Институт
Направление подготовки:
Кафедра ЭМА
Отчет по лабораторной работе
«ИССЛЕДОВАНИЕ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ»
Студент(ы)
| Группа | ФИО | Подпись | Дата |
Томск -2015 г.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
ПРОГРАММА РАБОТЫ
Ознакомиться с лабораторной установкой и произвести пуск двигателя с помощью пускового реостата.
При номинальных значениях напряжения и частоты питающей сети произвести опыт непосредственной нагрузки двигателя и по результатам исследований построить рабочие характеристики.
По результатам проведенных исследований сделать основные выводы.
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ
Рисунок 1. Электрическая схема лабораторной установки для исследования асинхронного двигателя с фазным ротором
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЯ ПРИ НОМИНАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЯХ НАПРЯЖЕНИЯ И ЧАСТОТЫ СЕТИ
Под рабочими характеристиками двигателя понимают зависимости 
,
,
,
,
, как функции от полезной мощности
на валу двигателя при номинальных значениях питающего напряжения и частоты.Рабочие характеристики
| № опыта |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
| 1 | 2,1 | 150 | 0 | 1000 | 60 | 30 | 2,00 | 0,040 | 0 | 0,113 | 0 |
| 2 | 2,15 | 375 | 5 | 950 | 62 | 30 | 2,07 | 0,041 | 497,4 | 0,274 | 132,64 |
| 3 | 2,25 | 400 | 5,4 | 950 | 69 | 30 | 2,30 | 0,046 | 537,2 | 0,289 | 134,3 |
| 4 | 2,27 | 425 | 5,8 | 950 | 80 | 30 | 2,67 | 0,053 | 576,99 | 0,300 | 13576 |
| 5 | 2,25 | 460 | 6,3 | 950 | 86 | 30 | 2,87 | 0,057 | 62673 | 0,325 | 136,25 |
| 6 | 2,25 | 500 | 6,8 | | 95 | 30 | 3,17 | 0,063 | 676,47 | 0,353 | 135,29 |
|
| |||||||||||
Пример расчета для 2 опыта:
Скольжение ротора:
Полезная мощность двигателя: 
Коэффициент мощности двигателя: 
КПД двигателя:
studfiles.net
ИССЛЕДОВАНИЕ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ
Методические указания
Самара
Самарский государственный технический университет
Печатается по решению Редакционно-издательского совета СамГТУ
УДК 621.313
Исследование асинхронного двигателя с фазным ротором: метод.указ. / Сост. Ю.В.Зубков. – Самара; Самар. гос. техн. ун-т, 2008. - 35с.: ил.
Содержат практические рекомендации по экспериментальному определению рабочих и механических характеристик асинхронных двигателей с фазным ротором, а также контрольные вопросы, указания по обработке экспериментальных данных.
Составлены в соответствии с рабочей программой по курсам «Электрические машины», «Электромеханика», «Конструкция, расчет, проектирование, потребительские свойства ЭМУ и ЭМП» для студентов специальностей 140203, 140204, 140205, 140211, 140601, 140604, 140605,140608.
Предназначены для студентов и преподавателей университета.
Составитель канд. техн. наук Ю.В. Зубков
Рецензент канд. техн. наук Ю.А. Макаричев
Ó Ю.В.Зубков, составление, 2008
Ó Самарский государственный
технический университет, 2008
ВВЕДЕНИЕ
Асинхронные двигатели составляют около 80% всего парка электрических двигателей, применяемых в промышленности, благодаря простоте конструкции и обслуживания, невысокой стоимости. Изучение потребительских свойств, эксплуатационных характеристик таких двигателей является актуальной задачей.
Целью учебных лабораторных испытаний является более глубокое изучение студентами вопросов теории электромеханического преобразования энергии, ознакомление с конструкцией электрических машин и их основными характеристиками, приобретение практических навыков экспериментальных исследований и обработки опытных данных.
Лабораторные работы рассчитаны на 4 часа аудиторных занятий по экспериментальному исследованию электрических машин и на 2...4 часа самостоятельной работы студентов по обработке и анализу полученных опытных данных.
Правила техники безопасности при работе в учебной лаборатории
Перед началом работ в лаборатории все студенты обязаны ознакомиться с правилами техники безопасности при работе с электротехническими установками и расписаться в соответствующем журнале, хранящемся у заведующего лабораторией.
При выполнении лабораторных работ по электрическим машинам следует помнить, что испытания проводятся при напряжениях до 250 В, а в некоторых случаях и выше. При неблагоприятных условиях опасные поражения электрическим током могут произойти даже при напряжении ниже 50 В, поэтому во время работы студенты должны
быть внимательны, дисциплинированны и строго соблюдать следующие требования техники безопасности.
1. Прежде чем приступить к выполнению лабораторной работы, все члены студенческой бригады должны обстоятельно ознакомиться с оборудованием лабораторной установки и устройством отдельных ее частей. Студенты обязаны знать номинальные данные исследуемых электрических машин и не допускать их превышения в ходе работы, за исключением случаев, оговоренных особо.
2. К сборке электрической схемы необходимо приступать толькопосле разрешения преподавателя, убедившись, что ни одна из частейустановки не находится под напряжением.
3. При обнаружении на лабораторном стенде неисправностейследует обратиться к дежурному лаборанту. Работа на неисправномстенде категорически запрещается.
4. Включение установки под напряжение разрешается только после проверки схемы и всей установки преподавателем.
5. В процессе выполнения лабораторной работы категорическизапрещается прикасаться к находящимся под напряжением оголенным токоведущим участкам схемы и вращающимся частям электрических машин.
6. Все необходимые переключения в схемах разрешается производить лишь при полном отключении напряжения.
7. Студентам запрещается делать какие-либо переключения наглавном распределительном щите и заходить за лабораторные стенды.
8. Если в ходе работы требуется сделать перерыв (для выполненияконтрольных расчетов, консультации с преподавателем, на отдых ит.д.), то напряжение со стенда должно быть полностью снято.
9. Категорически запрещается оставлять без присмотра даже накороткое время лабораторную установку, находящуюся под напряжением.
10. По окончании работы в первую очередь со стенда должнобыть снято напряжение. После утверждения преподавателем, полуученных экспериментальных данных, схема разбирается и рабочее место приводится в порядок.
Нарушение правил техники безопасности и поведения в лаборатории рассматривается как серьезное нарушение дисциплины.
Требования и рекомендации по подготовке к лабораторной
работе и оформлению отчета
Перед каждой лабораторной работой студент должен самостоятельно, используя рекомендованную литературу и настоящее руководство, подготовиться и знать следующие основные вопросы:
- устройство и принцип действия исследуемой электрическоймашины;
- вид ее основных характеристик;
- назначение всех элементов испытуемой установки, их взаимодействие и обозначение на электрической схеме.
Перед началом занятий преподаватель проверяет устно, письменно или при помощи контролирующих устройств знания студентов и их готовность к выполнению предстоящей работы.
К каждому следующему занятию студент представляет отчет о предыдущей работе и защищает его.
Студент, не представивший отчет о предыдущей работе, к лабораторным занятиям не допускается.
Отчет выполняется каждым студентом индивидуально на стандартных листах формата А4 (287мм X 210 мм).
Отчет должен содержать:
1) титульный лист с названием работы, фамилией студента, указанием его факультета, курса и группы, фамилией проверяющегопреподавателя и т.д.;
2) программу работы;
3) номинальные данные исследуемых машин;
4) электрическую схему (схемы) установки, выполненную в соответствии с действующими стандартами;
5) таблицы экспериментальных и расчетных данных. Каждаятаблица должна иметь название и порядковый номер, в таблице обязательно должны быть указаны единицы измерения приведенных величин;
6) пример расчета данных, необходимых для построения графиков и диаграмм;
7) рисунки опытных и расчетных характеристик, выполненныена листах формата А4 с помощью графических редакторов или вручную. Рисунки должны сопровождаться названием, порядковым номером и необходимыми поясняющими надписями. На графиках должны быть четко проставлены все экспериментальные точки, имеющиеся в соответствующей таблице. Характеристики проводятся в виде плавных кривых таким образом, чтобы число «выпавших» экспериментальных точек по обе стороны кривой было примерно равным;
8) выводы по проделанной работе. В выводах должно быть в краткой форме сделано заключение по каждому из проделанных опытов и по каждой опытной и расчетной характеристике.
Теоретические сведения об асинхронном двигателе
С фазным ротором
Все трехфазные асинхронные двигатели имеют конструктивно одинаковые статоры и различаются выполнением обмотки ротора. По конструкции обмотки ротора эти двигатели подразделяются на два типа: с короткозамкнутой обмоткой (короткозамкнутые) и с фазной обмоткой (так называемые двигатели с фазным ротором или контактными кольцами).
Трехфазный двигатель предназначен для включения в трехфазную сеть, поэтому он имеет обмотку статора, состоящую из трех фазных обмоток, при прохождении через которые токи, поступающие из трех фаз сети, возбуждают вращающееся магнитное поле. Для усиления магнитного поля и придания ему необходимой формы сердечники собирают, из тонких листов электротехнической стали, изолированных друг от друга слоем лака.
К корпусу двигателя, который отливают из чугуна или стали, прикрепляют все остальные части двигателя. Сердечник статора имеет вид полого цилиндра с продольными пазами по внутренней поверхности.
В пазы укладываются три фазные обмотки, сдвинутые относительно друг друга на угол 120град. Внутри корпуса сердечник статора укрепляется с помощью прокладки из немагнитного материала для того, чтобы не допускать образования в нем магнитного поля и, следовательно, вихревых токов.
Частота вращения магнитного поля статора в об/мин определяется соотношением
где 
- число пар полюсов статора; 
- частота питающего напряжения статора.
Тогда при питании двигателя от сети промышленной частоты = 50 Гц и =1 частота вращения поля статора равна 
= 3000 об/мин. Для получения меньших частот вращения статоры выполняют с многополюсными обмотками ( > 1).
У двигателей с фазным ротором статорная обмотка аналогична статорной обмотке короткозамкнутого двигателя. А в продольные пазы сердечника ротора уложены три одинаковые изолированные обмотки, выполненные по типу статорной обмотки, т. е. смещенные между собой в пространстве на 120 град. Концы обмоток объединены в общую точку и образуют звезду, а начала присоединены к трем контактным кольцам, размещенным на валу.
С помощью щеток, прижимающихся к контактным кольцам, в каждую фазу обмотки ротора можно ввести добавочное активное сопротивление. С увеличением активного сопротивления обмотки ротора уменьшается пусковой ток, т. е. облегчается пуск двигателя, а также увеличивается пусковой момент вплоть до максимального значения. Кроме того, изменяя с помощью реостата активное сопротивление цепей ротора можно регулировать частоту вращения двигателя. Все это позволяет применять двигатели с фазным ротором для привода машин и механизмов, требующих при пуске больших пусковых моментов.
В обмотке статора асинхронного двигателя при прохождении переменного тока возбуждается вращающееся магнитное поле, которое, пересекая проводники обмотки ротора, наводит в них переменную ЭДС. Так как обмотка ротора замкнута, то наведенная ЭДС вызывает в роторе ток. В результате взаимодействия проводников с током ротора и вращающегося магнитного поля возникает сила, заставляющая ротор вращаться в направлении вращения поля. Таким образом, принцип работы асинхронного двигателя основан на использовании взаимодействия вращающегося магнитного поля, создаваемого переменным током в обмотке статора и проводниками с током обмотки ротора. Так как вращение магнитного поля статора происходит асинхронно с вращением ротора двигателя, т. е. частоты вращения ротора и поля отличны, двигатель называется асинхронным.
При пуске асинхронного двигателя по мере разгона ротора разность частот вращающегося поля и ротора уменьшается. Однако ротор не может вращаться синхронно с полем, так как при совпадении частот не будет относительного движения поля и ротора, вследствие чего ротор не будет пересекаться полем, в нем не будет наводиться ток и, следовательно, исчезнет вращающий момент.
Цель работы - получить практические навыки по эксплуатации, опытному и расчетному методам определения рабочих и механических характеристик асинхронного двигателя с фазным ротором, а также по оценке его эксплуатационных свойств.
Программа работы
1. Изучить устройство и элементы конструкции двигателя.
2. Определить экспериментально механические (естественную и искусственную с введенным в цепь ротора добавочным сопротивлением) характеристики двигателя.
3. Выполнить опыт холостого хода.
4. Выполнить опыт короткого замыкания.
5. Определить рабочую и механическую характеристики расчетным путем по круговой диаграмме.
Паспортные данные испытуемого двигателя:
Номинальная потребляемая активная мощность 
= 98 Вт,
Номинальная полезная механическая мощность 
= 35 Вт,
Номинальное напряжение 
=220 В,
Номинальный ток обмотки статора 
=0,6 А,
Номинальный коэффициент мощности 
=0,73,
Номинальный коэффициент полезного действия 
=0,36,
Число пар полюсов =2,
Механические потери 
=20 Вт,
Магнитные потери 
=33 Вт,
Активное сопротивление фазы обмотки статора 
=22,2 Ом.
1. Определение естественной 
при 
= , 
и искусственной при 
, = , механических характеристиктрехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором
1.1. Электрические схемы соединений
Рис. 1.1. Электрическая схема соединений тепловой
защиты машины переменного тока
Рис. 1.2. Электрическая схема соединений для определения механических характеристик
1.2. Перечень аппаратуры.
Таблица 1.1
| Обозначение | Наименование | Тип | Параметры |
| G1 | Трехфазный источник питания | 201.2 | ~ 400 В / 16 А |
| G2 | Источник питания двигателя постоянного тока | 206.1 | - 0…250 В / 3 А (якорь) / - 200 В / 1 А (возбуждение) |
| G4 | Машина постоянного тока | 101.2 | 90 Вт / 220 В / 0,56 А (якорь) / 2×110 В / 0,25 А (возбуждение) |
| G5 | Преобразователь угловых перемещений | 6 вых. каналов / 2500 импульсов за оборот | |
| М1 | Машина переменного тока | 102.1 | 100 Вт / ~ 230 В / 1500 об/мин |
| А2, А7 | Трёхфазная трансформаторная группа | 347.1 | 3´80 В×А; 230 В/242,235, 230, 226, 220, 133, 127 В |
| А6 | Трехполюсный выключатель | 301.1 | ~ 400 В / 10 А |
| А9 | Реостат для цепи ротора машины переменного тока | 307.1 | 3 ´ 0…40 Ом / 1 А |
| А10 | Активная нагрузка | 306.1 | 220 В / 3´0…50 Вт; |
| Р1 | Блок мультиметров | 508.2 | 3 мультиметра
 0...1000 В /
0...10 А /
0…20 Мом
|
| Р2 | Измеритель мощностей | 507.2 | 15; 60; 150; 300; 600 В / 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 А. |
| Р3 | Указатель частоты вращения | 506.2 | -2000…0…2000 об/мин |
1.3. Описание электрической схемы соединений.
Источник G1 - источник синусоидального напряжения промышленной частоты.
Источник питания G2 двигателя постоянного тока используется для питания нерегулируемым напряжением обмотки возбуждения машины постоянного тока G4, работающей в режиме генератора с независимым возбуждением и выступающей в качестве нагрузочной машины.
Преобразователь угловых перемещений G5 генерирует импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения Р3 электромашинного агрегата.
Испытуемый асинхронный двигатель М1 получает питание через выключатель А6 и трехфазные трансформаторные группы А2,А7 от трехфазного источника питания G1.
Реостат А9 служит для вывода энергии скольжения при испытании двигателя М1 с фазным ротором.
Активная нагрузка А10 используется для нагружения генератора G4.
С помощью мультиметра блока Р1 контролируется ток статорной обмотки и линейное напряжение испытуемого двигателя М1.
С помощью измерителя Р2 контролируются активная мощность, потребляемая испытуемым двигателем М1.
Оглавление
Введение
Правила техники безопасности при работе в учебной лаборатории
Требования и рекомендации по подготовке к лабораторным работам
и составлению отчета
Теоретические сведения об асинхронном двигателе с фазным ротором
1. Определение естественной и искусственной механических характеристик трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором
1.1. Электрические схемы соединений
1.2. Перечень аппаратуры
1.3. Описание электрической схемы соединений
1.4. Указания по проведению эксперимента
2. Опыт короткого замыкания трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором
2.1. Электрическая схема соединений
2.2. Перечень аппаратуры
2.3. Описание электрической схемы соединений
2.4. Указания по проведению эксперимента
3. Опыт холостого хода трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором
3.1. Электрическая схема соединений
3.2. Перечень аппаратуры
3.3. Описание электрической схемы соединений
3.4. Указания по проведению эксперимента
4. Обработка результатов испытаний и оформление отчета
5. Контрольные вопросы
ИССЛЕДОВАНИЕ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ
Методические указания
Самара
Самарский государственный технический университет
Печатается по решению Редакционно-издательского совета СамГТУ
УДК 621.313
Исследование асинхронного двигателя с фазным ротором: метод.указ. / Сост. Ю.В.Зубков. – Самара; Самар. гос. техн. ун-т, 2008. - 35с.: ил.
Содержат практические рекомендации по экспериментальному определению рабочих и механических характеристик асинхронных двигателей с фазным ротором, а также контрольные вопросы, указания по обработке экспериментальных данных.
Составлены в соответствии с рабочей программой по курсам «Электрические машины», «Электромеханика», «Конструкция, расчет, проектирование, потребительские свойства ЭМУ и ЭМП» для студентов специальностей 140203, 140204, 140205, 140211, 140601, 140604, 140605,140608.
Предназначены для студентов и преподавателей университета.
Составитель канд. техн. наук Ю.В. Зубков
Рецензент канд. техн. наук Ю.А. Макаричев
Ó Ю.В.Зубков, составление, 2008
Ó Самарский государственный
технический университет, 2008
ВВЕДЕНИЕ
Асинхронные двигатели составляют около 80% всего парка электрических двигателей, применяемых в промышленности, благодаря простоте конструкции и обслуживания, невысокой стоимости. Изучение потребительских свойств, эксплуатационных характеристик таких двигателей является актуальной задачей.
Целью учебных лабораторных испытаний является более глубокое изучение студентами вопросов теории электромеханического преобразования энергии, ознакомление с конструкцией электрических машин и их основными характеристиками, приобретение практических навыков экспериментальных исследований и обработки опытных данных.
Лабораторные работы рассчитаны на 4 часа аудиторных занятий по экспериментальному исследованию электрических машин и на 2...4 часа самостоятельной работы студентов по обработке и анализу полученных опытных данных.
infopedia.su
Запустить в ход асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором в трёхфазном, однофазном режимах и исследовать его рабочие свойства в данных режимах путём снятия рабочих характеристик, а также исследовать и построить рабочие характеристики асинхронного конденсаторного двигателя (АКД).
Исследовать двигатель в однофазном режиме:
собрать схему для пуска в ход и выполнения опыта нагрузки;
осуществить пуск в ход асинхронного двигателя от однофазной сети с помощью фазосмещающих пусковых элементов;
снять рабочие характеристики двигателя в однофазном режиме.
Исследовать асинхронный конденсаторный двигатель. Снять рабочие характеристики АКД.
Сравнить рабочие свойства двигателя в трёхфазном, однофазном режимах и асинхронного конденсаторного двигателя.
Перед выполнением работы, необходимо произвести внешний осмотр стенда, ознакомиться с конструкцией исследуемого двигателя и записать его паспортные данные. Следует также проверить перечень измерительных приборов и соответствие их условиям предусмотренных программой опытов.
При пуске в ход асинхронного двигателя величина его пускового тока не должна превышать значения, которое может привести к повреждению двигателя или к нарушению нормального режима работы сети. При этом двигатель должен развивать достаточный пусковой момент, обеспечивающий требуемое время разбега от неподвижного состояния до номинальной частоты вращения. Выполнение этих требований достигается применением различных способов пуска 2. Нормальным способом пуска двигателей с короткозамкнутым ротором является прямой пуск, при котором обмотка статора включается непосредственно в сеть на номинальное напряжение, при этом пусковой ток двигателя в 4…7 раз превышает номинальный. Схема пуска двигателя приведёна на рис. 8.1, еслив качестве нагрузки применяется генератор постоянного токасмешанного возбуждения, и на рис. 8.2 для использованияв качестве нагрузки электромагнитного тормоза.
Рабочие характеристики трёхфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором представляют собой графически изображённые зависимости тока статора I1, потребляемой мощности P1, частоты вращения n, скольжения s, полного вращающего момента M, полезного вращающего момента на валу M2, коэффициента полезного действия и коэффициента мощности cos1 от полезной мощности на валу P2 при постоянных номинальных напряжениях U1 и частоте сети f1
I1, P1, n, s, M, M2, , cos1= (P2) при U1=const, f1=const.
Снятие рабочих характеристик производят по методу непосредственной нагрузки. Нагрузкой двигателя в лабораторных условиях может служить механически соединённый с ним генератор постоянного тока независимого, параллельного или смешанного возбуждения (рис. 8.1) или электромагнитный тормоз (рис. 8.2).
Рис. 8.1. Схема для пуска АД и снятия рабочих характеристик при использовании в качестве нагрузки генератора постоянного тока
Если нагрузкой двигателя является генератор постоянного тока (ГПТ), опыт проводят по схеме в следующей последовательности:
собрать схему для пуска двигателя в ход и проведения опыта;
перед пуском выключить выключательQв цепи нагрузки ГПТ для обеспечения пуска без нагрузки, чтобы избежать перегрузки двигателя и возникновения опасной ситуации;
запустить в ход двигатель;
установить на зажимах ГПТ с помощью реостата в цепи возбуждения напряжение Uг=1,1
Uгн, записав при этом в табл. 8.1 показания приборов в цепях двигателя и генератора;
включить выключатель Qпри полностью введённом сопротивлении нагрузочного реостата и, постепенно уменьшая сопротивление последнего, нагружать генератор до значения нагрузки, при которой потребляемый двигателем из сети ток достигает величиныI1=(1,1…1,25)
I1нпри постоянном напряжении двигателяU1=U1н, поддерживая при этом постоянным ток возбуждения генератораiвг Напряжение генератора может постепенно уменьшаться с увеличением нагрузки. В процессе выполнения опыта снимают 5–6 точек;
Показания приборов заносить в табл. 8.1.
Таблица 8.1
studfiles.net
Ротором.
(Г.А. Попов)
Цель работы -исследование рабочих свойств трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором и ознакомление с косвенными методами построения характеристик посредством круговой диаграммы.
Программа работы
1.Снять характеристику короткого замыкания. По результатам опыта при номинальном токе определить ток короткого замыкания статора при номинальном напряжении, а также параметры короткого замыкания и 
.
2. Снять характеристику холостого хода. По результатам опыта при номинальном напряжении вычислить частоту тока ротора, частоту вращения ротора, скольжение, 
и процентное отношение тока холостого хода к номинальному току.
3. Снять и построить рабочие характеристики.
4. По результатам опытов холостого хода и короткого замыкания построить круговую диаграмму.
5. По данным круговой диаграммы построить рабочие характеристики и сравнить их с экспериментальными (опытные характеристики и характеристики, полученные из круговой диаграммы, построить на одном графике).
Выполнение работы
Для исследования трехфазного асинхронного двигателя собирают схему (рис.13).Для регулирования напряжения используют трехфазный автотрансформатор АТ. Пуск в ход двигателя производиться при помощи трехфазного пускового резистора 
, включенного в цепь ротора. Перед пуском двигателя рукоятка пускового резистора должна быть поставлена в крайнее положение, соответствующее максимальному его сопротивлению. Включив обмотки статора двигателя в сеть, постепенно выводят пусковой резистор в положение, при котором цепь обмотки ротора замыкается накоротко.
При выполнении расчетов следует пользоваться фазными значениями токов и напряжений, пересчитав измеренные значения в зависимости от схемы соединения обмоток статора и ротора.
Опыт короткого замыкания
Опыт короткого замыкания асинхронного двигателя заключается в снятии зависимостей тока статора, потребляемой мощности и от приложенного к статору напряжения: 
Опыт проводится при неподвижном роторе и замкнутой накоротко его обмотке. При этом опыте напряжение и ток изменяют в следующих пределах:
.
Обмотка статора включается при минимальном напряжении автотрансформатора. Затем постепенно увеличивают напряжение и записывают показания приборов в табл.14.
Таблица 14
Практический интерес представляют данные опыта короткого замыкания при номинальном токе статора. По результатам измерений этого режима определяют параметры (сопротивления) короткого замыкания, необходимые для построения круговой диаграммы. Для того чтобы исключить случайные ошибки, обычно строят характеристики короткого замыкания и по ним определяют необходимые значения, соответствующие номинальному току. Параметры короткого замыкания, отнесенные к одной фазе, вычисляются по следующим формулам:
Схема замещения асинхронного двигателя для опыта короткого замыкания представлена на рис.14.
Активное и индуктивное сопротивления схемы замещения при опыте к.з.:
Значения тока и мощности короткого замыкания приводят к номинальному напряжению
Опыт холостого хода асинхронного двигателя
Этот опыт проводят при отсутствии момента нагрузки на валу двигателя. Практическое значение для построения круговой диаграммы имеет режим при номинальном напряжении. Для исключения случайных ошибок обычно снимают всю характеристику холостого хода.
Характеристика холостого хода представляет собой зависимость тока статора, потребляемой мощности и 
от приложенного напряжения при постоянной частоте питающей сети:
при 
Опыт производят следующим образом. На зажимах статора устанавливают напряжение на 5-10% выше номинального; после этого, пустив в ход двигатель, постепенно снижают напряжение до значения
Причем обязательно записывают показания приборов при 
. Показания приборов заносят в табл.15.
Таблица 15
| Наблюдения | Вычисления | ||
 |  |  | |
| В | А | Вт | |
Вычисление производится по формуле
Рабочие характеристики асинхронного двигателя
Рабочие характеристики асинхронного двигателя представляют собой зависимость тока статора, потребляемой мощности, частоты вращения ротора, скольжения, вращающего момента, КПД от полезной мощности при постоянных значениях напряжения на зажимах статора и частоты:
при 
и 
Автотрансформатором в цепи статора двигателя (см. рис.13) пользуются для поддержания постоянства напряжения. Характеристику начинают снимать с режима холостого хода и нагружают двигатель с помощью электромагнитного тормоза до значений тока статора, превышающих номинальный ток на
10-15% . Для определения величины скольжения 
и частоты вращения 
при малых нагрузках двигателя можно пользоваться магнитоэлектрическим амперметром А2 с нулем по середине шкалы, включенным в цепь ротора (см. рис.13). Число полных колебаний стрелки амперметра в секунду равно значению частоты тока ротора, Гц
где 
- число колебаний за 
секунд (число колебаний берется ориентировочно 10, время определяется по электросекундомеру).
Скольжение
а скорость вращения ротора
Здесь 
- частота сети;
частота вращения магнитного поля;
число пар полюсов обмотки статора.
При больших нагрузках двигателя, когда визуально трудно фиксировать число колебаний стрелки амперметра, величина определяется по специальному счетчику колебаний, установленному на приборном щитке и электрически соединенному с амперметром в цепи ротора (см. рис.13). Время берется ориентировочно (30 – 40) с. Число колебаний есть разница показаний счетчика после и до измерения. Показания приборов записываются в табл.16.
Таблица 16
Определение коэффициента трансформации
Для приведения параметров ротора к числу витков фазы обмотки статора необходимо знать коэффициент трансформации. Его можно определить опытным путем так же, как для трансформатора. На статор асинхронного двигателя подается номинальное напряжение, обмотка ротора отключена от резистора и полностью разомкнута. С помощью вольтметра производится измерение линейных напряжений на статоре и роторе. Коэффициент трансформации определяется по формуле
Содержание отчета
1. Паспортные данные двигателя и измерительных приборов, схемы испытаний и таблицы измеренных и вычисленных величин.
2. Характеристики короткого замыкания и вычисленные по ним параметры.
3. Характеристики холостого хода.
4. Рабочие характеристики; для вычисления 
и 
используются формулы, приведенные в работе «Исследования трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором».
5. Круговая диаграмма, построенная по данным опытов холостого хода и короткого замыкания.
Активные сопротивления обмоток статора 
и ротора 
указаны на щитке двигателя. Приведенное к числу витков статора активное сопротивление обмотки ротора, может быть определено опытным путем двумя способами:
а) через активное сопротивление короткого замыкания
, отсюда 
б) через активное сопротивление обмотки ротора и коэффициент трансформации.
Рекомендуется приведенное сопротивление ротора определить указанными способами и сравнить полученные результаты.
6. Рабочие характеристики двигателя, полученные из круговой диаграммы в диапазоне токов статора от 
до 
построить на одном графике с характеристиками, полученными опытным путем. Рекомендуется построить на одном графике зависимости 
и на другом- 
7. Оценка результатов сопоставления опытных и расчетных рабочих характеристик.
Вопросы для самоконтроля
1. Принцип действия асинхронного двигателя.
2. Различия в конструкции роторов у асинхронных двигателей с короткозамкнутым и фазным ротором.
3. Условия образования вращающегося магнитного поля.
4. Почему при изменении нагрузки асинхронного двигателя изменяется ток в обмотке статора.
5. Способы пуска асинхронных двигателей.
6. Схема замещения асинхронного двигателя, параметры, входящие в схему замещения, и определение их опытным путем.
7. Опыты холостого хода и короткого замыкания, условия их проведения и их назначение.
8. Круговая диаграмма асинхронного двигателя. Её построение по данным опыта холостого хода и короткого замыкания. Получение рабочих характеристик опытным путем и по круговой диаграмме.
Лабораторная работа №6
infopedia.su
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Институт/
Факультет – Энин
Направление – Электроэнергетика и электротехника
Кафедра – ЭМА
ИССЛЕДОВАНИЕ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
С ФАЗНЫМ РОТОРОМ
Отчет по лабораторной работе № 4
по курсу «Электромеханика»
Выполнил студент гр. _______ _______ _____________
Подпись Дата И.О.Фамилия
Проверил ________ _______ ______________
должностьПодпись Дата И.О.Фамилия
Томск – 2012
Цель работы: изучить конструкцию трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором, приобрести практические навыки пуска двигателя с применением пускового реостата и провести опыты холостого хода и непосредственной нагрузки двигателя.
Программа работы
1.Ознакомиться с лабораторной установкой и провести пуск двигателя с помощью пускового реостата.
2.При номинальных значениях напряжения и частоты питающей сети произвести опыт непосредственной нагрузки и по опытным данным построить рабочие характеристики асинхронного двигателя.
3.По результатам исследований сделать основные выводы.
Рисунок 1 - Электрическая схема лабораторной установки для исследования асинхронного двигателя с фазным ротором
Согласно проведенным опытам работы двигателя на холостом ходу и под нагрузкой составлена нижеприведенная таблица.
Таблица 1. Экспериментальные и расчётные данные
| № |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| об/ мин | - |
|
|
|
| - | об/ мин |
| |
| 1 | 3,15 | 110 | 0 | 1000 | 10 | 40 | 0,25 | 0,005 | 0 | 0,05 | 995 | 0 |
| 2 | 3,9 | 425 | 7,8 | 970 | 10 | 5,6 | 1,79 | 0,0357 | 763,6 | 0,165 | 935,4 | 59,9 |
| 3 | 3,92 | 440 | 8 | 960 | 10 | 4,2 | 2,38 | 0,0476 | 765,6 | 0,17 | 914,3 | 58 |
| 4 | 3,94 | 450 | 8,5 | 950 | 10 | 3,6 | 2,78 | 0,0556 | 798,2 | 0,173 | 897,2 | 59,1 |
| 5 | 3,96 | 500 | 9 | 940 | 10 | 3,1 | 3,23 | 0,0645 | 828,4 | 0,191 | 879,4 | 55,2 |
| 6 | 3,98 | 525 | 9,5 | 935 | 10 | 2,9 | 3,45 | 0,069 | 865,6 | 0,199 | 870,5 | 55 |
| 7 | 4 | 550 | 10 | 930 | 10 | 2,7 | 3,7 | 0,074 | 901,3 | 0,208 | 861,1 | 54,6 |
Примеры расчета:
Определяем величину частоты тока в роторе: 
Гц
Определяем скольжение s ротора двигателя: 
Частота вращения: 
Полезная мощность двигателя: 
Коэффициент мощности: 
КПД: 
Согласно Таблице 1 строим рабочие характеристики асинхронного двигателя:
Рисунок 2 – Зависимость I1=f(P2)
Рисунок 3 – Зависимость P1=f(P2)
Рисунок 4 – Зависимость М2=f(P2)
Рисунок 5 – Зависимость cosφ1 = f(P2)
Рисунок 6 – Зависимость n2=f(P2)
Рисунок 7 – Зависимость η=f(P2)
Выводы:
в ходе проделанной работы мы изучили конструкцию асинхронного двигателя с фазным ротором и выполнили построение рабочих характеристик данного двигателя. Согласно таблице и графикам можно сделать следующие выводы:
в асинхронном двигателе с увеличением нагрузки Р2 частота вращения ротора уменьшается, поэтому полезный момент на валу М2 с увеличением нагрузки возрастает быстрее Р2. Следовательно зависимость М2 = f(P2) имеет несколько криволинейный вид;
при увеличении нагрузки на валу возрастает активная составляющая тока в обмотке ротора, что приводит к повышению коэффициента мощности cosφ;
по мере увеличения нагрузки на валу двигателя увеличивается величина s, в связи с чем уменьшается величина n2; при дальнейшем увеличении нагрузки угол наклона зависимости n2 = f(P2) к оси абсцисс увеличивается, т.к. возрастают электрические потери;
так как с ростом Р2 растут переменные потери, то подведенная мощность Р1 увеличивается быстрее, чем по линейной зависимости;
так как постоянные потери больше переменных, то с ростом Р2 растет КПД.
6
studfiles.net
