Исследование механических характеристик

Им. Гагарина Ю. А.

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Методические указания к выполнению лабораторной работы

По курсу «Электропривод»

для студентов специальности 180500 и направления 140300

Одобрено редакционно-издательским советом

Саратовского государственного технического университета

Саратов 2012

ВВЕДЕНИЕ

 

В указании объединены лабораторные работы по исследованию электромеханических свойств основных типов электродвигателей, применяемых в электроприводе: асинхронного двига­теля постоянного тока с  независимым возбуждением. Основное внимание уделено механическим характеристикам.

 

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

 

Работа электропривода связана с преобразованием электрической энергии в механическую, которая передается через вал рабочему органу производственного механизма. При этом двигатель создает вращающий момент, а производственный механизм – момент сопротивления. Поэтому для экспериментального исследования электромеханических свойств электродвигателей необхо­дима нагрузочная машина, имитирующая момент нагрузки на валу.

В тормозных режимах механическая энергия передается через вал а обратном направлении - от рабочего органа производственного механизма к двигателю. При этом производственный механизм создает вращающий момент, используя запасенную ранее кинетическую или потенциальную энергию, а двигатель - момент сопротивления. Следовательно, экспериментальная установка для исследования тормозных режимов двигателя должна включать в себя нагрузочную машину в виде источника механической энергии.

Таким образом, нагрузочная машина должна создавать и момент сопротивления и вращающий момент, то есть обладать и свойствами тормоза и свойствами двигателя. С этой целью в лабораторной установке в качестве нагрузочной машины используется двигатель постоянного тока с независимым возбуждением.

Включенная в режим генератора, работающего на внешний нагрузочный реостат RN, нагрузочная машина является тормозом и позволяет проанализировать двигательный режим работы испытуемого двигателя. Уравнение её механической характеристики в этом режиме работы имеет вид

,           (1)

где k – конструктивный коэффициент;

RЯ - сопротивление обмоток якоря;

Ф - магнитный поток нагрузочной машины;

МНМ - электромагнитный момент.

Изменяя сопротивление реостата RN можно менять наклон механической характеристики нагрузочной машины и, таким образом получить ряд экспериментальных точек механической харак­теристики испытуемого двигателя в двигательном режиме работы. На рис.1 в качестве примера показаны экспериментальные точки 0, 1, 2, 3, 5 естественной характеристики двигателя постоянно­го тока с независимым возбуждением. Следует иметь в виду, что в двигательном режиме работы момент испытуемого двигателя М больше момента МНМ нагрузочной машины на величину момента ∆М механических потерь (рис. 1).

Рис. 1.

 

Для анализа тормозных режимов работы испытуемого двигателя нагрузочная машина включается в режим двигателя и создает вращающий момент. При этом реостат RN включается в цепь якоря нагрузочной машины и выполняет роль добавочного сопротивления. В этом случае механическая характеристика нагрузочной машины определяется уравнением

,         (2)

где UЯ – напряжение источника питания якорной цепи.

Изменяя сопротивление реостата RN или магнитный поток Ф нагрузочной машины, можно получить различные точки механических характеристик испытуемого двигателя в тормозных режимах. На рис. 2 показаны примеры получения экспериментальных точек для характеристик генераторного и динамического торможения (кривые А и Б) в асинхронном двигателе и для характеристики режима противовключения (кривая С) в двигателе постоянного тока с независимым возбуждением. Для получения точек 1, 2, 3 (рис. 2) необходимо ослаблять магнитный поток нагрузочной машины, я для снижения скорости (точки 4-12) следует при номинальном магнитном потоке увеличивать сопротивление реостата RN.В отличие от двигательного режима работы, момент испытуемого двигателя меньше, чем момент механических потерь, что связано с противоположным направлением механической мощности.

Для каждой экспериментальной точки скорость вращения измеряется по показанию вольтметра, подключенного к тахогенератору [6]. Перевод показаний вольтметра в рад/с производится через коэффициент передачи тахогенератора, указанный в его паспорте.

Величина вращающего момента испытуемого двигателя измеряется косвенно [7]. Как известно [5], при косвенных измерениях на погрешность результата большое влияние оказывает количество измеряемых параметров. Поэтому по возможности необходимо стремится для каждой точки измерять минимальное число параметров и использовать наиболее простые формулы для вычисления момента. Усложнять алгоритм расчета момента следует в самых необходимых случаях, когда его уже нельзя вычислить проще.

Так, если испытуемым является двигатель постоянного тока с независимым возбуждением и его магнитный поток равен номинальному (при номинальном напряжении и токе в цепи возбуждения двигателя) момент может быть определён по формуле

 ,                      (3)

 где С=кФ - произведение конструктивного коэффициента на номинальный магнитный поток двигателя;

IЯ - измеренное значения тока в цепи якоря двигателя.

Рис. 2

 

Коэффициент С определяется по номинальным данным двигателя по уравнению

,                      (4)

 где РН, ωН, IЯН - номинальные мощность, скорость и ток якоря двигателя.

Величина IЯН определяется по уравнению

,                    (5)

 где IН - номинальный ток двигателя;

 IВН - номинальный ток обмотки возбуждения, определяемый экспериментально при номинальном напряжении возбуждении.

При Ф≠ФН (когда ток возбуждения испытуемого двигателя отличен от номинального) момент определяется через электромагнитную мощность двигателя

,                     (6)

 где IЯ, UЯ, ω - измеренные значения тока, напряжения на якоре и скорости вращения;

RЯ - сопротивление обмоток якоря испытуемого двигателя.

Знак «-» в формуле (6) берётся при исследовании двигательного режима работы, «+» при всех тормозных режимах.

Величина RЯ определяется исходя из потерь в обмотке якоря в номинальном режиме.

,                    (7)

При выполнении расчётов следует иметь в виду, что вычисления по формуле (6) в сравнении с формулой (3) имеют меньшую точность, так как на результат вычисления, кроме погрешности измерения тока якоря, влияют погрешности измерения напряжения и скорости двигателя [5].

Вращающий момент асинхронного двигателя не может быть вычислен по показаниям измерительных приборов, установленных в цепях статора или ротора. Поэтому при исследовании асинхронного двигателя его момент определяется по электромагнитному моменту нагрузочной машины.

,                   (8)

где МНМ - электромагнитный момент нагрузочной машины;

 ∆М - момент, идущий на покрытие механических потерь.

Знак «+» в формуле (8) соответствует двигательному режиму работы испытуемого двигателя, а «-» - всем тормозным режимам.

Величина электромагнитного момента нагрузочной машины МНМ определяется по формулам (3) или (6). Знак «+» или «-» в формуле (6) определяется также, как и в предыдущем случае.

Величина момента, идущего на покрытие механических потерь, определяется через мощность механических потерь.

,                        (9)

Мощность механических потерь рассчитывается приближенно по дополнительным экспериментальным данным по формуле

,                    (10)

 где UЯ, IЯ - напряжение и ток в цепи якоря нагрузочной машины при отключенных напряжениях питания в цепях асинхронного двигателя.

 

ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА

 

1. Соединение всех элементов схемы производить только при отключенных напряжениях источников питания. Контроль отсутствия напряжения осуществляется по сигнальным лампам Н1-Н5, положению выключателей SF1-SF4 и S, а также по показаниям контрольно-измерительных приборов.

2. Правильность выполнения внешних соединений должна быть проверена преподавателем или лаборантом.

3. Не касаться токоведущих частей экспериментальной установки.

4. Не касаться вращающихся частей электрических машин. Особое внимание уделять вращающимся частям двигателей при их включении.

 

СОДЕРЖАНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЁТА ПО РАБОТЕ

 

Отчёт должен содержать название лабораторной работы, формулировку цели работы, перечень используемых измерительных приборов, двигателей с их номинальными данными, расчётные соотношения, схемы экспериментов, результаты наблюдения и вычислений в виде таблиц, графики экспериментальных зависимостей, выводы. Отчёт должен быть разборчиво подписан.

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

 

Рис. 3.1

 

Исследование характеристик при ослабленном магнитном потоке двигателя осуществляется по схеме рис.3.1. Снижение магнитного потока осуществляется потенциометром RL, для чего необходимо уменьшить ток возбуждения двигателя.

Следует иметь в виду, что чрезмерное ослабление магнитного потока (более 50%) приводит к перегрузкам якорной цепи двигателя. Поэтому при ослаблении магнитного потока необходимо следить за показаниями амперметра А4 и не допускать его перегрузок.

Для заданного значения тока возбуждения характеристика снимается аналогично естественной.

Рис. 3.2

Для исследования реостатных характеристик необходимо собрать схему рис.3.2. В качестве добавочного реостата RD по заданию преподавателя используются секции R1, R2, R3 или R4. При заданном значении величины сопротивления добавочного реостата характеристика снимается аналогично естественной.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

Оборудование и принадлежности – лабораторный стенд, соединительные провода.

Задание 1. исследовать естественную характеристику двигателя постоянного тока с независимым возбуждением.

1.1 Прочитать предыдущие разделы. Изучить в соответствии со схемой рис.3.1 расположение на панели стенда каждого из элементов схемы.

1.2 Собрать схему рис.3.1.

1.3 Включить S и с помощью RL установить номинальное напряжение возбуждения.

1.4 Установить переключатель SAR положение M3, а переключатель SAN в положение «0». Выключить SF2.

1.5 Записать в таблицу 3.1 показания приборов. Величину тока возбуждения двигателя записать в графу 1.

1.6 Перевести SAN в следующее положение и записать показания приборов.

1.7 Повторяя пункт 1.6, довести нагрузку до 5 А.

1.8 Перевести SAN в положение «0» и отключить напряжение сначала выключателем SF2 и затем - S.

Таблица 3.1

Данные наблюдений				Результаты вычислений
Вид характеристики и её параметры: ток возбуждения, сопротивление якоря	Напряжение на якоре, В	Ток якоря, А	Скорость, об/мин	Момент, Нм
1	2	3	4	5

Задание 2. Исследовать механическую характеристику при ослабленном магнитном потоке.

2.1 При необходимости выполнить пункты 1.1-1.2 задания 1.

2.2 Выключателем S включить напряжение возбуждения и установить с помощью RL заданное преподавателем напряжение.

2.3 Снять характеристику. Для этого необходимо выполнить пункты 1.4-1.7 задания 1.

2.4 Отключить напряжение.

Задание 3. Исследовать 2-е реостатные характеристики двигателя.

3.1  Изучить расположение на панели стенда каждого из элементов схемы рис.3.2.

3.2  Собрать схему рис.3.2 при заданном преподавателем значении сопротивлении RD.

3.3   Выключателем S включить напряжение возбуждения и регулятором RL установить его номинальное значение.

3.4   Снять характеристику, повторяя пункты 1.4-1.7 задания 1.

3.5  Отключить напряжение.

3.6   Повторяя пункты 3.2-3.5 при другом заданном RD, снять 2-ю характеристику.

 

 

 

BO ПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

 

1. Какую конструкцию имеет двигатель постоянного тока? В чем состоит принцип его работ?

2. Какой смысл имеют параметры двигателя постоянного тока: номинальная мощность, напряжение и ток, номинальная скорость, номинальный момент, номинальное сопротивление, скорость идеального холостого хода, момент и ток короткого замыкания?

3. Что такое механическая характеристика двигателя? Скоростная характеристика? Чем отличаются искусственные механические характеристики от естественной? Выведите уравнение скоростной и механической характеристики двигателя постоянного тока с независимым возбуждением.

4. Как в данной лабораторной установке создается тормозной момент на валу испытуемого двигателя? Как и для чего он регулируется? Как рассчитывается электромагнитный момент?

5. Как производится пуск двигателя постоянного тока? Какие меры применяются для уменьшения пускового тока?

6. Какие механические характеристики приобретает двигатель постоянного тока при снижении напряжения, подводимого к якорю? Где это используется?

ЛИТЕРАТУРА

[1] –с.48-65;

[2] –с.46-63. 128-131.

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

Цель работы:

1. Изучить методику экспериментального исследования механических характеристик электродвигателей постоянного тока с независимым возбуждением в тормозных режимах.

2. Исследовать механические характеристики двигателя постоянного тока с независимым возбуждением в тормозных режимах работы.

Рис. 4.1

Отсчет показаний приборов, в особенности скорости вращения, необходимо производить с точностью до одной десятой минимального деления шкалы прибора. Округление показаний приборов приводят к искажению физической сущности результатов эксперимента и поэтому недопустимы.

Для исследования режима генераторного торможения собирается схема рис.4.1.

При ошибочном подключении полярности одной из якорных обмоток или обмоток возбуждения может возникнуть режим торможения противовключением, сопровождающийся сильным возрастанием токов в якорных цепях двигателя и нагрузочной машины. Поэтому обязательно необходимо произвести пробный пуск двигателя, плавно снижая сопротивление нагрузочного реостата RN и следя за показаниями скорости (по вольтметру VG2) и тока якоря (по амперметру А4). Если при этом скорость вращения снижается, а ток якоря резко возрастает, необходимо отключить напряжение и так поменять полярность одной из обмоток электрических машин, чтобы скорость росла с ростом нагрузки. Пробный пуск нужно производить при номинальном возбуждении двигателя и нагрузочной машины.

Механическая характеристика генераторного торможения снимается путем увеличения скорости двигателя выше скорости идеального холостого хода. Режим генераторного торможения начинается в тот момент, когда ток якоря по (амперметру А4) переходит через нуль (когда ток начинает течь от двигателя в сеть). Начиная с этого момента, включая точку идеального холостого хода, для каждого значения скорости показания приборов нужно записывать в таблицу 3.1. Скорость двигателя выше скорости идеального холостого хода увеличивается с помощью нагрузочной машины М3. Для этого сначала плавно выводят реостат RN (до положения 7 регулятора SAN), и лишь за тем плавно ослабляют магнитный поток нагрузочной машины (регулятором RL).

Рис. 4.2

Следует иметь ввиду, что ослабление магнитного поля нагрузочной машины хотя первоначально и приводит к росту скорости, сопровождается одновременным повышением потерь мощности в ее якорной цепи. При глубоком ослаблении магнитного поля (примерно менее 50% от номинального) потери мощности возрастают на столько, что скорость, достигнув максимума, вновь начинает снижаться. При этом начнёт снижаться и механическая мощность, что отразится на снижении тока якоря испытуемого двигателя. Поэтому, как только ток в цепи якоря испытуемого двигателя (по А4), дойдя до максимума, снова начинает снижаться, ослабление поля нагрузочной машины нужно немедленно прекратить и, вернув все ключи управления в исходное положение, отключить напряжение.

Для исследования режима динамического торможения необходимо собрать схему рис.4.2.

Задавая регулятором SAN скорость вращения, снимается несколько точек механической характеристики. Величины тока, напряжение на якоре и скорости двигателя для каждой точки записывается в таблицу 3.1. В качестве добавочного реостата RD по заданию преподавателя используются одна или несколько секций реостата R1, R2, R3 или R4.

Для снятия механической характеристики режима противовключения собирается схема рис.4.3. В качестве добавочного реостата RD в цепи якоря испытуемого двигателя М4 используются все секции R1, R2, R3 и R4, включенные последовательно.

Рис. 4.3

 

Характеристика снимается путём постепенного снижения сопротивления реостата RN, начиная с момента, когда двигатель М4 остановится и начнёт вращение в обратном направлении до значения тока в цепи якоря, равном 5А. Результаты измерений для каждой точки характеристики заносятся в таблицу 3.1.

При ошибочном подключении полярности обмоток возбуждении или якорных цепей может возникнуть режим генераторного торможения, поэтому для проверки правильности подключения полярности подаваемых напряжений необходимо произвести пробный пуск.

При правильном соединении в исходном нулевом положении переключателя SAN испытуемый двигатель M4 еще находится в двигательном режиме. В этот момент вольтметр V4 (кроме всех остальных приборов) должен зашкаливать за нуль (показывать отрицательное значение ЭДС двигателя). При плавном выведении реостата RN скорость двигателя должна уменьшиться до нуля, а ток якоря возрасти. Наконец,  двигатель М4 должен начать вращение в обратном направлении. С этого момента начнётся режим противовключения, ЭДС двигателя изменит своё направление и вольтметр V4 начнёт показывать положительное напряжение.

Если при выведении реостата RN скорость двигателя возрастает, или, после изменения направления вращения, вольтметр V4 зашкаливает, то следует отключить напряжение и изменить полярность на одной из обмоток двигателя или нагрузочной машины.

Перед началом каждого опыта необходимо: регулятором RL установить номинальное напряжение возбуждения (по вольтметру VL) и полностью ввести нагрузочный реостат RN (SAR - в положение М3, SAN - в положение «0») и лишь затем выключателем SF2 подавать напряжение на якорь.

При проведении опытов необходимо производить переключения регуляторов SAN и RL так, чтобы не допускать перегрузки якорных цепей, следить за показаниями приборов и не допускать их перегрузок.

После завершения каждого из опытов необходимо сначала выключить напряжение на якоре (SF2) и лишь затем - напряжение возбуждение (S).

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

Оборудование и принадлежности - лабораторный стенд, соединительные провода.

Задание 1. Исследовать генераторный режим работы двигателя постоянного тока с независимым возбуждением.

1.1 Изучить в соответствии с рис.4.1 расположение на панели стенда каждого из элементов схемы.

1.2 Собрать схему рис.4.1.

1.3 Установить все регуляторы и ключи управления в исходное положение. Плавно выводя реостат RN,и следя за приборами, определить, согласно ли вращается испытуемый двигатель с нагрузочной машиной. Если они включены на встречное вращение, поменять полярность на одной из обмоток.

1.4 Увеличивая с помощью нагрузочной машины скорость двигателя сверх скорости идеального холостого хода, снять несколько точек характеристики. Результаты опыта занести в таблицу 3.1.

1.5 Как только напряжение на обмотке возбуждения LM3 нагрузочной машины станет меньше 0,6UН, или ток якоря двигателя превысит 5А, или, достигнув максимума, начнет снижаться, прекратить опыт, снять нагрузку с двигателя и отключить напряжение.

Задание 2. Исследовать режим динамического торможения двигателя постоянного тока с независимым возбуждением.

2.1 Изучить расположение на панели стенда каждого из элементов схемы рис.4.2. Величина сопротивления добавочного реостата сдается преподавателем.

2.2 Собрать схему рис.4.2.

2.3 Увеличивая скорость двигателя путем постепенного выведения реостата RN в цепи якоря нагрузочной машины, снять несколько точек характеристики, доведя ток якоря двигателя до 5А. Результаты опыта занести в таблицу 3.1.

2.4 Снять нагрузку с двигателя и отключить напряжение.

2.5 Повторить задание 2 для второго значения добавочного сопротивления в якоре.

Задание 3. Исследовать режим противовключения двигателя постоянного тока с независимым возбуждением.

3.1   Изучить расположение на панели стенда каждого из элементов схемы рис.4.3.

3.2   Собрать схему рис.4.3.

3.3   Убедиться во встречном включении двигателя с нагрузочной машины.

3.4   Плавно уменьшая сопротивление нагрузочного реостата RN, остановить двигатель. Начиная с этого момента, записывать показания приборов в таблицу 3.1.

3.5   Снять несколько точек характеристики, разгоняя двигатель в обратном направлении и доведя ток якоря до 5А.

3.6    Снять нагрузку с двигателя и отключить напряжение.

BO ПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

 

1. Назовите область применения, достоинства и недостатки каждого из тормозных режимов работы. Нарисуйте схемы включения двигателя для получения того или иного режима работы.

2. Составьте и объясните баланс мощности двигателя для каждого из тормозных режимов работы. Чем отличается баланс мощности двигательного режима от баланса мощности тормозных режимов?

3. Выведите уравнение механической характеристики двигателя постоянного тока с независимым возбуждением для каждого из тормозных режимов работы.

4. Каким путём можно регулировать величину тормозного момента, создаваемого двигателем, в каждом из тормозных режимов?

5. Как на данной лабораторной установке задается скорость вращения испытуемого двигателя? Как рассчитывается его тормозной электромагнитный момент?

6. Как влияет на величину тормозного момента величина добавочного сопротивления в якоре, величина магнитного потока двигателя?

 

ЛИТЕРАТУРА

[1] –с.48-65;

[2] –c.46-63, 128-131.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

Рис. 5.1.

 

При экспериментальном исследовании асинхронного двигателя его момент М определяется в виде алгебраической суммы момента механических потерь ∆М и тормозного момента нагрузочной машины МНМ(8). Отсюда возникает необходимость в проведении двух опытов: опыта холостого хода, в котором определяется составляющая ∆М и опыта под нагрузкой для определения МНМ.

Зависимость снимается по схеме рис.5.1. При этом к сети подключается только нагрузочная машина М2. Считая, что мощность, потребляемая ею из сети, полностью расходуется на преодоление механических потерь, по формулам (9), (10) определяют величину ∆М. Произведя этот опыт для нескольких значений скорости вращения, получают зависимость.

В схеме рис.5.1 скорость вращения измеряется тахогенератором G1, к выходным зажимам которого подсоединен вольтметр VG1. Регулирование скорости осуществляется реостатом RN в цепи якоря M2 нагрузочной машины. Изменение величины сопротивления RN производится переключателем SAN. Положение «0» соответствует максимальному сопротивлению и является исходным. В положении «7» реостат RN замкнут накоротко. Переключатель SAR должен находиться в положении M2. Напряжение на обмотку возбуждения LM2 подается от регулятора напряжения RL, который включается выключателем S. При проведении опытов следует устанавливать номинальное напряжение возбуждения. Величина тока и напряжения в цепи якоря нагрузочной машины измеряется приборами А2 и V2 соответственно.

Рис. 5.2

 

Для определения зависимостей  используется схема рис.5.2. Здесь нагрузочная машина служит для целенаправленного регулирования момента нагрузки на валу асинхронного двигателя М1. Изменение нагрузочного момента на валу М1 производится переключателем SAN. В положении «0» момент нагрузки минимален, в положении «7» – максимален. Напряжение на асинхронный двигатель подается с помощью автоматического выключателя SF1, ток и напряжение контролируются амперметром A1 и вольтметром V1 соответственно.

В цепь ротора асинхронного двигателя включен добавочный реостат RM, значение сопротивления которого изменяется переключателем SA. В положении «0» переключатель SA обеспечивает максимальное значение сопротивления RM, в положении «3» – ротор асинхронного двигателя короткозамкнут. Естественная механическая характеристика снимается при короткозамкнутом роторе двигателя (переключатель SA – в положении «3»). Искусственные – при введении добавочного реостата в цепь ротора (переключатель SA – в положениях «0»-«2»).

При снятии характеристик снимается максимально возможное число точек. При проведении опытов нужно следить за всеми измерительными приборами и не допускать их перегрузки.

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

Оборудование и принадлежности – лабораторный стенд, соединительные провода.

Задание 1. Исследовать зависимость момента механических потерь от скорости вращения.

1.1 Изучить расположение на панели стенда каждого из элементов схемы рис.5.1.

1.2 Собрать схему рис.5.1.

1.3 Выключателем S подать напряжение на обмотку возбуждения LM2 двигателя M2. Установить номинальное напряжение возбуждения (с помощью RL).

1.4 Установить SAN в положение «0» и подать напряжение на якорь нагрузочной машины (выключателем SF2).

1.5 Исследовать зависимость механических потерь ∆M от скорости. Для этого, постепенно повышая напряжение на якоре (с помощью SAN), довести его до номинального значения, одновременно снимая показания с приборов. Результаты опытов занести в таблицу рис.5.1.

1.6 Отключить напряжение.

Таблица 5.1

Данные наблюдений			Результаты вычислений
Скорость, об/мин	Напряжение на якоре, В	Ток якоря, А	Мощность потерь, Вт	Момент потерь, Нм
1	2	3	4	5

 

Задание 2. Исследовать двигательный режим работы асинхронного электродвигателя с фазным ротором.

2.1 Изучить расположение на панели стенда каждого из элементов схемы рис.5.2.

2.2 Собрать схему рис.5.2.

2.3 Снять естественную механическую характеристику асинхронного двигателя и его реостатные характеристики. Для этого установить SA в одно из положений, соответствующее снимаемой характеристике. Установить SAN в положение «0», обеспечивающее минимальную нагрузку двигателя, и включить напряжение.

2.4 Поворачивая SAN по часовой стрелке, довести нагрузку до 10А, одновременно снимая показания с приборов.

2.5 Повторить пункт 2.4 для всех других положений переключателя SA.

2.6 Результаты измерений занести в таблицу 5.2 и отключить напряжение.

Таблица 5.2

Данные наблюдений				Результаты вычислений
Режим работы асинхронного двигателя, тип характеристики и её параметры	Напряжение на якоре, В	Ток якоря, А	Скорость, об/мин	Электромагнитный момент нагрузочной машины, Нм
1	2	3	4	5

 

BO ПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

 

1. Какую конструкцию имеет асинхронный двигатель с контактными кольцами, с беличьей клеткой? Где они применяются, в чём состоит их принцип работы?

2. Какой смысл имеют параметры асинхронного двигателя: синхронная скорость, номинальная скорость, скольжение, номинальное и критическое скольжение, номинальный, критический и пусковой моменты, перегрузочная способность? Покажите эти параметры на механической характеристике.

3. Нарисуйте механические характеристики в виде  и . Как, имея одну из них, построить другую?

4. Какое влияние на форму характеристики оказывает снижение напряжения? Во сколько раз уменьшится вращающий момент асинхронного двигателя при снижении напряжения на 10%?

5. Что такое естественная механическая характеристика? Какие искусственные характеристики имеет асинхронный двигатель, где они используются?

6. Составьте баланс мощности асинхронного двигателя и объясните его. В каком месте асинхронного двигателя выделяются потери скольжения?

 

ЛИТЕРАТУРА

[1] –с.74-98;

[2] –c.83-120, 128-131.

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

Рис. 6.1

Для снятия механической характеристики асинхронного двигателя в режиме генераторного торможения необходимо собрать схему рис.5.1. При этом двигатель и нагрузочная машина должны вращаться согласованно. В противном случае следует установить обратное чередование фаз на статоре асинхронного двигателя.

Характеристика снимается путём увеличения скорости двигателя выше синхронной с помощью нагрузочной машины М2.

Переключатель SA должен находиться в положении «3», обеспечивающим естественную характеристику асинхронного двигателя. Переключатель SAN должен находиться в исходном положении «0» – добавочный реостат в цепи якоря М2 полностью введен, переключатель RL – в положении, обеспечивающем номинальное напряжение на обмотке возбуждения LM2. Скорость двигателя выше синхронной увеличивается путём постепенного выведения реостата RN и далее, когда RN полностью выведен, путём постепенного ослабления поля нагрузочной машины с помощью потенциометра RL до значения 0,6UH. После окончания опыта потенциометром RL нужно установить номинальное напряжение на обмотке LM2 нагрузочной машины.

Для снятия механической характеристики в режиме торможения противовключением необходимо собрать схему рис.6.1.

Установите обратное чередование фаз на клеммах асинхронного двигателя таким образом, чтобы двигатель и нагрузочная машина вращались встречно, реостат RN в роторе двигателя нужно полностью ввести (положение «0» переключателя SA). Реостат RN в якоре нагрузочной машины также нужно полностью ввести (переключатель SAN в положении «0»), а потенциометром RL установить номинальное напряжение на обмотке возбуждения LM2.

 Рис. 6.2

 

Характеристика снимается путём постепенного выведения реостата RN. При этом двигатель должен сначала становиться, что свидетельствует об окончании двигательного режима, а затем, при переходе в режим противовключения, начать вращение в обратном направлении.

Для снятия механической характеристики в режиме динамического торможения необходимо собрать схему рис.6.2.

Последовательно с обмоткой статора асинхронного двигателя включается добавочное сопротивление RD к источнику постоянного напряжения 110В. Величина сопротивлений RD в цепи статора и RM в цепи ротора задается преподавателем. Реостат RN должен быть полностью введен. Потенциометром RL устанавливается номинальное напряжение на обмотке LM2. Характеристика снимается путём постепенного выведения реостата RN.

Результаты всех опытов заносятся в таблицу 5.2.

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Оборудование и принадлежности – лабораторный стенд, соединительные провода.

Задание 1. Исследовать режим генераторного торможения асинхронного двигателя.

1.1 Собрать схему рис.5.1 и проверить согласованность вращения двигателя и нагрузочной машины.

1.2 Снять механическую характеристику асинхронного двигателя в режиме генераторного торможения в соответствии с разделом «Методика и техника эксперимента».

1.3 Результаты измерений занести в таблицу 5.2.

1.4 Отключить напряжение.

Задание 2. Исследовать режим торможения противовключением.

2.1 Собрать схему рис.6.1 и проверить, включены ли двигатель с нагрузочной машиной навстречу друг другу. Полностью ввести сопротивление RM в роторе (положение «0» переключателя SA).

2.2 Снять механическую характеристику асинхронного двигателя в режиме торможения противовключением в соответствии с разделом «Методика и техника эксперимента».

2.3 Результаты измерений занести в таблицу 5.2.

2.4 Отключить напряжение.

Задание 3. Исследовать режим динамического торможения.

3.1 Собрать схему рис.6.2.

3.2 Снять две механических характеристики асинхронного двигателя в режиме динамического торможения в соответствии с разделом «Методика и техника эксперимента». Величина добавочных сопротивлений в цепях статора и ротора задаётся преподавателем.

3.3 Результаты измерений занести в таблицу 5.2.

3.4 Отключить напряжение.

  Задание 4. Выполнить задание 1 лабораторной работы №5 «Исследование механических характеристик асинхронного двигателя с фазным ротором в двигательном режиме работы».

 

BO ПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

 

1. Расскажите о режиме генераторного торможения. Как он осуществляется, где используется, какая часть механической характеристики ему соответствует, какие преобразования энергии происходят при этом в двигателе?

2. Расскажите о режиме динамического торможения.

3. Расскажите о режиме торможения противовключением.

4. Как в данной лабораторной установке создаётся тормозной момент при исследовании двигательного режима работы и вращающий – при исследовании тормозных режимов?

5. Как определяется вращающий момент испытуемого двигателя?

6. Как производится пуск асинхронных двигателей? Какие меры принимаются для уменьшения пускового тока?

ЛИТЕРАТУРА

1. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода. –М.: Энергоиздат, 1981. -576с.