1) n | U |
| RЯ | M | 2) | MH | 9550 | PH | ||
|
| nH | ||||||||
| CEФCECMФ2 |
|
|
|
|
| ||||
|
|
|
|
|
| U RЯ IЯ | ||||
3) M CM ФIЯ |
| 4) | n |
|
|
|
| |||
|
| CEФ | ||||||||
|
|
|
|
|
|
|
| |||
№ 216. Скоростную характеристику двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением определяет выражение…
1) n | U |
| RЯ | M | 2) | MH | 9550 | PH |
| |
|
| nH | ||||||||
| CEФCECMФ2 |
|
|
|
|
| ||||
|
|
|
|
|
| U IЯ(RЯRВ) | ||||
3) M CM ФIЯ |
| 4) | n |
|
|
|
| |||
|
| СЕФ | ||||||||
|
|
|
|
|
|
|
| |||
№217. Представленные характеристики относятся к двигателю постоянного тока…
1)со смешанным возбуждением
2)с последовательным возбуждением
3)с независимым возбуждением
4)с параллельным возбуждением
№218. Если естественная механическая характеристика двигателя постоянного тока – прямая А, то группе искусственных характеристик Б соответствует следующий способ регулирования частоты вращения
ротора:
1)изменение сопротивления в цепи обмотки возбуждения
2)изменение магнитного потока
3)изменение напряжения, подводимого к якорю
4)изменение сопротивления в цепи якоря
№219. Какому режиму работы машины постоянного тока с параллельным возбуждением соответствует участок вг на механической характеристике двигателя?
| n | 1) | двигательному режиму |
| а | ||
| 2) | генераторному режиму с рекуперацией | |
| в | ||
д | г | энергии в сеть | |
| 3) | режиму динамического торможения | |
|
| ||
| M | 4) | режиму торможения противовключением |
№ 220. Чему равна сумма потерь мощности электрического двигателя при КПД η = 85%, если двигатель потребляет мощностьР1н = 30 кВт?
1) 3,0 кВт | 2) 1,5 кВт | 3) 4,5 кВт | 4) 2,5 кВт |
№ 221. Величина кпд двигателя постоянного тока при мощности потребления P=10 кВт и общей мощности потерь Pп=1кВт равна …
№ 222. Чему равна сумма потерь мощности электрического двигателя, если номинальная мощность двигателя Р2н=15 кВт прин=0,8?
1) 1,5 кВт | 2) 1,2 кВт | 3) 3,75 кВт | 4) 5 кВт |
4.3.Асинхронные машины
№223. Для создания вращающегося магнитного поля статора асинхронного двигателя необходимы следующие условия: …
1.пространственный сдвиг обмоток и фазовый сдвиг токов в них
2.пространственный сдвиг обмоток и включение их в цепь постоянного тока
3.наличие одной обмотки и включение ее в сеть однофазного переменного тока
4.включение статора в сеть трехфазного тока, ротора – в цепь постоянного тока
№ 224. Относительно устройства асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором неверным является утверждение, что…
1)обмотки статора и ротора не имеют электрической связи
2)ротор имеет обмотку, состоящую из медных или алюминиевых стержней, замкнутых накоротко торцевыми кольцами
3)статор выполняется сплошным, путем отливки
№ 225. Асинхронные двигатели с фазным ротором отличается от двигателя с короткозамкнутым ротором…
1)наличием контактных колец и щеток
2)использованием в качестве ротора постоянного магнита
3)наличием специальных пазов для охлаждения
4)числом катушек обмотки статора
№ 226. Частота вращения магнитного поля асинхронного двигателя при номинальной нагрузке на вал по сравнению с частотой
вращения ротора … |
|
|
1) равна 2) меньше | 3) больше | 4) недостаточно данных |
№227. Если ротор асинхронной машины вращается в направлении движения поля со скоростью, меньшей скорости вращения магнитного поля статора, то машина работает в… 1) режиме электромагнитного торможения 2) режиме динамического торможения 3) генераторном режиме 4) двигательном режиме
№228. Магнитопровод асинхронного двигателя набирают из тонких листов электротехнической стали, изолированных лаком друг от друга, для… 1)уменьшения потерь на вихревые токи
2)уменьшения потерь на гистерезис (перемагничивание)
3)упрощения конструкции магнитопровода
4)упрощения сборки магнитопровода
№229. Изменить направление вращения магнитного поля статора трехфазного асинхронного двигателя можно, если…
1)поменять местами провода, подсоединенные к двум любым фазам 2)поменять местами провода, подсоединенные ко всем трем фазам
3)изменить величину подводимого напряжения
4)отключить одну из фаз
№ 230. | Схема трехфазного | асинхронного | двигателя с фазным |
ротором представлена на рисунке… |
| ||
1) | 2) | 3) | 4) |
№231. На рисунке представлена схема…
1)трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором
2)асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
3)трехфазного синхронного двигателя
4)двигателя постоянного тока независимого возбуждения
№232. Если асинхронный двигатель подключен к трехфазной сети частотой 50 Гц и вращается с частотой вращения 3000 об/мин, то он имеет количество полюсов –…
1)шесть | 2)два | 3)три | 4)пять |
№ 233. | Максимальная частота вращения магнитного поля статора | ||
асинхронного двигателя при промышленной частоте 50 Гц составляет… 1) 1500 об/мин 2)6000 об/мин 3) 3000 об/мин 4) 1000 об/мин
№ 234. Частота вращения магнитного поля асинхронной машины определяется по формуле…
1) n | 60 f1 |
| 2) S | n1n2 |
| |||
|
| |||||||
| 1 | p |
|
|
| n1 | ||
|
|
|
|
| ||||
3) | n 9,55 | P2 | 4) n | n 1 S | ||||
| ||||||||
| 2 |
|
| M | 2 | 1 |
| |
|
|
|
|
|
|
|
| |
№ 235. | Если | номинальная | частота | вращения асинхронного | ||||||||||
двигателя | составляет nH 1420 об/мин, | то | частота вращения | |||||||||||
магнитного поля статора составит… |
|
|
|
|
| |||||||||
1) 600 об/мин | 2) 750 об/мин | 3) 1500 об/мин | 4) 3000 об/мин | |||||||||||
№ 236. | Величина скольжения при работе асинхронной машины в | |||||||||||||
двигательном режиме определяется по формуле… |
|
|
| |||||||||||
1) S | n1n2 |
| 2) S | n1n2 |
| 3) S | n1n2 |
| 4) S | n1n2 |
| |||
n1 | n2 | n2 | n1 | |||||||||||
|
|
|
| |||||||||||
№ 237. Ротор четырехполюсного асинхронного двигателя, подключенного к сети трехфазного тока с частотой f = 50 Гц, вращается с частотойn2 = 1440 об/мин. Чему равно скольжение?
1) 0,04 | 2) 0,1 | 3) 0,02 | 4) 0,08 |
№ 238. Механическая характеристика асинхронного двигателя – это зависимость …
1) P2 | 2) n2 M | 3) M P2 | 4) n2 P2 |
№ 239. Асинхронному двигателю принадлежит механическая характеристика…
№ 240. | Номинальному | режиму | асинхронного | двигателя |
соответствует точка механической характеристики… |
| |||
1)1
2)2
3)3
4)4
№ 241. Какой участок механической характеристики асинхронной машины соответствует генераторному режиму работы?
n2
в
г 
б
a
M
0 д
№ 242. Каким отрезком на графике механической характеристики асинхронного двигателя определяется величина пускового момента двигателя?
2)ав
д3) вг
4)бв
a б в гM
№ 243. Какой участок механической характеристики
асинхронного | двигателя соответствует устойчивой работе в | ||
n2 |
|
| двигательном режиме? |
г | в |
|
|
|
| б | |
|
| a | 1) аб |
0 | д | M 2)вг | |
| 3) бв | ||
|
| ||
4)ад
№244. Частота вращения асинхронного двигателя при увеличении механической нагрузки на валу…
1)не изменится
2)превысит частоту вращения поля
3)увеличится
4) уменьшится № 245. Диапазон значений момента, в котором работа
асинхронного двигателя является неустойчивой …
1) 0 – Мmax
2) Mном– Мпуск
3) Mном – Мmax
4) Мпуск– Мmax
№246. Если в результате увеличения механической нагрузки на валу асинхронного двигателя скольжение увеличилось с 0,05 до 0,15, то при этом двигатель…
1)перейдет в неустойчивый режим работы
2)перейдет в режим электромагнитного торможения
3)сохранит устойчивый режим работы
4)перейдет в режим динамического торможения
№247. Если номинальный момент асинхронного двигателя равен 2,9 Н·м, а кратность пускового момента равна 2, то пусковой момент, развиваемый двигателем, составит…
1) 2,9 Н·м | 2) 2,9 2 Н·м | 3) 5,8 Н·м | 4) 1,45 Н·м |
№ 248. Если номинальный момент асинхронного двигателя равен 50 Н·м, а перегрузочная способность двигателя равна 2, то максимальный момент, развиваемый двигателем составит…
1) 50 2 Н·м | 2) 25 Н·м | 3) 50 Н·м | 4) 100 Н·м |
№ 249. | Частота | вращения асинхронного двигателя при |
уменьшении механической нагрузки на валу… | ||
1) не изменится | 2) станет равна нулю | |
3) увеличится | 4) уменьшится | |
№ 250. В однофазном асинхронном двигателе последовательно с пусковой обмоткой включается конденсатор для …
1)устранения радиопомех
2)создания пульсирующего поля
3)создания постоянного магнитного поля
4)создания вращающегося магнитного поля
№ 251. Как зависит коэффициент мощности cosφ асинхронного двигателя от нагрузки на валу?
1)cosφ растет с уменьшением нагрузки
2)cosφ растет с увеличением нагрузки
3)cosφ не зависит от нагрузки
4)cosφ сначала растет, а потом уменьшается при увеличении нагрузки
№ 252. Каким образом можно осуществить плавное регулирование частоты вращения ротора асинхронного двигателя?
1)изменением числа пар полюсов
2)изменением сопротивления обмотки статора
3)изменением частоты питающего напряжения
4)изменением массы ротора двигателя
№ 253. Поведение критического момента Mкр и критического скольженияSкр в трехфазном асинхронном двигателе при включении сопротивления в цепь ротора …
1)увеличение Mкр, уменьшениеSкр
2)величина Mкр не изменится, увеличениеSкр
3)уменьшение Mкр; величинаSкр не изменится
4)величина Mкр не изменится, уменьшениеSкр
№ 254. Каким образом улучшают пусковые характеристики асинхронного двигателя?
1)изменением числа пар полюсов
2)изменением сопротивления реостатов фазного ротора
3)изменением частоты питающего напряжения
4)изменением массы ротора двигателя
4.4.Синхронные машины
№255. Турбогенератор – это …
1)генератор постоянного тока
2)асинхронный генератор
3)синхронный явнополюсный генератор
4)синхронный неявнополюсный генератор
№ 256. Для того чтобы синхронная машина работала в режиме генератора необходимо …
1)приложить к валу машины тормозной момент
2)увеличить вращающий момент, приложенный к валу машины
3)увеличить частоту вращения магнитного поля статора
4)ввести добавочные сопротивления в обмотки ротора
№ 257. Для того чтобы синхронная машина работала в режиме двигателя необходимо …
1)приложить к валу машины тормозной момент
2)увеличить вращающий момент, приложенный к валу машины
3)увеличить частоту вращения магнитного поля статора
4)ввести добавочные сопротивления в обмотки ротора
№ 258. Статор трехфазной синхронный машины при одной паре полюсов выполняется в виде трех обмоток, сдвинутых в пространстве
на угол … |
|
|
|
1) π/2 | 2) 2π/6 | 3) π/3 | 4) 2π/3 |
studfiles.net
1) n | U |
| RЯ | M | 2) | MH | 9550 | PH | ||
|
| nH | ||||||||
| CEФCECMФ2 |
|
|
|
|
| ||||
|
|
|
|
|
| U RЯ IЯ | ||||
3) M CM ФIЯ |
| 4) | n |
|
|
|
| |||
|
| CEФ | ||||||||
|
|
|
|
|
|
|
| |||
№ 216. Скоростную характеристику двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением определяет выражение…
1) n | U |
| RЯ | M | 2) | MH | 9550 | PH |
| |
|
| nH | ||||||||
| CEФCECMФ2 |
|
|
|
|
| ||||
|
|
|
|
|
| U IЯ(RЯRВ) | ||||
3) M CM ФIЯ |
| 4) | n |
|
|
|
| |||
|
| СЕФ | ||||||||
|
|
|
|
|
|
|
| |||
№217. Представленные характеристики относятся к двигателю постоянного тока…
1)со смешанным возбуждением
2)с последовательным возбуждением
3)с независимым возбуждением
4)с параллельным возбуждением
№218. Если естественная механическая характеристика двигателя постоянного тока – прямая А, то группе искусственных характеристик Б соответствует следующий способ регулирования частоты вращения
ротора:
1)изменение сопротивления в цепи обмотки возбуждения
2)изменение магнитного потока
3)изменение напряжения, подводимого к якорю
4)изменение сопротивления в цепи якоря
№219. Какому режиму работы машины постоянного тока с параллельным возбуждением соответствует участок вг на механической характеристике двигателя?
| n | 1) | двигательному режиму |
| а | ||
| 2) | генераторному режиму с рекуперацией | |
| в | ||
д | г | энергии в сеть | |
| 3) | режиму динамического торможения | |
|
| ||
| M | 4) | режиму торможения противовключением |
№ 220. Чему равна сумма потерь мощности электрического двигателя при КПД η = 85%, если двигатель потребляет мощностьР1н = 30 кВт?
1) 3,0 кВт | 2) 1,5 кВт | 3) 4,5 кВт | 4) 2,5 кВт |
№ 221. Величина кпд двигателя постоянного тока при мощности потребления P=10 кВт и общей мощности потерь Pп=1кВт равна …
№ 222. Чему равна сумма потерь мощности электрического двигателя, если номинальная мощность двигателя Р2н=15 кВт прин=0,8?
1) 1,5 кВт | 2) 1,2 кВт | 3) 3,75 кВт | 4) 5 кВт |
4.3.Асинхронные машины
№223. Для создания вращающегося магнитного поля статора асинхронного двигателя необходимы следующие условия: …
1.пространственный сдвиг обмоток и фазовый сдвиг токов в них
2.пространственный сдвиг обмоток и включение их в цепь постоянного тока
3.наличие одной обмотки и включение ее в сеть однофазного переменного тока
4.включение статора в сеть трехфазного тока, ротора – в цепь постоянного тока
№ 224. Относительно устройства асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором неверным является утверждение, что…
1)обмотки статора и ротора не имеют электрической связи
2)ротор имеет обмотку, состоящую из медных или алюминиевых стержней, замкнутых накоротко торцевыми кольцами
3)статор выполняется сплошным, путем отливки
4)цилиндрический сердечник ротора набирается из отдельных листов стали, склеенных изоляционным лаком
№ 225. Асинхронные двигатели с фазным ротором отличается от двигателя с короткозамкнутым ротором…
1)наличием контактных колец и щеток
2)использованием в качестве ротора постоянного магнита
3)наличием специальных пазов для охлаждения
4)числом катушек обмотки статора
№ 226. Частота вращения магнитного поля асинхронного двигателя при номинальной нагрузке на вал по сравнению с частотой
вращения ротора … |
|
|
1) равна 2) меньше | 3) больше | 4) недостаточно данных |
№227. Если ротор асинхронной машины вращается в направлении движения поля со скоростью, меньшей скорости вращения магнитного поля статора, то машина работает в… 1) режиме электромагнитного торможения 2) режиме динамического торможения 3) генераторном режиме 4) двигательном режиме
№228. Магнитопровод асинхронного двигателя набирают из тонких листов электротехнической стали, изолированных лаком друг от друга, для… 1)уменьшения потерь на вихревые токи
2)уменьшения потерь на гистерезис (перемагничивание)
3)упрощения конструкции магнитопровода
4)упрощения сборки магнитопровода
№229. Изменить направление вращения магнитного поля статора трехфазного асинхронного двигателя можно, если…
1)поменять местами провода, подсоединенные к двум любым фазам 2)поменять местами провода, подсоединенные ко всем трем фазам
3)изменить величину подводимого напряжения
4)отключить одну из фаз
№ 230. | Схема трехфазного | асинхронного | двигателя с фазным |
ротором представлена на рисунке… |
| ||
1) | 2) | 3) | 4) |
№231. На рисунке представлена схема…
1)трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором
2)асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
3)трехфазного синхронного двигателя
4)двигателя постоянного тока независимого возбуждения
№232. Если асинхронный двигатель подключен к трехфазной сети частотой 50 Гц и вращается с частотой вращения 3000 об/мин, то он имеет количество полюсов –…
1)шесть | 2)два | 3)три | 4)пять |
№ 233. | Максимальная частота вращения магнитного поля статора | ||
асинхронного двигателя при промышленной частоте 50 Гц составляет… 1) 1500 об/мин 2)6000 об/мин 3) 3000 об/мин 4) 1000 об/мин
№ 234. Частота вращения магнитного поля асинхронной машины определяется по формуле…
1) n | 60 f1 |
| 2) S | n1n2 |
| |||
|
| |||||||
| 1 | p |
|
|
| n1 | ||
|
|
|
|
| ||||
3) | n 9,55 | P2 | 4) n | n 1 S | ||||
| ||||||||
| 2 |
|
| M | 2 | 1 |
| |
|
|
|
|
|
|
|
| |
№ 235. | Если | номинальная | частота | вращения асинхронного | ||||||||||
двигателя | составляет nH 1420 об/мин, | то | частота вращения | |||||||||||
магнитного поля статора составит… |
|
|
|
|
| |||||||||
1) 600 об/мин | 2) 750 об/мин | 3) 1500 об/мин | 4) 3000 об/мин | |||||||||||
№ 236. | Величина скольжения при работе асинхронной машины в | |||||||||||||
двигательном режиме определяется по формуле… |
|
|
| |||||||||||
1) S | n1n2 |
| 2) S | n1n2 |
| 3) S | n1n2 |
| 4) S | n1n2 |
| |||
n1 | n2 | n2 | n1 | |||||||||||
|
|
|
| |||||||||||
№ 237. Ротор четырехполюсного асинхронного двигателя, подключенного к сети трехфазного тока с частотой f = 50 Гц, вращается с частотойn2 = 1440 об/мин. Чему равно скольжение?
1) 0,04 | 2) 0,1 | 3) 0,02 | 4) 0,08 |
№ 238. Механическая характеристика асинхронного двигателя – это зависимость …
1) P2 | 2) n2 M | 3) M P2 | 4) n2 P2 |
№ 239. Асинхронному двигателю принадлежит механическая характеристика…
№ 240. | Номинальному | режиму | асинхронного | двигателя |
соответствует точка механической характеристики… |
| |||
1)1
2)2
3)3
4)4
№ 241. Какой участок механической характеристики асинхронной машины соответствует генераторному режиму работы?
n2
в
г 
б
a
M
0 д
№ 242. Каким отрезком на графике механической характеристики асинхронного двигателя определяется величина пускового момента двигателя?
2)ав
д3) вг
4)бв
a б в гM
№ 243. Какой участок механической характеристики
асинхронного | двигателя соответствует устойчивой работе в | ||
n2 |
|
| двигательном режиме? |
г | в |
|
|
|
| б | |
|
| a | 1) аб |
0 | д | M 2)вг | |
| 3) бв | ||
|
| ||
4)ад
№244. Частота вращения асинхронного двигателя при увеличении механической нагрузки на валу…
1)не изменится
2)превысит частоту вращения поля
3)увеличится
4) уменьшится № 245. Диапазон значений момента, в котором работа
асинхронного двигателя является неустойчивой …
1) 0 – Мmax
2) Mном– Мпуск
3) Mном – Мmax
4) Мпуск– Мmax
№246. Если в результате увеличения механической нагрузки на валу асинхронного двигателя скольжение увеличилось с 0,05 до 0,15, то при этом двигатель…
1)перейдет в неустойчивый режим работы
2)перейдет в режим электромагнитного торможения
3)сохранит устойчивый режим работы
4)перейдет в режим динамического торможения
№247. Если номинальный момент асинхронного двигателя равен 2,9 Н·м, а кратность пускового момента равна 2, то пусковой момент, развиваемый двигателем, составит…
1) 2,9 Н·м | 2) 2,9 2 Н·м | 3) 5,8 Н·м | 4) 1,45 Н·м |
№ 248. Если номинальный момент асинхронного двигателя равен 50 Н·м, а перегрузочная способность двигателя равна 2, то максимальный момент, развиваемый двигателем составит…
1) 50 2 Н·м | 2) 25 Н·м | 3) 50 Н·м | 4) 100 Н·м |
№ 249. | Частота | вращения асинхронного двигателя при |
уменьшении механической нагрузки на валу… | ||
1) не изменится | 2) станет равна нулю | |
3) увеличится | 4) уменьшится | |
№ 250. В однофазном асинхронном двигателе последовательно с пусковой обмоткой включается конденсатор для …
1)устранения радиопомех
2)создания пульсирующего поля
3)создания постоянного магнитного поля
4)создания вращающегося магнитного поля
№ 251. Как зависит коэффициент мощности cosφ асинхронного двигателя от нагрузки на валу?
1)cosφ растет с уменьшением нагрузки
2)cosφ растет с увеличением нагрузки
3)cosφ не зависит от нагрузки
4)cosφ сначала растет, а потом уменьшается при увеличении нагрузки
№ 252. Каким образом можно осуществить плавное регулирование частоты вращения ротора асинхронного двигателя?
1)изменением числа пар полюсов
2)изменением сопротивления обмотки статора
3)изменением частоты питающего напряжения
4)изменением массы ротора двигателя
№ 253. Поведение критического момента Mкр и критического скольженияSкр в трехфазном асинхронном двигателе при включении сопротивления в цепь ротора …
1)увеличение Mкр, уменьшениеSкр
2)величина Mкр не изменится, увеличениеSкр
3)уменьшение Mкр; величинаSкр не изменится
4)величина Mкр не изменится, уменьшениеSкр
№ 254. Каким образом улучшают пусковые характеристики асинхронного двигателя?
1)изменением числа пар полюсов
2)изменением сопротивления реостатов фазного ротора
3)изменением частоты питающего напряжения
4)изменением массы ротора двигателя
4.4.Синхронные машины
№255. Турбогенератор – это …
1)генератор постоянного тока
2)асинхронный генератор
3)синхронный явнополюсный генератор
4)синхронный неявнополюсный генератор
№ 256. Для того чтобы синхронная машина работала в режиме генератора необходимо …
1)приложить к валу машины тормозной момент
2)увеличить вращающий момент, приложенный к валу машины
3)увеличить частоту вращения магнитного поля статора
4)ввести добавочные сопротивления в обмотки ротора
№ 257. Для того чтобы синхронная машина работала в режиме двигателя необходимо …
1)приложить к валу машины тормозной момент
2)увеличить вращающий момент, приложенный к валу машины
3)увеличить частоту вращения магнитного поля статора
4)ввести добавочные сопротивления в обмотки ротора
№ 258. Статор трехфазной синхронный машины при одной паре полюсов выполняется в виде трех обмоток, сдвинутых в пространстве
на угол … |
|
|
|
1) π/2 | 2) 2π/6 | 3) π/3 | 4) 2π/3 |
studfiles.net
Основное вращающееся МП в асинхронной машине создаётся электромагнитным путём с помощью трёхфазной статорной обмотки, подключённой к трёхфазной сети переменного тока [1.
Поскольку фазные напряжения в фазах обмотки статора сдвинуты во времени друг относительно друга на 
электрических градусов, то можно показать, что токи, протекающие по фазам обмотки статора, создают вращающееся МП. Это поле, замыкаясь через воздушный зазор по сердечникам статора и ротора, сцепляется как с обмоткой статора, так и с обмоткой ротора. [1].
Аналогично описываются пульсирующие МП, создаваемые второй и третьей фазами обмотки статора с токами, сдвинутыми в пространстве друг по отношению к другу на угол 
и образующими вместе с первой фазой симметричную систему токов:
так как оси обмоток фаз В и С повёрнуты по отношению к оси обмотки фазы А на углы 
и 
соответственно (рис. 9).
Рис. 9. расположение фаз обмотки статора по окружности
статора у АД с одной парой полюсов (р = 1)
В результате сложения МП всех фаз образуется общее МП двигателя, характеризуемое индукцией
(2)
где 
.
Полученное уравнение описывает МП, вращающееся по часовой стрелке с угловой скоростью Ω0, по величине равной угловой частоте w сети. В этом нетрудно убедиться, определив, в частности, закон изменения во времени координаты θm, в которой В(θ,t) = Bm. Последнее условие, согласно (2), соблюдается, очевидно, при 
откуда следует, что
(3)
и следовательно, точка, в которой индуцируется максимальна, вращается с постоянной угловой скоростью Ω0 = -w (т.е. по часовой стрелке с угловой скоростью w).
Поскольку координата l отсчитывается от точки 1 (рис. 8,а), то с этой точкой связывается и начало отсчёта времени, т. е. момент времени t = 0. Если угловую скорость w выразить через угловую координату α: 
, то выражение (3) можно записать в виде
Учитывая, что θm соответствует θ = 0 (см. рис. 8,в), то приравнивая θm к нулю, найдём угол αm, при котором θ = θm = 0:
откуда 
(см. рис. 8,а).
Если теперь зафиксировать момент времени t, при котором θ = 0, т. е. положить 
, то выражение (2) примет вид
т. Е. магнитная индукция результирующего МП оказывается распределённой вдоль воздушного зазора также по закону косинуса, а её амплитуда больше в 1.5 раза амплитуды магнитной индукции одной фазы [2].
С другой стороны, при фиксированном угле θ = const выражение (2) описывает пульсирующее с частотой сети МП в соответствующей углу θ точке по длине воздушного зазора [1].
Для доказательства образования вращающегося МП можно также воспользоваться графо-аналитическим методом, с помощью которого строится картина результирующего МП для нескольких моментов времени периода переменного тока [2].
Двигатели, имеющие два магнитных полюса N и S, называются двухполюсными. Говорят, что они имеют одну пару полюсов (р = 1). Кроме того, выпускаются двигатели с двумя (р = 2), тремя (р = 3) и т. д. парами полюсов. Обмотки каждой фазы статора таких двигателей состоят из нескольких частей, которые соединяются между собой последовательно или параллельно. Например, двигатель с р = 2 имеет две пары полюсов N1 и S1, N2 и S2 (рис. 10).
Каждая фаза статорной обмотки АД в этом случае имеет по две части, соединенные последовательно.
Фаза A – X включает в себя части 1-2 и 3-4;
Фаза B – Y – части 5-6 и 7-8;
Фаза С – Z – части 9-10 и 11-12.
Рис. 10. Обмотка АД с двумя парами полюсов (р = 2)
и картина результирующего МП АД для момента
времени, когда ток в фазе А – Xравен нулю.
Из рисунка 10 следует, что для АД с р = 2 за время одного периода Т переменного тока эл. сети МП повернётся в пространстве на угол 
(в начале периода полюс N1 находится в верху, в конце периода он оказался внизу). В общем случае для АД с р парами полюсов 
Таким образом, периоду переменного тока, равному 2π рад или 360 электрических градусов соответствует угол поворота МП 
, измеряемый в механических градусах. Можно показать [2], что электрические αэл и механические αмех градусы в общем случае связаны соотношением
Угловая скорость поля
(4)
Период Т, частота f и угловая частота w переменного тока эл. сети связаны соотношениями
(5)
Где 
Подставляя в (4) вместо Т его значение из (5), получим
(6)
Таким образом, угловая скорость МП зависит не только от числа пар полюсов р асинхронной машины, но и от угловой частоты тока трёхфазной сети w.
Выражая угловую скорость поля 
через частоту вращения поля 
, измеряемую в об/мин, получим
откуда
Подставляя в выражение для 
выражение для 
из (6) и учитывая, что 
, получим
(7)
Из выражения (7) следует, что частота вращения 
МП АД, включаемых в промышленную сеть с f = 50 Гц, составляет:
| p | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
|
| 3000 | 1500 | 1000 | 750 | 600 |
и т. д.
В паспортных данных обычно задаётся номинальная частота вращения двигателя nном. При решении задач и анализе работы двигателей, где необходимо знать 
, её выбирают как ближайшее большее из указанных при f = 50 Гц.
Например, nном = 1460 об/мин соответствует 
= 1500 об/мин, nном = 960 об/мин соответствует 
= 1000 об/мин и т. д. [2].
Принцип действия АД
Принцип действия АД поясняет рис. 11. Обмотка статора изображена в виде трёх обмоток со сторонами А – X, B – Y, C – Z, показанными в разрезе в виде кружков. Обмотки соответствуют трём фазам обмотки статора и сдвинуты в пространстве на 120 механических градусов, так что АД имеет одну пару магнитных полюсов.
Обмотка ротора изображена в виде 8-ми проводников, показанных так же в разрезе, размещённых на поверхности ротора.
Обмотка статора подключается к трёхфазной сети переменного тока, фазные напряжения которой сдвинуты во времени на 120 электрических градусов.
При таких условиях токи, протекающие по фазам обмотки статора, создают вращающиеся МП, замыкающиеся через воздушный зазор по сердечникам статора и ротора и сцепляющиеся как с обмоткой статора, так и ротора. На рис. 11 для произвольного момента времени показаны действительные направления токов в фазах обмотки статора и линии магнитного потока Ф, направления которых связаны с направлениями токов по правилам правоходового винта.
Направление вращения МП зависит от порядка следования фазных напряжений, к которым подключена обмотка статора. При прямом порядке следования фаз (А, В, С) МП вращается по часовой стрелке, как показано на рисунке 11.
Вращающееся МП пересекает обмотку ротора и наводит в ней ЭДС индукции, которая создаёт индукционный ток. Направление ЭДС (и тока) определяется по правилу правой руки, но при этом предполагается, что МП неподвижно, а ротор вращается относительно него с частотой вращения 
в сторону, противоположную вращению МП.
Рис. 11. К принципу действия АД
В проводниках обмотки ротора, расположенных под полюсом N, ЭДС и ток направлены на нас; в проводниках под полюсом S – от нас.
В результате взаимодействия токов ротора с вращающимся МП статора возникнут электромагнитные силы 
, направления которых определяются по правилу левой руки. На рис. 11 показаны в качестве примера две силы 
. Совокупность сил 
создаёт на роторе электромагнитный момент М, приводящий его во вращение с частотой n в направлении движения МП.[4]
Частота вращения ротора n всегда меньше частоты вращения МП 
, называемой синхронной. Ротор вращается асинхронно (несинхронно) с МП. Условие n < 
является принципиальным, т. к. только в этом случае обеспечивается ненулевое значение относительной скорости углового перемещения МП и ротора и, следовательно, существование момента электромагнитных сил. [1].
Разность частот вращения МП 
и ротора n, отнесённая к 
, называется скольжением:
.
При пуске АД ротор неподвижен (n = 0) и S = 1. При номинальной нагрузке 
и S = 0.02 ÷ 0.05.[2].
studfiles.net
Основой действия асинхронного двигателя является вращающееся магнитное поле. Принцип получения вращающегося магнитного поля заключается в том, что если по системе проводников, распределенных в пространстве по окружности, протекают токи, сдвинутые по фазе, то в пространстве создается вращающееся поле.
Рассмотрим получение вращающегося поля в трехфазном двигателе. На рис. 11.3 показаны три фазные обмотки A – X, B – Y, C – Z, каждая в виде одного витка. От источника питания к обмоткам подводится трехфазная система токов
; 
; 
. (11.1)
Положительные направления токов приняты от начала обмотки к концу, а соответствующие им пульсирующие магнитные потоки образуют трехфазную звезду 
.
Рассмотрим результирующий магнитный поток для нескольких моментов времени.
В начальный момент времени при 
= 0
а) б)
Рис. 11.3
Им соответствуют магнитные потоки
; 
; 
,
где 
– максимальное значение потока фазы.
Результирующий магнитный поток в 1,5 раза больше фазного и направлен по вертикали вниз (рис. 11.4 а).
В момент времени 
токи в обмотках
.
Этим токам соответствуют магнитные потоки
; 
.
На рис. 11.4 б показаны векторы результирующего магнитного потока и его составляющие. Направление потока отличается от предыдущего на 90°, а его значение не изменилось
.
В момент времени 
, соответствующий 
, токи в обмотках:
Этим токам соответствуют магнитные потоки
.
На рис. 11.4 в показаны результирующий магнитный поток и его составляющие. По сравнению с начальным моментом времени результирующий магнитный поток изменил направление на 180°, а его значение осталось неизменным и равным
. 
; 
.
Таким образом, трехфазная обмотка, питаемая сдвинутыми на 120° токами, создает вращающееся магнитное поле. Результирующий поток остается неизменным и равным 1,5 от максимального потока фазы. Направление этого потока всегда совпадает с направлением магнитного потока той фазы, ток в которой в данный момент максимален. Поэтому для изменения направления вращения необходимо поменять местами любые две фазы.
Рассмотренные примеры относятся к двухполюсному исполнению обмотки ( 
) при частоте вращения поля 
. В общем случае частота вращения поля
, (11.2)
где 
– число пар полюсов машины; 
– частота тока статора.
poznayka.org
Магнитное поле, ось которого вращается в пространстве с постоянной угловой частотой, называется вращающимся магнитным полем. Если при этом величина индукции в любой точке оси магнитного поля остается постоянной, то такое поле называется круговым вращающимся магнитным полем. Это связано с тем, что его можно изобразить вращающимся в пространстве вектором постоянной длины, конец которого при вращении описывает окружность.
Формирование кругового вращающегося магнитного поля является необходимым условием работы асинхронных и синхронных машин. Для этого в пазы пакета статора (рис. 1) укладывают три одинаковые обмотки (катушки), состоящие из двух частей, располагающихся диаметрально противоположно в пакете статора. Причем оси трех обмоток статора смещены по отношению друг к другу на 120° .
Если схематически представить обмотки статора состоящими из одного витка, то на статоре будет только шесть пазов, в каждом из которых будет лежать половина витка обмотки. Обозначим начала витков обмоток буквами A, B и C, а концы витков буквами X, Y и Z. Обозначим также направления протекания тока в витках обмоток, считая положительным направление от начала к концу обмотки. Тогда для положительных значений тока стороны A, B и C будут обозначены крестом, а стороны X, Y и Z – точкой( рис.2).
При подключении обмоток статора к трехфазной сети переменного тока в обмотках будут протекать токи 
, смещенные во времени (по фазе) друг относительно друга на 120° электрических так, как это показано на рисунке. Выделим в пределах периода шесть моментов времени, отстоящих друг от друга на 60° эл. и для каждого из них отметим направления токов в обмотках с учетом знаков токов в соответствующий момент времени. Нетрудно заметить, что в любой момент токи в двух половинах пакета статора протекают в разных направлениях и образуют магнитное поле, ось которого совпадает с осью разделения направлений токов, т.е. через каждые 60° эл. ось магнитного поля поворачивается в пространстве на 60° . Таким образом, с помощью этой симметричной системы обмоток, питающейся от симметричной системы трехфазной сети мы получили круговое вращающееся магнитное поле.
Угловая частота, с которой магнитное поле вращается в пространстве полностью определяется частотой питающей сети и электрической схемой обмоток. Если увеличить число витков вдвое и соединить их в обмотки так, чтобы по окружности пакета статора располагались две чередующиеся пары групп с одинаковым направлением тока, то образуется магнитное поле с двумя парами полюсов (рис. 3). Оно также будет вращаться в пространстве, перемещаясь за один период колебаний токов на угол соответствующий расстоянию между одноименными полюсами, т.е. на 180° . Значит, угловая скорость вращения поля будет вдвое меньшей.
Таким образом, угловая частота вращения магнитного поля равна 
[рад/с] или 
[об/мин], где 
- частота питающей сети, а p - число пар полюсов обмотки статора. Отсюда возникает ряд возможных скоростей вращения магнитного поля для промышленной сети частотой 50 Гц: 3000, 1500, 1000, 750, 600 и т.д. [об/мин]
Направление вращения магнитного поля определяется последовательностью подключения обмоток к трехфазной сети. Для изменения направления вращения достаточно поменять местами точки подключения двух любых обмоток.
Основные понятия и принцип действия асинхронной машины
Конструктивная схема асинхронной машины показана на рисунке 1. Она состоит из пакета статора 1 с пазами 2 для укладки обмотки и цилиндрического ротора 3 в круглых пазах которого находятся проводники (стержни) 4 его обмотки. Стержни замкнуты по краям кольцами (на рисунке не показаны), поэтому обмотка ротора называется короткозамкнутой. Такой тип ротора наиболее распространен у асинхронных машин, т.к. он прост, надежен и технологичен. Если мысленно извлечь обмотку ротора из пакета ротора, то она будет иметь вид, показанный на рисунке 2. Этот тип обмотки называется "беличья клетка".
Кроме роторов типа "беличья клетка" в асинхронных машинах применяются ротора, у которых в пазах уложена такая же трехфазная обмотка (рис 3 1), как в статоре. Для подключения к внешним электрическим цепям (5) концы обмотки выведены наружу через контактные кольца (3) и щетки (4)(см. рисунок). Такой тип ротора называется фазным
Обмотка ротора не имеет электрического соединения с внешними цепями и ток в ней возникает в результате электромагнитной индукции. Этот процесс происходит следующим образом. Трехфазная обмотка статора подключается к сети переменного тока и ток обмотки ( 
) формирует круговое вращающееся магнитное поле. Поле статора ( 
) вращается в пространстве относительно оси вращения ротора ( 
) и пересекает стержни его обмотки. В результате в них наводится ЭДС индукции ( 
) и т.к. концы стержней ротора электрически замкнуты кольцами, то в них под действием ЭДС формируется электрический ток ( 
). Взаимодействие протекающего в стержнях тока с внешним магнитным полем вызывает действие силы (F) и соответствующего электромагнитного момента (M), приводящего ротор во вращение ( 
). Таким образом, возникновение вращающего момента возможно только в случае, если стержни ротора пересекают магнитное поле статора, а для этого необходимо, чтобы ротор вращался со скоростью отличной от скорости вращения магнитного поля, т.е. чтобы он вращался несинхроннно с полем. Отсюда происходит название этой машины – асинхронная.
Сказанное выше можно представить в виде логической последовательности 
, в которой существует только один условный переход от вращающегося поля к ЭДС и току ротора. Если 
, то поле и ротор вращаются синхронно и ЭДС ротора не возбуждается. Такой режим называется холостым ходом и он может создаваться только за счет внешнего вращающего момента.
Если скорость вращения ротора меньше скорости вращения поля, то электромагнитный момент действующий на ротор положительный и стремится разогнать его. При скорости ротора выше скорости поля направления ЭДС и тока в роторе меняются на противоположные. Электромагнитный момент также меняет знак и становится тормозящим.
Для описания электромеханических процессов в асинхронной машине обычно пользуются понятием скольжения s. Оно равно разности скоростей или частот вращения магнитного поля 
( )и ротора 
( ) отнесенной к скорости или частоте вращения магнитного поля 
. Отсюда скорость или частоту вращения можно выразить через скольжение 
. Скорость или частоту вращения магнитного поля называют также синхронной скоростью или частотой.
Основной магнитный поток и потоки рассеяния. Индуктивные сопротивления
В обмотке ротора протекают токи, наводимые ЭДС индукции. Они формируют собственное поле ротора вращающееся относительно тела ротора с частотой скольжения 
. Таким образом, поле ротора участвует в двух вращательных движениях – движении относительно тела тора и вместе с ним относительно статора с частотой . Следовательно, частота вращения поля ротора равна 
, т.е. поле ротора вращается в пространстве с такой же частотой, что и поле статора. Поэтому эти поля неподвижны друг относительно друга и образуют единое поле машины. Основная часть магнитного потока поля охватывает обмотки статора и ротора, пересекая воздушный зазор 
. Эта часть называется основным магнитным потоком Ф. Две другие части сцепляются только с одной из обмоток и образуют соответствующие потоки рассеяния 
и 
. Потоки рассеяния формируют в обмотках ЭДС рассеяния или ЭДС самоиндукции, которые можно представить через токи обмоток и соответствующие индуктивности рассеяния с учетом того, что токи в обмотках статора и ротора имеют разную частоту ( и 
): 
и 
, где 
и 
– индуктивные сопротивления рассеяния при частоте статора.
Электродвижущие силы обмоток
Вращающееся магнитное поле пересекает витки обмотки статора и наводит в них ЭДС. По аналогии с трансформатором можно написать 
, где 
– обмоточный коэффициент, учитывающий конструктивные особенности обмотки статора (укорочение шага, распределение обмотки по пазам, скос пазов). В трансформаторах картина магнитного поля более простая, т.к. основной магнитный поток охватывает практически все витки обмотки и введение обмоточного коэффициента не требуется.
Обмотка ротора пересекается основным магнитным потоком с частотой . Отсюда ЭДС обмотки – 
, где – ЭДС обмотки ротора при частоте статора , т.е. при неподвижном роторе.
Магнитодвижущие силы и токи статора и ротора
Оптимальное преобразование энергии в асинхронной машине возможно при условии, что магнитодвижущие силы (МДС) обмоток распределены вдоль окружности зазора по синусоидальному закону. Однако обмотки статора представляют собой катушки, создающие МДС с распределением близким к прямоугольному. Поэтому их разделяют на секции и раскладывают вдоль зазора в соседние пазы. В результате МДС приобретает распределение близкое к синусоидальному, но если выделить основную пространственную гармонику, которая собственно и требуется для работы машины, то окажется, что расчет МДС по выражению справедливому для сосредоточенной обмотки 
, где w и I – число витков и ток в обмотке, окажется завышенным. Поэтому для расчета МДС асинхронной машины вводят т.н. обмоточный коэффициент 
, учитывающий конструктивные особенности обмоток – распределение вдоль зазора, скос пазов и укорочение шага. В результате введения этого коэффициента реальная распределенная обмотка как бы преобразуется в сосредоточенную обмотку, которая при токе равном току в реальной обмотке создает МДС с синусоидальным распределением, соответствующим МДС основной гармонике реальной обмотки.
С учетом сказанного полные МДС, создаваемые всеми обмотками статора и ротора, можно представить в виде
, где 
- число фаз; 
- число витков; 
- обмоточные коэфициенты соответственно статора и ротора.
Основной магнитный поток машины создается совместным действие МДМ обмоток статора 
и ротора 
. Также как в трансформаторе этот поток не зависит от нагрузки машины и определяется только напряжением питающей сети, т.е. 
, где 
– МДС статора в режиме холостого хода, а 
– магнитное сопротивление машины. Отсюда
, где 
– ток статора, приведенный к параметрам обмотки ротора, а 
– коэффициент трансформации токов асинхронной машины.
Следует заметить, что число фаз обмотки ротора типа "беличья клетка" равно числу стержней, а число витков 0,5.
poznayka.org
Круговым вращающимся магнитным полем называется поле, вектор магнитной индукции которого, не изменяясь по модулю, вращается в пространстве с постоянной угловой частотой.
Для создания кругового вращающегося поля необходимо выполнение двух условий:
Оси катушек должны быть сдвинуты в пространстве друг относительно друга на определенный угол, для трехфазной – на 1200).
Токи, питающие катушки, должны быть сдвинуты по фазе соответственно пространственному смещению катушек.
Рассмотрим трехфазную систему:
Каждая из катушек А,В и С при пропускании по ним гармонических токов создает пульсирующее магнитное поле. Векторная диаграмма в пространстве для этих полей представлена на рис. 3,б. Для проекций результирующего вектора магнитной индукции на
оси декартовой системы координат, ось y у которой совмещена с магнитной осью фазы А, можно записать
; (3)
. (4)
Приведенные соотношения учитывают пространственное расположение катушек, но они также питаются трехфазной системой токов с временным сдвигом по фазе на 1200. Поэтому для мгновенных значений индукций катушек имеют место соотношения
; 
; 
.
Подставив эти выражения в (3) и (4), получим:
;(5)
(6)
В соответствии с (5) и (6) и рис. 2,в для модуля вектора магнитной индукции результирующего поля трех катушек с током можно записать:
,
а сам вектор 
составляет с осью х угол a, для которого
,
откуда 
.Таким образом, и в данном случае имеет место неизменный по модулю вектор магнитной индукции, вращающийся в пространстве с постоянной угловой частотой 
, что соответствует круговому полю.
Асинхронный двигатель.
Устройство асинхронного двигателя соответствует изображению на рис. 4. Вращающееся магнитное поле, создаваемое расположенными на статоре обмотками с током, взаимодействует с токами ротора, приводя его во вращение. Наибольшее распространение в настоящее время получил асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором ввиду своей простоты и надежности. В пазах ротора такой машины размещены токонесущие медные или алюминиевые стержни. Концы всех стержней с обоих торцов ротора соединены медными или алюминиевыми же кольцами, которые замыкают стержни накоротко. Отсюда и произошло такое название ротора.
В короткозамкнутой обмотке ротора под действием ЭДС, вызываемой вращающимся полем статора, возникают вихревые токи. Взаимодействуя с полем, они вовлекают ротор во вращение со скоростью w, принципиально меньшей скорости вращения поля w0. Отсюда название двигателя - асинхронный.
Величина называется относительным скольжением. Для двигателей нормального исполнения S=0,02…0,07. Неравенство скоростей магнитного поля и ротора становится очевидным, если учесть, что при 
вращающееся магнитное поле не будет пересекать токопроводящих стержней ротора и, следовательно, в них не будут наводиться токи, участвующие в создании вращающегося момента
Синхронный двигатель
Принципиальное отличие синхронного двигателя от асинхронного заключается в исполнении ротора. Последний у синхронного двигателя представляет собой магнит, выполненный (при относительно небольших мощностях) на базе постоянного магнита или на основе электромагнита. Поскольку разноименные полюсы магнитов притягиваются, то вращающееся магнитное поле статора, которое можно интерпретировать как вращающийся магнит, увлекает за собой магнитный ротор, причем их скорости равны. Это объясняет название двигателя – синхронный.
В заключение отметим, что в отличие от асинхронного двигателя, 
у которого обычно не превышает 0,8…0,85, у синхронного двигателя можно добиться большего значения и сделать даже так, что ток будет опережать напряжение по фазе. В этом случае, подобно конденсаторным батареям, синхронная машина используется для повышения коэффициента мощности.
megalektsii.ru
Если три катушки, расположенные по окружности под углом 120° друг относительно друга, включить в трехфазную сеть переменного тока, а в центре этой окружности поместить магнитную стрелку на оси, то стрелка придет во вращение. Следовательно, эти три катушки создают вращающееся магнитное поле.
Необходимым условием получения вращающегося магнитного поля является:
1. наличие не менее двух обмоток;
2. токи в обмотках должны отличаться по фазе;
3. оси обмоток должны быть смещены в пространстве.
Рис. 9.4
Скорость вращения магнитного поля обратно пропорциональна числу пар полюсов.
(об/мин) 9.1
где ƒ — частота переменного тока в Гц, а коэффициент 60 появился из-за того, что п1 принято измерять в оборотах в минуту.
Рис. 9.5 Электромагнитные состояния трехфазной обмотки статора
Поскольку число пар полюсов может быть только целым, то скорость вращения магнитного поля может принимать не произвольные, а только определенные значения; степень отставания ротора от магнитного поля, выраженная в процентах, называется скольжением s (9.2).
9.2
Скольжение асинхронного двигателя при номинальной нагрузке обычно составляет 3-7 %. При увеличении нагрузки скольжение увеличивается, и двигатель может остановиться.
Вращающий момент М асинхронного двигателя создается благодаря взаимодействию магнитного потока поля статора Ф с индуцированным в обмотке ротора током I2, поэтому величина его пропорциональна произведению I2Ф. Двигатель будет работать устойчиво с постоянной скоростью ротора при равновесии моментов, т.е. тогда, когда вращающий момент Мвр равен тормозному моменту на валу двигателя M mop:
Мвр = M mop 9.3
Любой нагрузке машины соответствует определенное число оборотов ротора п2 и определенное скольжение S.
Обратите внимание, что частота вращения магнитного поля не зависит от режима работы асинхронной машины и её нагрузки.
При анализе работы асинхронной машины часто используют понятие о скорости вращения магнитного поля ω0, которая определяется соотношением:
(рад/сек) 9.4
Механическая характеристика асинхронного двигателя
Под механической характеристикой принято понимать зависимость частоты вращения ротора в функции от электромагнитного момента n = f(M). Эту характеристику (рис. 9.6) можно получить, используя зависимость M = f(S) и пересчитав частоту вращения ротора при разных значениях скольжения.
Так как S = (n0 - n) / n0, отсюда n = n0(1 - S). Напомним, что n0 = (60 f) / p – частота вращения магнитного поля.
Участок 1-3 соответствует устойчивой работе, участок 3-4 – неустойчивой работе.
Рис. 9.6
Точка 1 соответствует идеальному холостому ходу двигателя, когда n = n0. Точка 2 соответствует номинальному режиму работы двигателя, ее координаты Мн и nн. Точка 3 соответствует критическому моменту Мкр и критической частоте вращения nкр. Точка 4 соответствует пусковому моменту двигателя Мпуск. Механическую характеристику можно рассчитать и построить по паспортным данным. Точка 1: n0 = (60 f) / p, где: р – число пар полюсов машины; f – частота сети.
Точка 2 с координатами nн и Мн. Номинальная частота вращения nн задается в паспорте. Номинальный момент рассчитывается по формуле:
9.5
здесь: Рн – номинальная мощность (мощность на валу).
Точка 3 с координатами Мкр nкр. Критический момент рассчитывается по формуле Мкр = Мн λ. Перегрузочная способность λ задается в паспорте двигателя nкр = n0 (1 - Sкр), 
, Sн = (n0 - nн) / n0 – номинальное скольжение.
Точка 4 имеет координаты n=0 и М=Мпуск. Пусковой момент вычисляют по формуле Мпуск = Мн λпуск,
где: λпуск – кратность пускового момента задается в паспорте.
Асинхронные двигатели имеют жесткую механическую характеристику, т.к. частота вращения ротора (участок 1–3) мало зависит от нагрузки на валу. Это одно из достоинств этих двигателей.
Экспериментальная часть
Задание 1
Пуск в ход трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с регистрацией и отображением режимных параметров на компьютере
Описание электрических схем 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 трехфазную трансформаторную группу А2 от трехфазного источника G1.
Выключатель А8 служит для закорачивания реактора А14 при реакторном пуске двигателя М1 с короткозамкнутым ротором либо – реостата А9 при двухступенчатом пуске двигателя М1 с фазным ротором.
Датчики тока и напряжения в блоке А12 обеспечивают гальваническую развязку силовой и измерительной цепей и преобразуют ток и напряжение статорной обмотки испытуемого двигателя М1 в пропорциональные им нормированные напряжения.
Через аналоговые входы АСН0-АСН8, АСН1-АСН9, АСН2-АСН10, АСН3-АСН11 коннектора А4 напряжения, пропорциональные току и напряжениям статорной обмотки, а также частоте вращения испытуемого двигателя М1, вводятся в компьютер А5.
Рис. 9.7
Электрическая схема соединений (продолжение рис. 9.7)
Указания по проведению эксперимента
· Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.
· Соберите электрическую схему соединений тепловой защиты машины переменного тока.
· Соедините гнезда защитного заземления " 
" устройств, используемых в эксперименте, с гнездом "РЕ" трехфазного источника питания G1.
· Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений (вариант 1 для пуска двигателя с короткозамкнутым ротором)
· Переключатели режима работы источника G2 и выключателей А6, А8 установите в положение «РУЧН.».
· Установите в каждой фазе активной нагрузки А10 ее суммарную величину равную, например, 100 %.
· Установите в каждой фазе реостата А9 сопротивление, например, 18 Ом (при пуске двигателя с фазным ротором).
· В трехфазной трансформаторной группе А2 переключателем установите желаемое номинальное вторичное напряжение трансформатора, например, 133 В.
· Приведите в рабочее состояние персональный компьютер А5 и запустите прикладную программу «Регистратор режимных параметров машины переменного тока».
· Включите выключатели «СЕТЬ» блоков, задействованных в эксперименте.
· Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся лампочки.
· Вращением рукоятки на передней панели источника G2 установите напряжение, например, 100 В на его регулируемом выходе «ЯКОРЬ».
· Нажмите на виртуальную кнопку «Запустить» на экране компьютера.
· Нажмите последовательно кнопки «ВКЛ.» источника G2, выключателя А6 и спустя, например, 2 с выключателя А8 и затем не позднее, чем через 10 с, остановите сканирование данных регистратором нажатием на виртуальную кнопку «Остановить». В результате должен осуществиться двухступенчатый пуск нагруженного асинхронного двигателя М1 и должны записаться в компьютер данные о режимных параметрах на интервале пуска.
· Остановите запись процессов, нажав на виртуальную кнопку «Остановить».
· Нажмите кнопку «ОТКЛ.» источника G1.
· Отключите выключатели «СЕТЬ» блоков, задействованных в эксперименте.
· Используя возможности программы «Регистратор режимных параметров машины переменного тока», проанализируйте отображенные на мониторе компьютера механическую характеристику и временные зависимости тока статорной обмотки, электромагнитного момента, частоты вращения асинхронного двигателя при пуске его в ход.
Задание 2
Снятие и определение характеристик холостого хода I0=f(U), Р0=f(U), cosφ0=f(U) трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Перечень аппаратуры
Таблица 9.2
| Обозначение | Наименование | Тип | Параметры |
| G1 | Трехфазный источник питания | 201.2 | ~ 400 В / 16 А |
| G5 | Преобразователь угловых перемещений | 6 вых. каналов / 2500 импульсов за оборот | |
| М1 | Машина переменного тока | 102.1 | 100 Вт / ~ 230 В / 1500 мин- |
| М2 | Машина постоянного тока | 101.2 | 90 Вт / 220 В / 0,56 А (якорь) / 2×110 В / 0,25 А (возбуждение) |
| А2,А7 | Трёхфазная трансформаторная группа | 347.1 | 3´80 В×А; 230 В/242,235, 230, 226, 220, 133, 127 В |
Рис. 9.8
Продолжение (таблица 9.3)
| А6 | Трехполюсный выключатель | 301.1 | ~ 400 В / 10 А |
| А14 | Линейный реактор | 314.2 | 3 ´ 0,3 Гн / 0,5 А |
| 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 мин-1 |
Описание электрической схемы соединений
Источник G1 - источник синусоидального напряжения промышленной частоты.
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.
Линейный реактор А14 служит для дополнительного понижения напряжения, подводимого к испытуемому двигателю М1.
С помощью мультиметров блока Р1 контролируются ток статорной обмотки и линейное напряжение испытуемого двигателя М1.
С помощью измерителя Р2 контролируются активная и реактивная мощности, потребляемые одной фазой испытуемого двигателя М1.
Указания по проведению эксперимента
· Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.
· Соберите электрическую схему соединений тепловой защиты машины переменного тока.
· Соедините гнезда защитного заземления " " устройств, используемых в эксперименте, с гнездом "РЕ" трехфазного источника питания G1.
· Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.
· Переключатели режима работы выключателей А6 и А8 установите в положение "РУЧН.".
· В трехфазных трансформаторных группах А2 и А7 установите номинальные вторичные напряжения трансформаторов 127 В и 127 В.
· Включите выключатели «СЕТЬ» блоков, задействованных в эксперименте.
· Активизируйте мультиметры блока Р1, задействованные в эксперименте.
· Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся лампочки.
· Пустите двигатель М1 нажатием кнопки «ВКЛ.» выключателя А6.
· Меняя положение регулировочных рукояток трехфазных трансформаторных групп А2 и А7, варьируйте подводимое к двигателю М1 линейное напряжение Uв диапазоне 100…250 В и заносите показания вольтметра Р1.1 (напряжение U), амперметра Р1.2 (фазный ток I0 двигателя М1), а также ваттметра и варметра измерителя Р2 (активная P01 и реактивная Q01 мощности, потребляемые одной фазой двигателя М1) в таблицу 9.3.
Таблица 9.4
| U, В | ||||||||||
| I0, А | ||||||||||
| P01, Вт | ||||||||||
| Q01, Вт |
· Отключите источник G1.
· Отключите выключатели «СЕТЬ» блоков, задействованных в эксперименте.
· Используя данные таблицы 9.3, вычислите соответствующие напряжению U полные активную Р0и реактивную Q0 мощности, потребляемые двигателем М1, по формулам:
Р0=3∙Р01,
Q0=3∙Q01 9.6
и занесите их в таблицу 9.4.
Таблица 9.5
| U, В | ||||||||||
| P0, Вт | ||||||||||
| Q0, Вт |
· Используя данные таблицы 9.4, вычислите соответствующие напряжению U значения коэффициента мощности по формуле
9.7
и занесите полученные результаты в таблицу 9.5.
Таблица 9.6
| U, В | ||||||||||
| cos j0 |
· При необходимости большей вариативности значений напряжения U, повторите эксперимент при закороченном линейном реакторе А14.
· Используя данные таблиц 9.4 и 9.5 постройте искомые характеристики холостого хода I0=f(U), Р0=f(U), cosφ0=f(U)трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
Задание 3
Снятие и определение характеристик короткого замыканияIК=f(U), РК=f(U), ZК= f(U) трехфазного асинхронного двигателяс короткозамкнутым ротором
- Электрическая схема соединений
- Перечень аппаратуры
- Описание электрической схемы соединений
- Указания по проведению эксперимента
Рис. 9.9
Перечень аппаратуры Таблица 9.7
| Обозначение | Наименование | Тип | Параметры |
| G1 | Трехфазный источник питания | 201.2 | ~ 400 В / 16 А |
| G5 | Преобразователь угловых перемещений | 6 вых. каналов / 2500 импульсов за оборот | |
| М1 | Машина переменного тока | 102.1 | 100 Вт / ~ 230 В / 1500 мин- |
| М2 | Машина постоянного тока | 101.2 | 90 Вт / 220 В / 0,56 А (якорь) / 2×110 В / 0,25 А (возбуждение) |
| 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 |
| 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 мин-1 |
Описание электрической схемы соединений
Источник G1 - источник синусоидального напряжения промышленной частоты.
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.
С помощью мультиметров блока Р1 контролируются ток и напряжение статорной обмотки испытуемого двигателя М1.
С помощью измерителя Р2 контролируются активная и реактивная мощности, потребляемые испытуемым двигателем М1.
Указания по проведению эксперимента
· Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.
· Снимите кожух, закрывающий муфту, соединяющую вал машины постоянного тока М2 с валом двигателя М1, и закрепите на ней стопорное устройство.
· Соберите электрическую схему соединений тепловой защиты машины переменного тока.
· Соедините гнезда защитного заземления " " устройств, используемых в эксперименте, с гнездом "РЕ" трехфазного источника питания G1.
· Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.
· Переключатели режима работы источника G2 и выключателя А6 установите в положение "РУЧН.".
· В трехфазных трансформаторных группах А2 и А7 переключателем установите номинальные вторичные напряжения трансформаторов 242 В.
· Включите выключатели «СЕТЬ» блоков, задействованных в эксперименте.
· Активизируйте мультиметры блока Р1, задействованные в эксперименте.
· Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся лампочки.
· Нажатием кнопки «ВКЛ.» выключателя А6 подключите двигатель М1 к электрической сети.
· Быстро (менее чем за 10 с) считайте и занесите в таблицу 9.7 показания вольтметра Р1.1 (линейное напряжение U двигателя М1), амперметра Р1.2 (ток IК статорной обмотки двигателя М1), а также ваттметра измерителя Р2 (активная PК1 мощность, потребляемая одной фазой двигателя М1) и сразу после этого нажатием кнопки «ОТКЛ» выключателя А6 отключите двигатель М1 от электрической сети.
· Повторите необходимое количество раз процедуру подключения двигателя М1 к электрической сети, считывания показаний измерительных приборов и отключения двигателя М1 от электрической сети при различных более низких номинальных вторичных напряжениях трансформаторов групп А2 и А7.
Таблица 9.8
| U, В | ||||||||||
| IК, А | ||||||||||
| PК1, Вт |
· Отключите источник G1.
· Отключите выключатели «СЕТЬ» блоков, задействованных в эксперименте.
· При необходимости большей вариативности значений линейного напряжения повторите эксперимент с соединением вторичных обмоток трансформаторов группы А7 по схеме «звезда».
· Используя данные таблицы 9.7, вычислите соответствующие напряжению U значения полной активной мощности PК, потребляемой двигателем М1, и полного его сопротивления короткого замыкания ZK по формулам
PК= 3PК1,
ZK=U/ IК. 9.8
Полученные результаты занесите в таблицу 9.8.
Таблица 9.9
| U, В | ||||||||||
| PК, Вт | ||||||||||
| ZK, Ом |
· Используя данные таблиц 9.7 и 9.8 постройте искомые характеристики короткого замыкания IК=f(U), РК=f(U), ZK=f(U)трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
Заданием 4
Определение механической характеристики n=f(M) трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым / фазным ротором
- Электрическая схема соединений
- Перечень аппаратуры
- Описание электрической схемы соединений
- Указания по проведению эксперимента
Перечень аппаратуры
Таблица 9.10
| 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) |
Рис. 9.10
| 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 мин- |
| А2 | 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 мин-1 |
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 трехфазную трансформаторную группу А2 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 испытуемого двигателя М1.
С помощью измерителя Р2 контролируются активная мощность, потребляемая испытуемым двигателем М1.
Указания по проведению эксперимента
· Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.
· Соберите электрическую схему соединений тепловой защиты машины переменного тока.
· Соедините гнезда защитного заземления " " устройств, используемых в эксперименте, с гнездом "РЕ" трехфазного источника питания G1.
· Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.
· Переключатели режима работы источника G2 и выключателя А6 установите в положение "РУЧН.".
· Регулировочные рукоятки реостата А9 поверните против часовой стрелки до упора (при снятии механической характеристики асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором).
· Установите суммарное сопротивление каждой фазы реостата А9, например, 20 Ом (при снятии механической характеристики асинхронного двигателя с фазным ротором).
· Регулировочную рукоятку источника G2 поверните до упора против часовой стрелки, а регулировочные рукоятки активной нагрузки А10 - по часовой стрелке.
· Установите переключателем в трехфазной трансформаторной группе А2 номинальные напряжения вторичных обмоток трансформаторов, например, 127 В.
· Включите выключатели «СЕТЬ» блоков, задействованных в эксперименте.
· Активизируйте мультиметры блока Р1, задействованные в эксперименте.
· Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся лампочки.
· Пустите двигатель М1 нажатием кнопки «ВКЛ.» выключателя А6.
· Нажмите кнопку "ВКЛ." источника G2.
· Вращая регулировочную рукоятку источника G2 , изменяйте ток I статорной обмотки двигателя М1 и заносите показания амперметра Р1.1 (ток I), ваттметра измерителя мощностей Р2 (активная мощность Pфазы двигателя М1) и указателя Р3 (частота вращения n двигателя М1) в таблицу 9.11.
Таблица 9.110
| I, А | ||||||||||
| P, Вт | ||||||||||
| n, мин-1 |
· По завершении эксперимента отключите выключатель А6 и источник G1.
· Выключите выключатели «СЕТЬ» блоков, задействованных в эксперименте.
· Вычислите электромагнитный момент М двигателя М1 для каждого значения тока Iиз табл. 9.11. по формуле
H.м 9.9
и занесите его в таблицу 9.12.
Таблица 9.12
| М, Н×м | ||||||||||
| n, мин-1 |
· Используя данные таблицы 9.12 постройте искомую механическую характеристику n=f(M) трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым / фазным ротором.
Контрольные вопросы:
1.На каком принципе основана работа асинхронного двигателя?
2.Перечислите основные части асинхронной машины.
3.Какие условия необходимы для создания вращающегося магнитного поля?
4.От каких параметров зависит скорость вращения магнитного поля?
5.Что называется скольжением асинхронного двигателя?
6.Асинхронный двигатель будет работать устойчиво с постоянной скоростью при условии?
7.Что называется механической характеристикой асинхронного двигателя?
8. Асинхронные двигатели имеют жесткую механическую характеристику это значит?
Лабораторная работа № 10
Испытание генератора постоянного тока
Цель работы: Испытание генератора постоянного тока при различных способах возбуждения.
Перечень аппаратуры (таблица 1).
Таблица 10.1
| 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) |
| G3 | Возбудитель синхронной машины | 209.2 | - 0…40 В / 3,5 А |
| 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 мин- |
| А2 | Трёхфазная трансформаторная группа | 347.1 | 3´80 В×А / 230В / 242, 235, 230, 226, 220, 133, 127 В |
| А4 | Коннектор | 8 аналог. диф. входов; 2 аналог. выходов; 8 цифр. входов / выходов | |
| А5 | Персональный компьютер | IBM совместимый, Windows 9*, монитор, мышь, клавиатура, плата сбора информации PCI-6023E (PCI-6024E) | |
| А6, А8 | Трехполюсный выключатель | 301.1 | ~ 400 В / 10 А |
| А9 | Реостат для цепи ротора машины переменного тока | 307.1 | 3 ´ 0…40 Ом / 1 А |
| А11 | Реостат возбуждения машины постоянного тока | 308.1 | 0…2000 Ом 0,1…0,5 А |
| А12 | Блок датчиков тока и напряжения | 402.3 | 3 датчика напряжения ±100; 1000 В / ±5 В; 3 датчика тока ±1; 5 А / ±5 В |
| Р3 | Указатель частоты вращения | 506.2 | -2000…0…2000 мин-1 |
Краткая теория
lektsia.com
, об/мин
