Лабораторная работа по стенду асинхронный двигатель

Лабораторная работа: Исследование трехфазного короткозамкнутого асинхронного электродвигателя

Министерство образования Российской Федерации

Пермский Государственный Технический Университет

Кафедра электротехники и электромеханики

Лабораторная работа № 6

«Исследование трехфазного короткозамкнутого

Цель работы: ознакомиться с особенностями устройства трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором и исследовать основные свойства этого двигателя путем снятия рабочих характеристик.

Табл. 1. Паспортные данные электроизмерительных приборов

Название: Исследование трехфазного короткозамкнутого асинхронного электродвигателя
Раздел: Рефераты по физике
Тип: лабораторная работа Добавлен 14:32:42 18 ноября 2010 Похожие работы
Просмотров: 977 Комментариев: 14 Оценило: 5 человек Средний балл: 4.8 Оценка: неизвестно Скачать
Цена деления
1 Вольтметр М362 МЭ 1.5 250 В 10 В
2 Амперметр М362 МЭ 1.5 10 А 0.5 А
3 Амперметр Э30 ЭМ 1.5 5 А 0.2 А
4 Ваттметр Д539 ЭД 0.5 1500 10

1. Ознакомимся с устройством исследуемого асинхронного короткозамкнутого электродви-гателя и нагрузочной машины. Запишем их паспортные данные в табл. 2.

Тип UН, В IН, А PН, Вт ηН cosφ Примечание
АОЛ32-4 380 2,4 1000 1410 6,77 78,5 0,79
П22 220 5,9 1000 1500

В этой таблице для асинхронного двигателя указываются номинальные значения тока и линейного напряжения при соединении обмоток в звезду. Номинальный вращающий момент машины вычисляется по формуле .

2. Для исследования асинхронного двигателя собирается электрическая цепь согласно рис. 1.

3. Рабочие характеристики асинхронного двигателя снимаются следующим образом. Зашунтировав амперметр и токовые катушки ваттметров, запускают асинхронный двигатель. Проверяют направление вращения двигателя (оно должно совпадать с указанным на стенде).

Тумблерами отключают все секции сопротивления и подают постоянное напряжение 230 В на обмотку возбуждения генератора. Убедившись, что ток в якорной цепи генератора равен нулю, записывают показания всех приборов в табл 3. Скорость вращения двигателя измеряется тахометром.

Затем, увеличивая нагрузку на валу двигателя путем включения необходимого числа секций , снимают показания приборов еще 5 – 6 раз. Величину нагрузки можно контролировать по величине тока в якорной цепи генератора. В процессе опыта максимальные значения токов генератора и двигателя не должны превышать .

I1, А W, дел. Uг, В Iг, А n,об\мин Примечание
1 0,9 5 195 1486
2 1,1 13 175 1,5 1436
3 1,38 22 165 2,5 1403
4 1,5 26 155 3,1 1381
5 1,8 33 140 4,0 1337
6 2,1 39 130 4,8 1297
7 2,4 46 115 5,6 1243
8 2,7 50 102 6,8 1206
9 3,0 56 90 7,2 1141

По данным табл. 3 определяются:

мощность, потребляемая двигателем из сети

полезная мощность генератора постоянного тока

мощность, передаваемая от двигателя к генератору (полезная мощность двигателя)

(значения КПД генератора берутся из графика , который строится на основа-нии табл. 4. При этом номинальная мощность генератора берется из табл. 2)

момент на валу двигателя

где (Вт) и (об/мин)

коэффициент мощности двигателя

Результаты расчетов сводят в табл. 5

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4
0,73 0,79 0,8 0,78 0,76 0,72 0,68
P1, Вт Pг, Вт ηг P2, Вт s n, об/мин M, Нм cos φ ηд Примечание
1 150 0,0 0,009 1486 0,00 0,253 0,000
2 390 262,5 0,758 346,3 0,043 1436 2,30 0,539 0,888
3 660 412,5 0,79 522,2 0,065 1403 3,55 0,727 0,791
4 780 480,5 0,796 603,6 0,079 1381 4,17 0,790 0,774
5 990 560 0,8 700,0 0,109 1337 5,00 0,836 0,707
6 1170 624 0,8 780,0 0,135 1297 5,74 0,846 0,667
7 1380 644 0,799 806,0 0,171 1243 6,19 0,874 0,584
8 1500 693,6 0,796 871,4 0,196 1206 6,90 0,844 0,581
9 1680 648 0,799 811,0 0,239 1141 6,79 0,851 0,483

По данным табл. 5 строим графики зависимостей и .

Вывод: с увеличением момента сопротивления на валу АД потребляемая мощность P1 и мощность на валу P2 возрастают, возрастает и сила тока в обмотках статора I1, частота вращения вала n падает, скольжение s соответственно увеличивается.

С увеличением мощности нагрузки КПД АД вначале стремительно возрастает до наибольшего значения в 0,89 при мощности на валу примерно 350 Вт. С дальнейшим увеличением нагрузки КПД начинает уменьшаться. Коэффициент мощности АД cos φ при увеличении нагрузки также поначалу возрастает, достигает наибольшего значения в 0,87 при мощности примерно 800 Вт, а затем начинает падать.

Источник

Лабораторная работа

«Исследование трехфазного асинхронного двигателя»

Цель работы: изучить конструкцию трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором; освоить приемы опытной проверки обозначений выводов обмотки статора и исследовать экспериментально рабочие характеристики двигателя.

Устройство асинхронной машины

Асинхронной машиной называется двухобмоточная электрическая машина переменного тока, у которой только одна обмотка (первичная) получает питание от электрической сети переменного тока с частотой , а вторая обмотка (вторичная) замыкается накоротко, или на электрическое сопротивление. В первом случае машина называется асинхронной машиной с короткозамкнутым ротором (с фазным ротором).

Асинхронная машина может работать в 3-х режимах – генераторном, двигательном и в режиме трансформатора. Практика показала, что наиболее целесообразно использовать асинхронные машины в качестве двигателей, поэтому данная лабораторная работа рассматривает только двигательный режим работы асинхронной машины.

Конструктивно трехфазный асинхронный двигатель состоит из двух главных частей: неподвижного статора и вращающегося ротора.

Устройство асинхронной машины показано на рис.1. Статор из магнитопровода 1, который представляет собой полный цилиндр, собранный из пластин электротехнической стали. Пластины штампуются из листовой или рулонной электротехнической стали, и затем изолируются друг от друга слоем лака. В пазах магнитопровода расположена трехфазная обмотка 2, она состоит из трех отдельных фазных обмоток, которые для лучшего использования окружности статора располагаются по нескольким пазам (распределенная обмотка). Магнитопровода и обмотка являются активными частями статора, специально назначенными для образования вращающегося магнитного поля. Активные части статора фиксируются в определенном положении станиной 3.

С целью уменьшения пульсаций магнитного поля и добавочных потерь, связанных с зубчатостью магнитопровода, обмотка статора в асинхронных двигателях, как правило укладывается в полузакрытые (рис.2а,б,в) пазы. Для таких пазов пригодны как однослойные, так и двухслойные всыпные обмотки. Катушки этих обмоток выполняются из изолированного обмоточного провода, каждый проводник катушки «всыпают» в паз по отдельности.

Для изоляции витков катушки друг от друга достаточно собственной изоляции обмоточных проводников. Для изоляции между слоями обмотки служат прокладки из изолирующего материала. Лобовые части обмоток, это часть обмотки выступающая из пазов на перегибе, изолируются с помощью специальной изоляционной ленты.

Роторы асинхронной машины могут изготовлятся или короткозамкнутыми (типа беличьей клетки, рис.3), или с фазной обмоткой (фазный ротор, рис.4) выводные концы которой присоединяются к контактным кольцам.

Круговое вращающееся магнитное поле

Оно представляет собой поле, у которого результирующий вектор магнитной индукции неизменен по величине и вращается с постоянной угловой скоростью ω. Характеристики вращающегося магнитного поля зависят от способа геометрического расположения фазных обмоток статора.

Расположим три фазные обмотки статора так, чтобы их оси были смещены на 120˙ по отношению друг к другу (рис.5) и будем питать их симметричным трехфазным током, в катушках появятся токи

Каждый из токов создает пульсирующее магнитное поле, направленное вдоль оси своих катушек. Вектор магнитной индукции катушек пропорциональны токам катушек

Результирующие действия всех трех обмоток приводят к появлению результирующего вектора .

(1)

Из выражения (1) видно, что результирующая магнитная индукция неизменна по модулю Вт, т.е. длина результирующего вектора, или его амплитудное значение не меняется во времени, но изменяется положение этого вектора в пространстве, он вращается со скоростью ω.

Принцип действия асинхронного двигателя.

В момент пуска ротор асинхронного двигателя неподвижен. При подаче напряжения на обмотки статора в статоре возникает круговое вращающееся магнитное поле. Магнитный поток статора пересикает обмотки ротора, наводя на них ЭДС с частотой, равной частоте этих перемещений. ЭДС в обмотках ротора вызывает появление токов в них. По закону Ленца эти токи стремятся своим магнитным полем компенсировать изменение вызвавшего их магнитного поля. Механическое воздействие вращающегося магнитного поля и полей токов ротора приводит к тому, что ротор начинает вращаться в ту же сторону, в какую вращается поле.

При неподвижном роторе двигатель работает как трансформатор, в каждый из фаз вторичной обмотки которого наводится ЭДС

, (2)

здесь — частота тока в сети

— число витков в обмотке ротора, для короткозамкнутого ротора

— обмоточный коэффициент

— магнитный поток машины

Во время работы двигателя ротор вращается вслед за полем, скорость вращения которого ,

где р – число пар полюсов двигателя. При этом скорость ротора будет отличаться от скорости которую еще называют синхронной скоростью вращения, на величину . Эту разность характеризуют таким показателем, как скольжение S

или (3)

При этом частоте тока в обмотке ротора

или (4)

Из формул (2) и (4) следует, что ЭДС при вращающемся роторе

(5)

Асинхронным двигатель называется потому, что как следует из (5) его скорость не может быть равна синхронной скорости .

Величина скольжения обычно достигает величин 2-6%.

Момент на валу асинхронного двигателя определяется выражением

,

где с – коэффициент зависящий от конструктивных данных двигателя.

Ф – магнитный поток машины

— угол сдвига фаз между током и ЭДС ротора.

Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Рабочими характеристиками асинхронного двигателя называются зависимости коэффициента полезного действия η, коэффициента мощности , подводимой мощности , тока , момент на валу двигателя , скольжения S, частоты вращения от значения полезной мощности на валу двигателя при постоянном напряжении и частоте тока в сети (рис.6).

Зависимость представляет собой кривую, весьма слабо наклонную к оси абсцисс. Скоростная характеристика мало отличается по форме от механической характеристики двигателя: она может быть названа жесткой.

Зависимость . При установившемся режиме работы , где — полезный тормозной момент двигателя, а — момент х.х. Так как при изменении нагрузки в пределах от х.х. до ном. частота вращения асинхронных двигателей остается почти постоянной, то зависимость асинхронного двигателя почти прямолинейна; пересекает ось ординат в точке, соответствующей .

Коэффициент мощности .

Асинхронный двигатель так же, как и трансформатор, потребляет из сети отстающий ток. Поэтому энергетические процессы, происходящие в асинхронном двигателе, характеризуют двумя величинами: активной мощностью и реактивной мощностью QI

Соотношение между и QI:

Коэффициент мощности асинхронного двигателя зависит от нагрузки на валу.

При х.х. машины, когда энергия расходуется только на покрытие небольших потерь в статоре и незначительных механических потерь, активная мощность дв.мала, а реактивная мощность велика, поскольку в машине при нормальном напряжении возбуждается вращающееся магнитное поле с максимальной величиной потока полюса. Поэтому при х.х. асинхронный двигатель имеет

С постепенным возрастанием нагрузки активная мощность увеличивается, а реактивная мощность практически остается постоянной, так как при неизменной амплитуде напряжения сети поток полюса основного поля сохраняет ту же величину, что и при х.х. Следовательно, с увеличением механической мощности двигателя его коэффициент мощности тоже возрастает. При нагрузке, близкой к номинальной достигает наибольшего значения (0,75-0,95). Однако, при дальнейшем увеличении тормозного момента на валу, сопровождающемся снижением частоты вращения ротора и существенным ростом токов в обмотках статора и ротора, коэффициент мощности снижается, что объясняется усилением полей рассеяния и более быстрым ростом реактивной мощности по сравнению о активной мощности.

Поддержание высокого коэффициента мощности приобретает важное значение для экономического электроснабжения предприятий. В частности, нельзя допускать длительных х.х. асинхронного двигателя: если на отдельных станках нет работы, то двигатель отключают от сети. Далее, необходимо следить за тем, чтобы мощность устройства, приводимого в действие асинхронным двигателем, незначительно отличалась от номинальной мощности двигателя. Если при длительной работе асинхронного двигателя его средняя мощность не превышает 45% номинальной, то такой электродвигатель заменяют соответствующим двигателем мощности.

В тех случаях, когда работа двигателя при полной нагрузке сочетается с его работой со значительной нагрузкой, при которой становиться недопустимо низким, применяют специальные меры, обеспечивающие повышение коэффициента мощности. Для этого во время работы асинхронного двигателя со значительной нагрузкой /например, Р2

Источник

Читайте также:  Какие двигатели устанавливаются заз шанс
Adblock
detector