного двигателя при различных методах пуска рассмотренных в данной лабораторной работе. При этом следует иметь в виду основные пусковые параметры двигателя — начальный пусковой ток и пусковой момент, полученные в результате экспериментов. При сравнении удобно воспользоваться отношениями I_п.ср/ I_п.ср и М_п/М_п, где I_п.ср и М_п - начальные значения пускового тока и пускового момента при пуске двигателя непосредствен включением в сеть. Вполне очевидно, что для метода пуска непосредственным включением двигателя в сеть эти отношения равны единицы, а для специальных методов пуска они меньше единицы.

При выводах о достоинствах и недостатках методов пуска необходимо учитывать еще и такие показатели, как сложность пусковой операции и ее экономичность, имея в виду стоимость дополнитесь устройств.

Контрольные вопросы.

1. Какие показатели определяют пусковые свойства асинхронных двигателей?

2. Каковы достоинства и недостатки метода пуска асинхронных двигателей непосредственным включением в сеть?

3. На чем основаны методы уменьшения пускового тока асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором? Перечислите эти методы.

4.  Каков общий недостаток методов пуска асинхронных двигателей при пониженном напряжении?

5.  На сколько уменьшается пусковой ток асинхронного двигателя при его пуске методом переключения обмотки статора со звезды треугольник? Как при этом изменяется пусковой момент?

6. Какова зависимость пускового момента асинхронного двигателя от напряжения, подводимого к обмотке статора?

 

 

Технологическая карта№20.