136
ознакомление с устройством, принципом действия и характеристиками трехфазного асинхронного электродвигателя;
приобретение практических навыков пуска, эксплуатации и остановки асинхронного двигателя;
получение экспериментального подтверждения теоретических сведений о характеристиках асинхронного двигателя.
Асинхронные двигатели являются простейшими из электрических машин. Любой из них имеет две обязательные части — неподвижный статори вращающийсяротор. Для всех трехфазных асинхронных двигателей статоры выполнены конструктивно одинаковыми, но по устройству обмотки ротора двигатели должны быть подразделены на два типа—с короткозамкнутой обмоткой (короткозамкнутые) и с фазной обмоткой (двигатели сфазным ротором, носящие также название двигателей сконтактными кольцами).
Трехфазный двигатель предназначен для включения в трехфазную сеть, поэтому он обладает обмоткой статора, составленной из трех фазных обмоток, при прохождении через которые токи, поступающие из промышленной трехфазной сети, возбуждают вращающееся магнитное поле. Это поле, пересекая проводники обмотки ротора, наводит в них ЭДС, благодаря чему в замкнутых обмотках ротора течет ток. Взаимодействие вращающегося магнитного поля, создаваемого переменным током в обмотке статора и проводниками с током в обмотке ротора приводит к возникновению вращающего момента. Так как вращение магнитного поля статора происходит асинхронно с вращением ротора, двигатель называют асинхронным.
На рис. 1 схематически представлена конструктивная схема поперечного разреза асинхронного двигателя, состоящего из корпуса (станины) статора 1, отлитой из чугуна, стали или алюминиевого сплава и закрепляемой на специальной опоре 5, называемойлапой.
В станину установлен сердечник статора2, выполненный в виде полого цилиндра, собранного из отдельных тонких листов специальной электротехнической стали, изолированных друг от друга лаком, обладающим высокими диэлектрическими свойствами для уменьшения потерь мощности в магнитопроводе на гистерезис и вихревые токи. Сердечник закрепляется внутри станины с помощьюпрокладок4, сделанных из немагнитного материала во избежание образования в них магнитных полей и, следовательно, вихревых токов.
Рис. 1
По внутренней поверхности сердечника статора прорезаны специальные пазы 3, в которые укладываются три одинаковыефазные обмотки, сдвинутые на угол 1200. Обмотки выполняются изолированным медным или алюминиевым проводом и закрепляются в пазах специальными диэлектрическими клиньями. Фазные обмотки соединены между собой треугольником или звездой в зависимости от величины подводимого к двигателю напряжения.Ротор асинхронного двигателя собирается, как и статор, из тонких лакированных листов электротехнической стали, оснащается пазами, в которые уложена и закреплена обмотка ротора. Обмотка ротора может быть, как уже указывалось выше, короткозамкнутой или фазной.
Короткозамкнутая обмотка, иначе называемая обмоткой типа беличьей клетки, показана на рис. 2. Она состоит из толстых проводящих стержней (медь, алюминий), соединенных по торцам кольцами из того же материала, что и стержни. Иногда, для двигателей малой и средней мощности, ее изготовляют путем заливки расплавленного алюминиевого сплава в продольные пазы сердечника. Одновременно при этом отливаются и коротко замыкающие торцевые кольца. Двигатели с короткозамкнутым ротором просты в изготовлении, надежны в эксплуатации, но к их недостаткам следует отнести сравнительно небольшой пусковой момент. Поэтому их применение ограничивается использованием в приводах машин, где не требуется большой пусковой момент, а также в машинах малой мощности и при изготовлении микродвигателей.
Устройство фазной обмотки ротора аналогично устройству обмотки статора. В продольные пазы сердечника ротора укладываются три одинаковые изолированные обмотки (фазы), выполненные по типу статорных, то есть смещенных друг относительно друга на 1200. При этом концы фаз объединены в звезду в общей точке, а начала присоединены к трем контактным кольцам, сделанным из меди или из износостойкой латуни и размещенным на валу. С помощью угольных или медно-графитовых токосъемных щеток, прижимающихся к кольцам, в каждую фазу обмотки ротора можно ввести добавочное активное сопротивлениерегулировочных или пусковых реостатовтак, как показано на рис. 3.
Рис. 2
С увеличением активного сопротивления обмотки ротора уменьшается пусковой ток, что облегчает запуск двигателя и увеличивает пусковой момент. Кроме того, изменяя с помощью реостата активное сопротивление цепей ротора, можно регулировать частоту вращения двигателя.Все перечисленные факторы позволяют применять двигатели с фазным ротором для привода машин и механизмов, требующих при пуске больших пусковых моментов (компрессоры, подъемно-транспортные механизмы и т.д.).
studfiles.net
Московский государственный университет инженерной экологии
Кафедра электротехники
Лабораторная работа №3
Тема: «Испытание трехфазного электродвигателя с короткозамкнутой обмоткой ротора»
Студент: Лукьянович Сергей
Группа: М-28
Преподаватель: Локшин А.В.
Москва 2003
Цель работы:изучение режимов работы асинхронного двигателя с короткозамкнутой обмоткой ротора и снятие механических и рабочих характеристик двигателя.
Указания к проведению работы
ознакомиться с конструкцией асинхронного двигателя и его техническими характеристиками
записать паспортные данные электродвигателя и объяснить назначение номинальных величин двигателя
В работе используют следующие измерительные приборы:
- амперметр со шкалой 0 - 7.5 А;
- вольтметр 0 – 250 В;
- ваттметр со шкалой 0 – 5 кВт
Собрать электрическую цепь по схеме (см. рис. 1) для снятия рабочих и механических характеристик двигателя.
Произвести проверку электрического нуля прибора «момент агрегата №1», для этого ручку регулятора «момент нагрузки» на панели «нагрузочные устройства» стенда установить в крайнее левое положение, включить кнопку «Сеть» и «агрегата №1» для измерения момента и частоты вращения агрегата №1. Балансировку прибора производят соответствующими переменными резисторами.
Произвести пуск асинхронного двигателя нажатием кнопки «Включение Асинхронной и синхронной машины»Ю расположенной на панели «машины переменного тока».
С помощью измерения тока в цепи обмотки электромагнитного тормоза, соединенного с валом асинхронного двигателя, изменяя ручным регулятором «момент нагрузки» на панели «нагрузочные устройства» стенда от 0 до 4 Нм с шагом в 1 Нм, записать данные в таблицу 1.
После окончания опытов нагрузку отключить от сети нажатием кнопки «Откл» на нагрузочной панели стенда.
Обработка экспериментальных данных
Используя результаты измерений, вычислить для каждого опыта все величины, указанные в таблице 1.
Расчетные формулы:
где 
По данным измерений и вычислений построить механическую характеристику 
и рабочие характеристики двигателя
Практическая часть:
studfiles.net
Министерство образования РФ
Саратовский Государственный Технический Университет
Балаковский Институт Техники,
Технологии и Управления
Инженерно-строительный факультет
Кафедра «Управление и информатика
в технических системах»
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
по дисциплине «ЭМС»
Испытание асинхронного двигателя
Выполнил студент гр. УИТ-51
Печавин А. В.
Заикин А. С.
Мосницкий В. В.
Гусинцев В. В.
Сурков К. А.
Принял преподаватель
Хречков Н. Г.
«____»_______________2005 г.
Балаково 2005
Лабораторная работа №1
Цель работы: изучить устройство и принцип действия трёхфазного асинхронного двигателя, снять механическую и рабочие характеристики.
Выполнение работы
1) Техническая характеристика электроизмерительных приборов и оборудования
1. Вольтметр
Класс точности – 0,5.
Диапазон измерения 300 В, шкала имеет 150 делений, цена деления 2 В.
2. Амперметр
Класс точности – 0,5.
Диапазон измерения 2,5 А, шкала имеет 100 делений, цена деления 0,025 А.
3. Ваттметр
Класс точности - 0,5
Диапазон измерения 750 Вт, шкала имеет 150 делений, цена деления 5 Вт.
4. Исследуемый двигатель
Таблица 1
| РН кВт | UН В | IН А | МН Н∙м | nН об/мин | cos φН | η % | f Гц |
| 0,6 | 220 | 2,8 | 4,06 | 1410 | 0,76 | 0,74 | 50 |
Подсчитаем номинальный момент:
М = 9,55
;
М = 9,55
= 4,06 Н/м.
2) Электрическая схема установки
Основными элементами лабораторной установки, изображенной на рисунке 1, являются испытуемый двигатель и электромагнитный тормоз.
К
ОВТ
380
220
В1
Д1
Д3
Д4
С1
С2
RT
В2
Д2
АТ
С3
Рис. 1
В1 – пакетный выключатель, осуществляющий пуск двигателя;
К – кнопка шунтирования амперметра и ваттметра;
В2 – тумблер электромагнита;
RТ – реостат, регулирующий ток в обмотке электромагнита.
Частота вращения двигателя измеряется тахогенератором ТГ и указателем оборотов V2.
3) Таблицы результата измерений и расчетов.
Таблица 2
| № пп | Измерено | Вычислено | ||||||||
| Uф В | Iф А | Рф Вт | МН Н∙м | n2 об/мин | Р1 Вт | Р2 Вт | η % | S | cos φ | |
| х.х. 1 2 3 4 5 6 7 | 230 230 230 230 230 230 228 228 | 1,125 1,15 1,15 1,15 1,175 1,225 1,362 2,025 | 45 80 90 100 115 150 200 380 | 0 0,785 0,981 1,177 1,373 1,864 2,551 5,101 | 1500 1490 1490 1490 1485 1470 1450 1365 | 135 240 270 300 345 450 600 1140 | 0 123,26 153,06 183,67 213,56 286,90 387,26 729,12 | 0 51,36 56,69 61,22 61,90 63,76 64,54 63,96 | 0 0,0067 0,0067 0,0067 0,01 0,02 0,033 0,09 | 0,17 0,30 0,34 0,38 0,43 0,53 0,64 0,82 |
При обработке результатов измерений использовались следующие формулы:
Активная мощность, потребляемая двигателем из сети:
Р1 = 3Рф;
Механическая мощность на валу двигателя:
Р2 = 
;
Коэффициент полезного действия:
η = 
∙100%;
Скольжение:
S = 
, где n = 
f1, f1 = 50 Гц, р = 2 – число пар полюсов;
Коэффициент мощности двигателя:
cos φ = 
.
4) Графики рабочих характеристик и механической характеристики:
Рабочие характеристики:
cos φ = f(P2), M = f(P2), I = f(P2), S = (P2).
Рис. 2
η = f(P2)
Рис. 3
n2 = f(P2)
Рис. 4
Механическая характеристика:
Рис. 5
Вывод: в результате проделанной лабораторной работы мы изучили устройство и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя, сняли механическую и рабочие характеристики.
Из сравнения значений коэффициента мощности и КПД с паспортными данными следует, что значение cos φ при повышении мощности на валу двигателя приближается к паспортному, а значение КПД отличается от паспортного в меньшую сторону.
При переходе от холостого хода к номинальной нагрузке частота вращения ротора уменьшается. Это связано с тем, что при холостом ходе скольжение близко к нулю. С увеличением нагрузки, скольжение, ток и вращающий момент увеличиваются, обороты ротора уменьшаются.
Ток холостого хода равен 1,125 А, что составляет 20-40 % от IН.
В целом двигатель пригоден к эксплуатации.
studfiles.net
Б
АЛАКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНИКИ, ТЕХНОЛОГИИ И УПРАВЛЕНИЯ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
Выполнил ст. гр. ПГС – 11
Ивлев И.А.
Принял
Чертковская ________
«_____»_______ 2006 г.
2006
Цель работы: изучить устройство и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя, снять механическую и рабочие характеристики.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Асинхронным двигателем называется электрическая машина переменного тока, осуществляющая преобразование электрической энергии в механическую, посредством вращающегося магнитного поля. Частота вращения ротора двигателя меньше частоты вращения поля, т.е. ротор вращается несинхронного с полем – асинхронно. Основными частями машины являются статор и ротор.
Статор – неподвижная часть, представляющая собой полый цилиндр, набранный из листов электротехнической стали. На внутренней поверхности равномерно расположены пазы, в которые укладываются трехфазная обмотка. Обмотки фаз статора смещены в пространстве друг относительно друга на 120°. Статорную обмотку соединяют в «звезду» или «треугольник».
Ротор – вращающаяся часть двигателя. Сердечник ротора, так же как и статора, набирают из листов электротехнической стали. Обмотка укладывается в пазы, расположенные на наружной поверхности ротора. В зависимости от конструкции обмотки ротора различают двигатели с короткозамкнутым ротором и двигатели с фазным ротором (с контактными кольцами). В данной работе испытывается двигатель с короткозамкнутым ротором.
Обмотка ротора такого двигателя выполняется из неизолированных медных стержней, которые с торцов замыкаются соединительными кольцами. Такая обмотка называется беличьей клеткой. В современных машинах обычно короткозамкнутая обмотка выполняется путем заливки алюминия в пазы ротора. При этом одновременно со стержнями отливаются и соединительные кольца вместе с вентиляторными лопатами.
При подключении двигателя к сети, в трехфазной обмотке статора возникают токи, намагничивающими силами которых возбуждается вращающееся магнитное поле. Магнитное поле пересекает обмотки ротора и индуктируют в ней ЭДС. Так как обмотка ротора представляет собой замкнутую систему, то под действием ЭДС в стержнях обмотки появится ток. Направление ЭДС, а, следовательно, и тока, можно определить по правилу правой руки (рисунок 1).
Рисунок 1
В результате взаимодействия тока ротора с вращающимся магнитным полем возникают силы, действующие на проводники ротора. Направление этих сил определяются по правилу левой руки. Создается момент, под действием которого ротор начинает вращаться в том же направлении, что и магнитное поле.
Частота вращения магнитного поля
,
где 
- частота тока,
- число пар полюсов.
В двигательном режиме ротор всегда вращается с частотой 
(при
) ротор неподвижен относительно магнитного поля, поэтому ЭДС, а следовательно, ток ротора и момент двигателя были бы равны нулю. Разность частот вращения ротора и магнитного поля называется частотой скольжения
:
.
Отношение частоты скольжения к частоте скорости вращения магнитного поля называют скольжением 
:
.
При холостом ходе двигателя скольжение близко к нулю, а ток в связи с наличием воздушного зазора стоатора-ротора соответствует примерно 20-40% от 
. Момент, развиваемый двигателем при холостом ходе, очень мал по величине и обусловлен потерями в двигателе. С ростом нагрузки скольжения, ток и вращающий момент увеличивается.
Результаты испытаний асинхронных двигателей обычно представляют в виде графиков, показывающих зависимость частоты вращения 
, коэффициента мощности
, КПД
, момента вращения
и тока статора
от мощности
на валу двигателя, при
и
.
Рисунок 2
Эти зависимости (рисунок 2) называются рабочими характеристиками асинхронного двигателя. Зависимость 
показывает, что частота вращения нагрузки уменьшается так как
.
При переходе от режима холостого хода к номинальной нагрузке относительное снижение частоты вращения составляет 2-7%. КПД двигателя определяется выражением
,
где 
- мощность, потребляемая двигателем из сети.
,
где 
,
- потери мощности в обмотках статора и ротора;
- потери в стали ротора;
- механические потери;
- дополнительные потери.
Зависимость 
имеет такой же характер, как и кривые КПД для трансформаторов и других электрических машин. С увеличением нагрузки от холостого хода до номинальной потери мощности практически не измены, поэтому КПД двигателя растет и достигает максимального значения, затем уменьшается, так как резко возрастают потери в меди обмоток, которые пропорциональны квадрату тока. Коэффициент мощности двигателя растет и достигает максимума при нагрузке, близкой к номинальной. Зависимость
почти прямолинейна, так как
, Нм,
а частота 
меняется незначительно.
Рисунок 3
Рабочие свойства асинхронного электродвигателя характеризуются также его механической характеристикой 
.
Механическая характеристика играет важную роль при оценке механических свойств двигателя и решения вопросов о возможности его использования в той или иной установке. В лаборатории снимается часть механической характеристики, соответствующая рабочему режиму двигателя от 
(
- идеальный холостой ход) до
.
Номинальный момент определяется по формуле
,
где 
- номинальная мощность, кВт;
- номинальная частота вращения, об/мин.
МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
Основными элементами лабораторной установки являются испытуемый двигатель, электромагнитный тормоз и лабораторной стенд.
На панель лабораторного стенда выведения трехфазной сети А, В, С, источника постоянного тока 36 В, выводы обмотки статора двигателя 
,
,
и обмотки электромагнита ЭМ. Пуск двигателя осуществляется с помощью пакетного выключателяBI. При пуске амперметр 
и токовую обмотку ваттметра необходимо шунтировать с помощью кнопки «К», что предотвращает выход приборов из строя из-за больших пусковых токов. Для испытания двигателя в рабочем режиме необходимо с помощью тумблера
запитать обмотку электромагнита. Электромагнитный тормоз используется в качестве нагрузки испытываемого двигателя. Основные части тормоза – массивный стальной диск, посаженный на вал двигателя, и четырехполосный электромагнит с противовесом.
При работе в диске, вращающемся в магнитом поле электромагнита, возникают вихревые токи. При взаимодействии вихревых токов с магнитным полем создается тормозной момент на валу двигателя. Такой по величине момент и на электромагните, стремясь повернуть его в направлении вращения диска. Момент, действующий на электромагнит, уравновешивается противовесом, жестко связанным с электромагнитом. Электромагнитный тормоз снабжен оцифровать шкалой, позволяющей определить величину тормозного момента. Изменение нагрузки двигателя достигается изменением величины тока в обмотке электромагнита при помощи реостата 
, установленного на стенде.
Для измерения фазных токов, напряжений, и активной мощности используется комплект электроизмерительных приборов, в который входят вольтметр, амперметр, ваттметр.
Частота вращения двигателя измеряется магнитоэлектрическим тахогенератором ТГ и указателем оборотов 
, установленном на вертикальной панели стенда.
Точность прямых измерений оценивается определением абсолютной максимальной погрешности по формуле
,
где 
- верхний предел измерения прибора;
- класс точности прибора.
По указанию преподавателя необходимо вычислить максимальную погрешность одной из величин, определяемых косвенно.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Рисунок 4
1.Записать паспортные данные исследуемого двигателя, подсчитать номинальный момент 
. Паспортные данные записать в таблицу 1.
Таблица 1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 0,6 | 380/220 | 1,6/2,8 | 4.064 | 1410 | 0,76 | 0,74 | 50 |
2.Выполнить опыт холостого хода двигателя.
Пуск двигателя осуществляется пакетным выключателем В1 при разомкнутом выключателе В2 в цепи обмотки тормозного электромагнита, т.е. при отсутствии нагрузки на валу двигателя. При пуске двигателя амперметр 
и токовая обмотка ваттметра замыкаются накоротко посредством кнопки «К» для защиты этих приборов от больших пусковых токов. Показания приборов и результаты вычислений для опыта холостого хода заносятся в таблицу 2.
Таблица 2
| № пп | Измерено | Вычислено | ||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
| 1 | 224 | 1.037 | 45 | 0 | 1480 | 135 | 0 | 0 | 0.0133 | 0.194 |
| 2 | 224 | 1.1125 | 125 | 1.25 | 1470 | 375 | 192.4 | 51.3 | 0.02 | 0.5 |
| 3 | 224 | 1.2375 | 175 | 2.25 | 1450 | 525 | 341.6 | 65.07 | 0.033 | 0.63 |
| 4 | 224 | 1.45 | 245 | 3.25 | 1440 | 735 | 490.05 | 66.67 | 0.04 | 0.75 |
| 5 | 224 | 1.675 | 310 | 4.25 | 1425 | 930 | 634.16 | 68.19 | 0.05 | 0.83 |
4. Не отключая двигателя, провести опыт нагрузки, для чего:
а) подключить с помощью 
электромагнитный тормоз, увеличивая тормозной момент на валу электродвигателя, произвести измерения токов, мощностей, потребляющих из сети, частоты вращения для 5-6 различных моментов:
б) пользуясь опытными данными, при каждом значении момента 
подсчитать величины мощности, потребляемой двигателем из сети
, механической мощности на валу
, скольжения
, КПД и коэффициента мощности
. Результат измерений и вычислений занести в таблицу 2.
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА
При обработке результатов измерений используются следующие формулы:
1. Активная мощность, потребляемая двигателем из сети, Вт:
.
1) 
,
2) 
,
3) 
,
4) 
,
5) 
.
2. Полезная мощность на валу двигателя, Вт:
, Вт,
1) 
,
2) 
,
3) 
,
4) 
,
5) 
.
3. Скольжение
,
где 
,
, 
,
1) 
,
2) 
,
3) 
,
4) 
,
5) 
.
4. Коэффициент мощности двигателя:
,
1) 
,
2) 
,
3) 
,
4) 
,
5) 
.
5. Коэффициент полезного действия:
,
1) 
,
2) 
,
3) 
,
4) 
,
5) 
По данным измерений и вычислений необходимо построить рабочие характеристики 
,
,
,
,
,
и механическую характеристику.
Рисунок 5 – Зависимость 
Рисунок 6 – Зависимость 
Рисунок 7 – Зависимость 
Рисунок 8– Зависимость 
Рисунок 9 – Зависимость 
Рисунок 10 – Зависимость 
Рисунок 11 – Механическая характеристика 
Рисунок 12 – Механическая характеристика 
Вывод: в результате проделанной работы, мы изучили устройство и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя. Так же сняли механическую и рабочую характеристику. Данные, взятые в результате проделанной лабораторной работы занесли в таблицу и по этим данным построили графики зависимостей 
,
,
,
,
,
, а также построили график, показывающий механическую характеристику асинхронного двигателя 
и
(взятых из курса лекции).
studfiles.net
Министерство образования и науки РФУфимский государственный нефтяной технический университет
Филиал УГНТУ в г. Салавате
Электрические машины
Испытание трехфазного асинхронного электродвигателя
с короткозамкнутым ротором
Отчет по лабораторной работе №
ЭАПП-180400-5.01.00 ЛР
Исполнитель:
студент гр. АЭЗ-00-21 В.Н. Степанов
Руководитель:
доцент, к. т. н. М.Г. Баширов
Салават 2005ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N°4
Тема: "Испытание трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором".
Цель работы: Снятие рабочих характеристик асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором методом торможения генератором постоянного тока. Изучение влияния питающего напряжения на величину крутящего момента двигателя.
ВВЕДЕНИЕ
3-х фазный асинхронный электродвигатель служит для преобразования электроэнергии переменного тока в механическую энергию, отдаваемую на вал и используемую для привода различных рабочих машин.
Асинхронный двигатель состоит из неподвижной части - статора и вращающейся части - ротора. Статор в свою очередь, состоит из чугунного, стального, а иногда и алюминиевого корпуса, внутри которого находится полый цилиндр, собранный из листовой электротехнической стали. На внутренней поверхности этого цилиндра имеются пазы, идущие параллельно оси вала, в которых размещены ЗР одинаковых обмоток, сдвинутых одна относительно другой на 120°, где Р – число обмоток на фазу, равное числу пар полюсов машины.
Начало и конец каждой фазы, состоящей из Р обмоток, которые соединены между собой последовательно или параллельно, выводятся наружу.
Это дает возможность соединить обмотки отдельных фаз между собой специальными металлическими пластинками треугольником или звездой (рисунок 1), что позволяет применить одну и ту же машину на два различных напряжения, отношение которых равно 3, например 220/127, 380/220.
С1 С2 С3
С4 С5 С6
С1 С2 С3
С4 С5 С6
Рисунок 1
Расположение соединительных пластин на зажимах статора 3-х фазного асинхронного электродвигателя при соединении обмоток:
а) звездой
б) треугольник
Из двух напряжений, приведенных на щитке машины, меньшее отвечает соединению обмоток треугольником, а большее звездой. Начало обмоток отдельных фаз статора принято обозначать символами: С1, С2, С3, а концы их соответственно С4, С5, С6 (рисунок 1).
Если маркировка зажимов на машине не соответствует, то разметка их выполняется при помощи контрольной лампы или вольтметра.
Ротор, представляет собой цилиндр, собранный из дисков электротехнической стали, который надежно закреплен на валу машины. В пазах ротора расположенных возле его поверхности находится короткозамкнутая обмотка.
При включении обмоток статора в трехфазную сеть по ним текут токи и образуются вращающееся магнитное поле статора, скорость которого, (об/мин):
П1 = 60 ∙ f / р, (1)
где f – частота токов, обтекающих обмотки статора.
Это поле наводит в короткозамкнутой обмотке ротора ЭДС, над влиянием которых возникает индуктированные токи, взаимодействующие с вращающемся магнитным полем статора, в результате чего ротор приходит во вращение со скоростью:
П2 = П1 ∙ (1 - S), (2)
где S - величина скольжения
S = (П1 - П2) / П1 (3)
Для изменения направления вращения ротора необходимо изменить порядок следования фаз питающей сети, для чего достаточно поменять местами любые два провода, подходящие к зажимам обмоток статора.
При холостом ходе скорость вращения ротора П2 мало отличается от скорости вращения П1 магнитного поля статора и скольжение при этом режиме всего лишь доля процента.
При нагрузке электродвигателя эта скорость П2 несколько уменьшается, а скольжение соответственно увеличивается, достигая при номинальной мощности на валу значения порядка:
Sn = от 3% до 8%
Применение тахометра для измерения скорости вращения ротора П2, мало отличающейся от номинальной скорости вращения П1, магнитного поля статора, особенно при малых нагрузках электродвигателя, обуславливает некоторую неточность при вычислении величины скольжения S по формуле (3).
Для асинхронных электродвигателей существенной характеристикой является зависимость вращающегося момента М от скольжения S, т.е. кривая М = f(S) вид которой очень зависит от типа обмотки ротора.
Для асинхронных электродвигателей с ротором, имеющим простую короткозамкнутую клетку, кривая М = f(S) имеет вид, представленный на рисунке 2. Нормальная работа асинхронного электродвигателя протекает на прямолинейном участке характеристики М = f(S) при небольшом скольжении порядка нескольких процентов, при моменте на валу, не превышающем его номинального значения Мн, определяемой по формуле:
Мн = 975 ∙ Рн / Пн, (4)
где Рн – номинальная мощность электродвигателя, кВт;
Пн – номинальная скорость вращения ротора, об/мин.
M
Mмакс
Мн
S
Sн
Sк
Sn
Рисунок 2
Однако, при работе асинхронного электродвигателя не исключается возможность его кратковременной перегрузки, ограниченной величиной максимального, опрокидывающего или критического момента Ммакс, которому Sк и допустимым тепловым режимом машины.
Предельная перегрузка Iмакс асинхронного электродвигателя обычно определяется величиной отношения:
Iмакс = Ммакс / Мн, (5)
которое для асинхронных машин мощностью от 0,6 до 100 кВт с различным исполнением короткозамкнутого ротора составляет от 1,7 до 2,7 и выше.
Весьма важной характеристикой этих машин является отношение пускового момента Мп к номинальному Мн т.е.
Iп = Мп / Мн (6)
равное от 0,8 до 2, а также кратности пускового тока Iп по отношению к номинальному Iн т.е.
Ii = Iп / Iн (7)
которая составляет от 4 до 7 и выше.
Для ограничения значения пускового тока электродвигателей средней и большей мощностей применяется пуск при сниженном напряжении, подводимом к обмоткам статора.
Однако снижения напряжения, хотя и дает соответствующее уменьшение пускового тока, но может применяться только в тех случаях, когда не требуется значительный пусковой момент пропорциональный квадрату напряжения подведенного к обмоткам статора.
Каждый трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором характеризуется следующими номинальными величинами:
мощностью Рн, кВт; линейным напряжением Uн, в; линейным током Iн, а; типом соединения обмоток статора (треугольник или звезда), частотой fн, Гц; скоростью вращения ротора n2н, об/мин; КПД н и коэффициентом мощности cos Iн, которые приводятся на его заводском щитке и соответствуют номинальному тепловому режиму, при температуре окружающего воздуха 35°С.
Величины Ммакс/Мн; Мп/Мн и Iп/Iн находятся из таблицы каталогов электрических машин.
Теоретическое обоснование работы.
Рабочими характеристиками асинхронного двигателя называют зависимости его основных параметров от полезной нагрузки:
I, P, M, S,c os , = f (P2)
при U1 = Uн = const
f = fн = const
Кроме того, к рабочим характеристикам относят перегрузочную способность двигателя:
Км = Мкр / Мн (8)
I1,M,,cos ,n,S
I1
M
Cos
n
S
0 P2
Pн
Рисунок 3
Cкоростная характеристика.
n = f(P2) или S = f(P2)
При холостом ходе, т.е. при Р2 = 0, ротор вращается со скорос-
тью п=n, где n=60∙f/p - скорость вращающегося магнитного поля.
При увеличении нагрузки скорость вращения n уменьшается, а
скольжение растет в связи с ростом потерь в меди Рт2 по извес-
тной формуле:
S = Pn2 / Pм, (9)
где Рм - электромагнитная мощность двигателя.
Обычно при Р2 = Рн скольжение S = от 1,5 до 5%. Поэтому харак-
теристика имеет вид кривой, слабо растущий от 0 до 1,5 5% при
увеличении нагрузки от 0 до номинальной. Зависимость представ-
ляет собой кривую, обратную кривой скольжения и поэтому слабо
наклонную к оси абцисс. На рабочем участке имеет скоростную ха-
рактеристику двигателя параллельного возбуждения, часто называе-
мую жесткой.
Моментная характеристика.
М = f(P2)
Зависимость полезного момента от P2 определяется уравнением:
М2 = 9,55 ∙ Р2 / n, (10)
где Р2-,кВт; n-,об/мин; М2-,Н∙м.
В связи с большой жесткостью характеристики n=f(P2) скорость ма-
ло влияет на изменения М2, из-за чего М2 почти пропорционален Р2
и моментная характеристика представляет чуть изогнутую кривую.
Зависимость сos = f(P2).
Ток ассинхронного двигателя при х.х. затрачивается в основном на
намагничивание и имеет преимущественно индукционный характер,
поэтому cos 0,2-0,3 с ростом Р2 растет активная составляющая
тока и с ней cos .
Однако, начиная с нагрузок близких к Р2ном сказывается увеличе-
ние S, от которого зависит индукционное сопротивление вращающего
ротора, равное X2s = X2s .
Поэтому здесь сos начинает снижаться.
Зависимость Р = f(P2).
Полные потери в двигателе составляют Р=Pn1+Pn2+Pc+Pnx+Pд.
Часть этих потерь, (Pc+Pnx+Pд) может сочитаться постоянной, т.к.
от нагрузки практически не зависит. Другая часть - потери в про-
водниках обмоток Рn1 и Pn2 - изменяется пропорционально квадрату
тока. Добавочные потери зависят частью от тока, частью от напря-
жения. При малых нагрузках основную роль играют постоянные поте-
ри. резко нарастает при росте Р2 и достигает максимального зна-
чения при Р2 0,75 Р2ном.
В дальнейшем все больше сказывается быстрый рост переменных по-
терь, пропорциональных II, и снижается.
Перегрузочная способность двигателя
или, иначе, его опрокидывающий момент в относительных единицах
определяется отношением:
Км = Мкр / Мн (11)
Оборудование:
Генератор постоянного тока мощностью 1кВт.
Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором мощностью
1,1кВт.
Два амперметра на 5 а и на 10 а.
Нагрузка ламповая мощностью 1,2кВт.
Два вольметра.
Два реостата: на 1000 Ом 0,4 a и пусковой.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1.Собрать схему для снятия рабочих характеристик асинхронного
двигателя (смотри рисунок 2).
2.Снять скоростную характеристику асинхронного двигателя n=f(P2)
или S=f(P2).
Нагрузка на валу асинхронного двигателя увеличивается с по-
мощью включения ламп в цепь якоря нагрузочного генератора. При
этом замеряются: I1; U; cos ; n асинхронного двигателя и U1; I
генератора.
Результаты заносятся в таблицу 1.
Таблица 1
┌──┬──┬──────┬─────────────┬────┬───────────────┬──────┬───────┐
│U1│I1│P=3∙Pф│ cos = │Uген│ P2ад= │ n2 │S=(n1- │
│ │ │ │=P1/(3∙U1-I1)│ │=Uген∙Iген/0,84│ │-n2)/n1│
│в │а │ Вт │ │ в │ Вт │об/мин│ │
├──┼──┼──────┼─────────────┼────┼───────────────┼──────┼───────┤
│ │ │ │ │ │ │ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │ │
└──┴──┴──────┴─────────────┴────┴───────────────┴──────┴───────┘
По этим данным строим зависимость n=f(P2) и S=f(P2).
3.Построим моментную характеристику М=f(P2) при помощи данных
таблицы 1. Значения момента определяются по формуле
М=9,55∙1000∙Р2/n (Н∙м).
4.Построить зависимость сos =f(P2).
5.Построить зависимость =f(P2) определяя значения по формуле:
= Р2 ∙100% / Р1 (12)
При снятии характеристик асинхронного тока с ламповой нагрузкой
в якорной цепи мощностью 1,0 кВт. Схема обеспечивает возможность
подключения машины постоянного тока к сети, переводя ее в режим
двигателя, а асинхронный двигатель в режим генератора.
6.Главные выводы и заключения.
380 B
A B C
Р
ПР1 ПР2 ПР3
“СТОП” “ПУСК” 1Р
V
1Р
1Р 1Р 1Р
1РТ 2РТ
A
1РТ 2РТ
Л1 B1
Л2 B2
С2 Л3 B3
С1 С3
Л4 B4
A
А
v
C1`
Г
C2`
Д1 Д2
ОВ А
Ш1
ОВГ
mA
A
Ш2
ЛИТЕРАТУРА
А.А. Иванов "Лабораторные работы по электрическим машинам и элек-
трооборудованию" стр. 45-57
Техника безопасности по электродвигателям.
1.Перед включением электродвигателя проверить наличие загради-
тельных сеток на всех движущихся частях.
2.Во время пуска электродвигателя следить за током в сети стато-
ра жл. двигателя по показаниям амперметра.
Для нормальной работы электродвигателя поддерживать напряжения
на шинах в пределах 100-105% номинального.
3.Электродвигатель отключить от сети при:
а) несчастном случае (или угрозе его) с человеком, требующим не-
медленной остановки электродвигателя;
б) появления дыма или огня в электродвигателе;
в) вибрации сверх допустимой нормы;
г) поломке приводного механизма;
д) нагреве подшипников сверх допустимой температуры;
е) значительном снижении числа оборотов и быстром его нагреве.
______ _K_╫_M_▐_____________A____*.FRM_________________________________________*.MAC______________________________________________________________
bigpo.ru
Московский институт стали и сплавов
Кафедра электротехники и микропроцессорной электроники
Лабораторная работа №13
Трехфазный асинхронный двигатель с
короткозамкнутым ротором.
Выполнил студент гр. Ф7-7-4
Черёмухов А.В.
Допуск
Выполнение
Защита Москва,2009
Цель работы
Ознакомиться с принципом действия и характеристиками короткозамкнутого асинхронного двигателя.
Оборудование для проведения работы и объекты исследования
Работа проводится на стенде ЭВ 4 (панель «Асинхронный двигатель»).В работе используется амперметр (75 А), вольтметр (250 В) и ваттметр, встроенные в схему измерения.
Объект исследования – асинхронный короткозамкнутый двигатель АИР71АЧУ3. Паспортные данные двигателя:
P2н=0,55 кВт,
U2н=3*220 В,
Iн=2,8/1,6 А,
nн=1360 об/мин,
f=50 Гц,
ηн=0,71cos φн=0,73
Порядок выполнения работы и указания по технике безопасности
Обработка результатов
По результатам измерения вычислить
- мощность на валу двигателя P2 ,
- скольжение S ,
- КПД η ,
- коэффициент мощности cos φ .
Построить механическую характеристику n(M)
В одной координатной системе построить рабочие характеристики АД I, M, S,P1, cos φ, η в функции P2.
Национальный исследовательский университетМосковский институт стали и сплавов
Кафедра электротехники и микропроцессорной электроники
Лабораторная работа №14
Двигатель постоянного тока.
Выполнил студент гр. Ф7-7-4
Черёмухов А.В.
Допуск
Выполнение
Защита Москва,2009
Цель работы
Ознакомиться с принципом действия и характеристиками двигателя постоянного тока.
Оборудование для проведения работы и объекты исследования
Работа проводится на стенде ЭВ-4 (панель «Двигатель постоянного тока»). В работе используются амперметры постоянного тока (20 А и 1 А) и вольтметр постоянного тока (300 В). Объект исследования – двигатель постоянного тока с независимым возбуждением типа П21 (находится в нижней части стенда за прозрачной защитной стенкой). Паспортные данные двигателя
- номинальная мощность (мощность на валу) P2н=1,0 кВт
- номинальное напряжение Uн=220 В
-номинальная частота вращения nн=3150 об/мин
-номинальный КПД η = 0,77
Напряжение на якоре U* регулируется кнопками «↑↓» на панели «Нагрузочные устройства» при нажатой кнопке «ВКЛ» на панели «Сашины постоянного тока».
Момент нагрузки задается рукояткой «Регулировка нагрузки» электромагнитного тормоза. Момент нагрузки и частота вращения измеряются приборами «Момент, Нм» и «Скорость , об/мин*100». Ток возбуждения регулируется реостатом.
Порядок выполнения работы и указания по технике безопасности
Б) кнопкой «Агрегат 1 Агрегат 2» подключить к схеме приборы для измерения момента М и частоты вращения n (кнопку поставить в положение «Агрегат 2»).
4. После проверки схемы лаборантом или преподавателем включить кнопку «ВКЛ» на панели регулятора нагрузки и (при неподключенной цепи якоря) кнопкой «ВКЛ» на панели «Машины постоянного тока» подать на двигатель напряжение возбужденя Uв и напряжение U на вольтметр.
5. Регулятором возбуждения установить номинальный ток Iн=0,5 А.
6. Кнопками «↑», «↓» по вольтметру установить минимально возможное напряжение U.
7. Кнопкой «ВЫКЛ» на панели «Машины постоянного тока» выключить напряжения Uн и U,перемычкой соединить клеммы a-b и кнопкой «ВКЛ» включить двигатель при пониженном напряжении U.
8. Увеличивая напряжение U до номинального значения Uн=220 В снять регулировочную характеристику для ненагруженного двигателя. При снятии характеристики поддержать Iн равным Iвн=0,5 А.
Результаты измерений занести в таблицу.
U, В
n, об/мин
9. Снять регулировочную характеристику n(I0). Для этого, поддерживая U=Uн=220 В, регулятором возбуждения нужно уменьшать I0 от номинального значения I0н=0,5 А до значения, при котором начинает зашкаливать измеритель частоты вращения n, и фиксировать значения I0 и n. После снятия характеристики вновь установить номинальный ток возбуждения I0н=0,5 А.
I0, А
n, об/мин
10. Снять естественную механическую характеристику n(M). Для этого, поддерживая U=Uн=220 В, I0=I0н=0,5 А, регулятором нагрузки увеличивать момент нагрузки от М=0 до Мн и фиксировать значения n и тока якоря I.
11. Уменьшив напряжения U до 110 В, снять искусственную механическую характеристику при U=110 В, I0=0,5 А.
12. Отключить схему от сети.
Обработка результатов
P1=Pя+P0+I*U+I1*U1 (напряжение возбуждения U1=220 В,
P2 – механическая мощность, снимаемая с вала двигателя,
P2= (M*n)/(9550)
η - КПД двигателя,
η=P2/P1.
3. Построить рабочие характеристики двигателя n(P2), I1(P2), η(P2) скачатьnenuda.ru
, кВт
, В
, А
, Нм
, об/мин
, %
, Гц
, В
, А
, Вт
, кгм
, об/мин
, Вт
, Вт
, %
