электротехника и электроника

создающий сдвиг по фазе между токами I1 и I2. В отличие от однофазного двигателя, вспомогательная обмотка после пуска остается включенной в течение всего времени работы двигателя.

Рис. 9.2. Конденсаторный асинхронный двигатель

Конденсатор С обеспечивает получение кругового вращающегося ноля при нормальном режиме работы двигателя. Для получения кругового вращающегося поля при пуске кроме конденсатора С включают еще конденсатор Сп (пусковой). По окончании разгона Сп должен быть отключен.

В отличие от однофазного двигателя, работающего с пульсирующей намагничивающей силой статора, конденсаторные двигатели по свойствам приближаются к трехфазным. Они имеют по сравнению с однофазными высокие к.п.д., коэффициент мощности (cosφ=0,8-0,95), пусковой и максимальный моменты.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

1.По конспекту лекций изучите устройство, принцип действия и характеристики однофазного асинхронного двигателя.

2.Ознакомьтесь с лабораторной установкой, принципиальная электрическая схема которой приведена на рисунке.

При нажатии кнопки ПУСК трехфазное напряжение поступает к выводам С1, С2 рабочей обмотки статора двигателя, и выводам П1, П2 пусковой обмотки. Для измерения необходимых параметров двигателя включены соответственно вольтметр, миллиамперметр и ваттметр.

99

Вал 1 двигателя муфтой 2 соединен с валом 3 измерительнонагрузочного устройства, состоящего из электромагнитного тормоза и моментомера.

Электромагнитный тормоз состоит из алюминиевого диска 4, жестко закрепленного на валу 3, обмоток возбуждения 5, установленных на диске 6. Обмотки возбуждения 5 подключаются к источнику постоянного напряжения 7, величину которого можно изменять с помощью автотрансформатора 8.

Моментомер конструктивно совмещен с электромагнитным тормозом. К нижней части диска 6 прикреплен груз 9. К верхней части диска 6 прикреплена стрелка, которая при повороте диска 6 перемещается около неподвижной шкалы 10 моментомера. Моментомер предназначен для измерения вращающего момента M2 асинхронного двигателя.

Для измерения частоты вращения вала двигателя n2 служит строботахометр 11.

Он представляет собой ламповый генератор регулируемой частоты, питающий осветительную лампу, и имеющий шкалу, градуированную в числах оборотов в минуту. Частота вращения вала измеряется бесконтактным способом, для чего алюминиевый диск 4 освещается прерывистым светом лампы. Если число оборотов диска (вала двигателя) и число вспышек лампы равны между собой, то диск кажется неподвижным. Если частота вспышек лампы больше или меньше, чем число оборотов диска, то диск представляется наблюдателю вращающимся в ту или иную сторону. Для удобства отсчета на диске наносится точка или черта.

Шкала частоты импульсов в приборе имеет три диапазона: 3000-1200, 1200-6000, 6000-30000 об/мин. Отсчет следует производить на втором диапазоне. Переход с одного диапазона на другой осуществляется переключателем (справа). Точность измерения ±1 %.

Запишите технические данные приборов, используемых в работе в табл. 10.1.

				Таблица 10.1
	Технические характеристики приборов
Наименование	Система	Класс	Пределы		Цена
прибора	прибора	точности	измерений		деления

100

Рис. 9.1. Схема лабораторной установки

3. Соберите схему для испытания асинхронного двигателя (см. рис. 9.1) и дайте проверить ее преподавателю.

101

4. Осуществить запуск электродвигателя, нажав кнопку «ПУСК». При выключенных тумблерах Т1 и Т2 (режим холостого хода) снять показания приборов, включенных в цепь двигателя и записать их в табл. 10.2.

Таблица 10.2

Результаты исследований

		Опытные данные														Расчетные данные
I	,	U	1	,	P	,	m	,	n	2	,	P	,	M	2	,	P	,	S	,	cos	,
1					ф							1					2
А		В			Вт		дел.		об/мин			В		Н м			В		%			%

Примечание. В табл. 10.2. I1, U1 - линейные ток и напряжение; Pф - активная мощность одной фазы (показания ваттметра); m - число делений тормоза моментомера.

5.Исследуйте работу двигателя при различной нагрузке. При включении тумблеров Т1 и Т2 электромагнитный тормоз развивает тормозной момент, противодействующий моменту электродвигателя, чем и осуществляет его нагрузку. Плавно с помощью автотрансформатора изменить режим работы тормоза моментомера (от 1 до 7 делений). Данный опыт записать в табл. 10.2.

Измерьте критический момент двигателя Mkp, для этого продолжайте плавно увеличивать нагрузку до тех пор, пока двигатель не остановиться. Максимальное число делений, на которое отклониться стрелка моментомера и будет соответствовать критическому моменту. Запишите величину критического момента в ньютонах под табл. 10.2, в виде примечания.

6.Исследуйте работу двигателя при различной нагрузке с включенной пусковой обмоткой (тумблер Т3 замкнут) по методике, описанной в п. 5. Данные опытов записать в табл. 10.3.

Таблица 10.3 Результаты исследований двигателя с включенной

пусковой обмоткой

	Опытные данные													Расчетные данные
I ,	U	1	,	P	,	m ,	n	2	,	P	,	M	2	,	P ,	S ,	cos	,
1				ф						1					2
А	В			Вт		дел.	об/мин			В		Н м			В	%		%

102

Измерьте критический момент двигателя Mkp, величину которого запишите в виде примечания под табл. 10.3. Измерьте пусковой момент двигателя MП. Для этого совместите отверстие в алюминиевом диске с одним из отверстий в полюсных наконечниках и вставьте в них проволочный штифт. Придерживая одной рукой диск электромагнитного тормоза с обмоткой возбуждения от резких поворотов, включите второй рукой двигатель нажатием кнопки ПУСК. Показания стрелки моментомера после успокоения ее колебаний и будут соответствовать величине пускового момента. Величину пускового момента MП запишите в виде примечания под табл. 10.3.

7. Произведите обработку результатов измерений, используя следующие расчетные формулы:

а) активная мощность, потребляемая электродвигателем

P	P	;
1	ф

б) момент, развиваемый двигателем

M	2

m 19.72 10

3

;

в) полезная мощность двигателя, развиваемая на валу

P		n	2	M	2
2		9.55

;

г) частота вращения поля статора

n		60 f	;
1		p

где f=50 Гц - частота сети; p=2 - число пар полюсов обмотки статора;

д) скольжение	S [(n	n	) / n	] 100	;
	1	2	1

е) коэффициент полезного действия

PP2 100% ; 1

ж) коэффициент мощности

103

	P
cos		1
1	U	I
		1 1

.

7.Покажите руководителю результаты опытов и расчетов. По указанию руководителя, если не требуется повторение опытов, разберите схему, приведите в порядок рабочее место.

8.Составьте отчет по работе. Отчет должен содержать следующие основные разделы:

- цели работы; - схему испытаний (рис. 10.1);

- технические характеристики приборов (табл. 10.1); - таблицу измерений; - расчетные формулы и таблицу расчетных данных;

- рабочие характеристики двигателя:

M	2	f (P	)		;
		2
I		f (P )		;
1		2
S f (P2 ) ;
cos f (P				) ;
		2
f (P )			;
		2

- выводы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Объясните устройство и принцип действия однофазного конденсаторного двигателя с короткозамкнутым ротором?

2.Какие электродвижущие силы индуктируются в обмотках статора и ротора?

3.Объясните схему замещения асинхронного двигателя.

4.Постройте энергетическую диаграмму конденсаторного двигателя.

5.Как изменить направление вращения двигателя?

6.Почему cosφ относительно больше у однофазного конденсаторного двигателя по сравнению с трехфазным?

104

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №10

Исследование трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

ЦЕЛИ РАБОТЫ

1.Изучение устройства, принципа действия и назначения асинхронного двигателя.

2.Исследование поведения трехфазного короткозамкнутого асинхронного двигателя в режиме холостого хода и под нагрузкой.

3.Снятие рабочих характеристик асинхронного двигателя.

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К РАБОТЕ

Трёхфазный асинхронный двигатель Бесколлекторная машина переменного тока, у которой в

установившемся режиме магнитное поле, участвующее в основном процессе преобразования энергии, и ротор вращаются с разными частотами, называется асинхронной.

Впромышленных электроустановках наибольшее

распространение получили трехфазные асинхронные двигатели (рис. 10.1), работа которых основана на использовании вращающегося магнитного поля статора.

Put. 10.1. Электрическая схема цепи ротора фазного двигателя: 1 обмотка; 2 кольца; ,3 щетки; 4 реостат

Асинхронная машина состоит из неподвижного статора и вращающегося внутри него ротора. Между статором и ротором

105

имеется воздушный зазор, величина которого зависит от номинальной мощности машины и ее быстроходности.

Статор содержит наружную часть, станину, внутрь которой запрессован сердечник, и подшипниковые щиты. Станина с подшипниковыми щитами образуют корпус машины, который может быть стальным, чугунным, а при небольшой мощности из алюминиевого сплава.

Для уменьшения потерь сердечник статора, как и трансформатора, собран из тонких листов электротехнической стали, изолированных слоем лака. Сердечник представляет собой полый цилиндр с продольными внутренними пазами, в которых уложена обмотка.

В зависимости от конструкции ротора различают машины с короткозамкнутым и фазным роторами. У машины с короткозамкнутым ротором обмотка выполняется в виде короткозамкнутой обмотки или клетки. При изготовлении ротора пазы часто заливают алюминием с одновременной отливкой замыкающих обмотку колец и лопаток вентилятора. У машины с фазным ротором обмотка 1 выполняется разомкнутой. Концы обмоток соединены в одну точку, а их начала (P1, Р2, Р3) электрически подключены (будучи изолированы от вала) к трем контактным кольцам 2, находящимся на изоляционной втулке вала машины. На кольца накладывают щетки 3, к которым присоединяют пусковой или регулировочный реостат.

Принцип действия асинхронного двигателя заключается в следующем. При подключении к трехфазной сети обмотки статора создается вращающееся магнитное поле, пересекающее обмотки статора и ротора и индуктирующее в них синусоидальные э.д.с. Под действием э.д.с. появляется ток в обмотке ротора, который, взаимодействуя с вращающимся магнитным полем статора, создает на валу электромагнитный момент.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. По конспекту лекций изучите устройство, принцип действия и характеристики трехфазного асинхронного двигателя.

2. Ознакомьтесь с лабораторной установкой, принципиальная электрическая схема которой приведена на рис. 10.1.

106

При нажатии кнопки «ПУСК» переменное трехфазное напряжение через соответствующие предохранители и замкнутые контакты КМ2 магнитного пускателя КМ поступает к выводам С1, С2 и С3 трехфазной обмотки статора двигателя, соединенной по схеме «звезда». Для измерения необходимых параметров двигателя включены соответственно вольтметр, миллиамперметр и ваттметр.

Вал 1 трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором эластичной муфтой 2 соединен с валом 3 измерительнонагрузочного устройства, состоящего из электромагнитного тормоза и моментомера.

Электромагнитный тормоз состоит из алюминиевого диска 4, жестко закрепленного на валу 3, обмоток возбуждения 5 электромагнитного тормоза, установленных на другом диске 6, которые с помощью подшипника также установлены на валу 3. Обмотки возбуждения 5 подключаются к источнику постоянного напряжения 7, величину которого можно плавно изменять с помощью автотрансформатора 8. Автотрансформатор 8 и выпрямительное устройство 7 включаются соответственно тумблерами Т1 и Т2.

Электромагнитный тормоз предназначен для создания переменной механической нагрузки вала асинхронного двигателя тормозным моментом Мг.

Моментомер конструктивно совмещен с электромагнитным тормозом. К нижней части диска 6 прикреплен груз 9. К верхней части диска 6 прикреплена стрелка, которая при повороте диска 6 перемещается около неподвижной шкалы 10 моментомера. Моментомер предназначен для измерения вращающего момента Мг асинхронного двигателя.

Для измерения частоты вращения вала двигателя n2 служит строботахометр 11. Он представляет собой ламповый генератор регулируемой частоты, питающий осветительную лампу, и имеющий шкалу, градуированную в числах оборотов в минуту. Частота вращения вала измеряется бесконтактным способом, для чего алюминиевый диск 4 освещается прерывистым светом лампы. Если число оборотов диска (вала двигателя) и число вспышек лампы равны между собой, то диск кажется неподвижным. Если частота вспышек лампы больше или меньше, чем число оборотов диска, то диск представляется наблюдателю вращающимся в ту или иную сторону. Для удобства отсчета на диске наносится точка или черта.

107

Рис. 10.1. Схема лабораторной установки

Шкала частоты импульсов в приборе имеет три диапазона: 3000-1200, 1200-6000, 6000-30000 об/мин. Отсчет следует производить на втором диапазоне. Переход с одного диапазона на другой осуществляется переключателем (справа). Точность измерения ±1 %.

Запишите технические данные приборов, используемых в работе в табл. 10.1.

108