электротехника и электроника

Рис. 11.3. Схема опытной установки

7.Кратковременным включением рубильника Р убедиться в том, что двигатель вращается в направлении стрелки на станине генератора Г. Если направление вращения не соответствует направлению стрелки, то изменить чередование двух любых фаз обмотки статора синхронного двигателя (например C1 и C2).

8.Включить рубильник Р и после достижения подсинхронной частоты вращения (определяется на слух) переключить ручной переключатель РП из нижнего положения в верхнее, тем самым замкнуть обмотку возбуждения синхронного двигателя на якорь возбудителя В. При этом разрядное сопротивление РС (30 Ом) должно быть полностью введено, а движок регулятора возбуждения РВ должен быть установлен на красной отметке.

119

9. Для построения U-образной характеристики по опытным данным необходимо: вынуть короткозамыкающий штекер из гнезда трансформатора тока ТТ и вставить его в соседнее холостое гнездо, с помощью движка регулятора возбуждения РВ снизить величину тока возбуждения до 1 А и приступить к снятию показаний приборов.

При извлечении штекера из среднего гнезда наблюдать за амперметром и если его стрелка сильно колеблется (двигатель выпал из синхронизма), отключить рубильник Р и повторить пуск сначала.

Изменяя ток возбуждения синхронного двигателя ступенями по 0,5А в пределах от 1 до 7А (в пределах устойчивой работы двигателя), записывать показания вольтметра и амперметра в цепи статора в табл.11.2.

Таблица 11.2

Результаты измерений

U

I B

I я

,В

,А

,А

10. По данным табл. 11.2 построить график зависимости Iя=f(IB) из которого определить минимальное значение тока статора Iя при cos =1, равное значению активной составляющей тока статора Iая при какой-то величине тока возбуждения.

Вычислить значение коэффициента мощности для всех других значений тока возбуждения по формуле

cos Iая

I я

и результаты записать в табл. 11.3.

Таблица 11.3

Результаты вычислений

Iая , А

I я , А cos

120

11.По данным табл. 11.2 и 11.3 построить график зависимости cos = f(IB).

12.Результаты опытов показать преподавателю.

13.С разрешения преподавателя разобрать цепь и привести в порядок рабочее место.

14.Составить отчет по работе.

Отчет должен содержать следующие основные разделы: цель работы, схему опытной установки, технические характеристики приборов и аппаратов, таблицы измерений, графики.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Объяснить устройство синхронной машины.

2.В каких режимах могут работать синхронные машины и где они применяются?

3.Объяснить принцип действия трехфазного синхронного двигателя.

4.Объяснить принцип действия трехфазного синхронного генератора.

5.Какие магнитные потоки имеют место в синхронной машине?

6.Построить векторную диаграмму синхронного двигателя.

7.Начертить и объяснить угловую характеристику синхронной машины.

8.Как изменяется коэффициент мощности синхронной машины при изменении тока возбуждения?

9.Начертить и объяснить U-образные характеристики синхронного двигателя.

10.Какие существуют методы пуска синхронных двигателей?

121

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №12

Исследование магнитного пускателя

ЦЕЛИ РАБОТЫ

1.Ознакомление с устройством и назначением магнитного пускателя.

2.Изучение принципа действия магнитного пускателя и работы его основных частей: контактора, блок - контакта, теплового реле, кнопок управления.

3.Осуществление пуска и остановки асинхронного двигателя с помощью нереверсивного и реверсивного магнитных полей.

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К РАБОТЕ

Магнитный пускатель предназначен для пуска и остановки двигателя. Магнитный пускатель состоит из электромагнитных контактов, теплового реле и кнопки управления. Рассмотрим схему магнитного нереверсивного пускателя переменного тока (рис. 12.1).

Управление пускателем осуществляется с помощью двух кнопок: ПУСК и СТОП. При нажатии кнопки ПУСК замыкается цепь оперативного тока - от провода С сети через предохранитель, катушку

Кконтактора, контакты 2РТ одного теплового реле, контакты 1РТ второго теплового реле, контакты кнопок ПУСК и СТОП к проводу В сети. Под действием оперативного тока снабженный катушкой К электромагнит трехполюсного контактора притянет подвижный якорь. С последним жестко соединены главные подвижные контакты К и блок - контакт К в цепи оперативного тока. Все эти контакты замкнутся и двигатель будет пущен в ход. Замыкание блок - контакта

Кнеобходимо для того, чтобы замкнуть цепь оперативного тока помимо контактов кнопки ПУСК и, таким образом, предупредить размыкание оперативного тока, когда кнопка ПУСК после нажатия возвратится в исходное положение. Нажатие кнопки СТОП размыкает цепь оперативного тока, катушка контактора К освобождает якорь и

122

Рис. 12.1. Схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором с помощью нереверсивного магнитного пускателя

главные контакты под действием пружин размыкаются, двигатель останавливается.

Реверсивный магнитный пускатель состоит, по существу, из двух обычных магнитных пускателей с добавочными нормально закрытыми блок - контактами Н и В, исключающими включение одного из контактов при включенном другом и предотвращающими этим короткое замыкание питающей сети.

На рис. 12.2 представлена схема управления асинхронным двигателем с помощью реверсивного пускателя

На этой схеме показаны два трехполюсных контактора В и Н, каждый из которых имеет три нормально открытых главных контакта в силовой цепи двигателя, один нормально закрытый и один нормально открытый блок - контакт и тепловое реле РТ с нормально закрытым контактом. Схема содержит также плавкие предохранители,

123

две пусковые кнопки управления ВПЕРЕД и НАЗАД и одну кнопку управления СТОП. Нормально закрытый блок - контакт В включен в цепь катушки контактора Н, а блок - контакт Н включен в цепь катушки контактора В. Для пуска двигателя АД в одну сторону нажимают на кнопку ВПЕРЕД, замыкается нормально открытый контакт Вп и, тем самым, подается питание в катушку В. Одновременно, той же кнопкой размыкается нормально замкнутый контакт Вп в цепи катушки Н. Контактор В срабатывает и замыкает свои нормально открытые контакты В в главной цепи, блокируя пусковую кнопку ВПЕРЕД. Двигатель начинает вращаться в требуемую сторону. Одновременно нормально закрытый блок - контакт В разрывает цепь питания катушки контактора Н. Поэтому, если нажать кнопку НАЗАД, чтобы изменить направление вращения двигателя, то контактор Н, обеспечивающий вращение двигателя в обратную сторону не срабатывает. Отсутствие блокировок могло бы привести к совместному включению обоих контактов В и Н, т.е. и двухфазному короткому замыканию силовой цепи двигателя через их главные контакты В и Н. Кроме электрической блокировки в реверсивном магнитном пускателе может применяться и механическая блокировка. Для этого на боковых торцах якорей контакторов установлены ограничители хода.

Чтобы пустить двигатель в другую сторону (назад), необходимо сначала выключить его нажатием кнопки СТОП: все элементы схемы придут в исходное состояние, изображенное на рис. 12.2. Затем кнопкой НАЗАД можно произвести аналогично пуск двигателя в обратную сторону.

Для защиты двигателя от перегрузок пускатель снабжен двумя тепловыми реле.

Основным элементом теплового реле (рис. 12.3) является биметаллическая пластина 1, представляющая собой спай двух металлов, с различными температурными коэффициентами расширения (удлинения). Биметаллическая пластинка схвачена спиралью 2, которая является нагревательным элементом НЭ (участком защищаемой цепи), т.е. по ней проходит рабочий ток.

Благодаря тепловому действию тока спираль нагревается, а вместе с ней нагревается и биметаллическая пластина. При нормальном режиме работы приемника (I≤IH) нагрев пластинки недостаточен для ее заметной деформации. Если же ток длительно превышает номинальное значение, пластинка от нагревания

124

Рис. 12.2. Схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором с помощью реверсивного магнитного пускателя

значительно деформируется и, изгибаясь, поднимается вверх, освобождая рычаг 7. Последний под действием пружины 4 поворачивается вокруг оси 8 по часовой стрелке и тягой 5 размыкает контакты 6, разрывая тем самым вспомогательную цепь катушки включающего устройства (размыкается как и при нажатии кнопки СТОП). Кнопка 3 предназначена для возврата рычага 7 реле в исходное положение после того, как охладится спираль и биметаллическая пластинка. Из-за значительной тепловой инерции

125

тепловое реле не обеспечивает защиты от токов короткого замыкания, поэтому для защиты двигателя от внезапных коротких замыканий в цепи главного тока устанавливаются плавкие предохранители.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1.Ознакомиться с приборами и установкой, записать технические данные магнитных пускателей и приборов (табл. 12.1).

2.Изучить правила и порядок выполнения работы.

3.Изучить устройство магнитных пускателей.

4.Собрать схему, изображенную на рис. 12.1.

5.Проверить схему опыта.

6.Произвести пуск и остановку асинхронного двигателя, разобрать схему.

7.Собрать схему, изображенную на рис. 12.2.

8.Проверить схему опыта.

9.Произвести пуск и остановку асинхронного двигателя, разобрать схему.

10.Собрать схему, изображенную на рис. 12.4.

11.Проверить схему опыта.

12.Постепенно увеличивая напряжение (рис. 12.4), определить

то минимальное напряжение (U1), при котором якорь контактора притягивается к сердечнику. Произвести несколько измерений, данные опыта записать в табл. 12.2.

13.Постепенно уменьшая напряжение (см. рис. 12.4),

определить то напряжение (U1), при котором якорь контактора отпадает. Произвести несколько измерений, данные опыта записать в табл. 12.2.

14.Вычислить величину коэффициента возврата KB.

15.Показать руководителю результаты опыта.

16.Разобрать схему, привести в порядок рабочее место.

17.Составить отчет по работе. Отчет должен содержать следующие основные разделы:

- схемы опытных установок; - техническую характеристику приборов и аппаратов;

- краткое описание принципа действия схем нереверсивного пускателя и реверсивного пускателя;

- таблицу измерений; - расчетные формулы и таблицы расчетных данных; - выводы.

126

Рис. 12.3. Схема устройства теплового реле

Рис. 12.4. Схема включения в сеть через автотрансформатор катушки контактора

Таблица 12.1 Технические характеристики приборов и аппаратов

Наименование	Система	Класс	Пределы	Цена
прибора	прибора	точности	измерений	деления
				127

U	1

, В

Результаты измерений

U	2	, В	U	1cp	, В	U	2cp	, В

Таблица 12.2

K	B

			U	2cp
K
	B		U
			1cp

,

где

U	1

и

U	2

- соответственно опытные значения напряжении, при

которых

U 1cp

якорь

и

контактора притягивается к сердечнику или отпадает;

U	2cp	- соответственно средние значения тех же

напряжений;

K	B	- коэффициент возврата.
		КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Каково назначение магнитного пускателя?

2.Объяснить устройство и назначение блок - контакторов.

3.На какое напряжение изготавливается катушка контакторов?

4.Как определяется коэффициент возврата контактора?

5.Как устроены кнопки управления магнитным пускателем?

6.Как сказывается на работе пускателя снижение напряжения?

7.Как разделяются пускатели по способу защиты?

8.Как защищается установка от коротких замыканий?

9.Объяснить назначение и принцип действия теплового реле.

10.Объяснить принцип действия схемы управления асинхронным короткозамкнутым двигателем с помощью нереверсивного пускателя.

11.Объяснить принцип действия схемы управления асинхронным короткозамкнутым двигателем с помощью реверсивного пускателя.

12.Объяснить принцип действия электрической и механической блокировок в реверсивном магнитном пускателе.

128