Асинхронные двигатели лаба2
.docxМинистерство образования и науки Российской Федерации
Тольяттинский государственный университет
Кафедра «Электрооборудование автомобилей и электромеханика»
Лабораторная работа № 2
«ИССЛЕДОВАНИЕ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ»
Выполнил: Воробьева Д.В.
Гааг А.С.
Горбатюк Ю.А.
Группа: УКб-1201.
Проверил: Петунин Ю.П.
Тольятти, 2014.
Цель работы:
Достичь глубокого знания характеристик асинхронного двигателя с фазным ротором в различных режимах его работы, приобрести навыки экспериментального их определения.
Задачи работы:
Изучить методику экспериментального определения характеристик асинхронного трехфазного двигателя с фазным ротором и методику построения круговой диаграммы по опытам холостого хода и короткого замыкания.
Программа работы:
1. Выполнить задания - тесты по теме занятия.
2. Изучить электрическую схему лабораторного стенда, определить исходное положение реостатов, переключателей, тумблеров.
3. Снять характеристики холостого хода
, , .
4. Снять характеристики короткого замыкания
, , .
5. Снять рабочие характеристики
, , , , .
6. Построить по опытным данным холостого хода и короткого замыкания круговую диаграмму.
Описание установки.
Лабораторный стенд для исследования характеристик трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором помимо собственно двигателя и нагрузочного устройства - электромагнитного тормоза содержит: выключатель питания и пускатель, преобразователь напряжения для регулирования подаваемого к двигателю напряжения, реостат, подключаемый к цепи ротора, а также регулятор тока возбуждения электромагнитного тормоза для изменения нагрузки двигателя. Кроме того, стенд имеет приборы для измерения питающего напряжения, фазных токов, потребляемой мощности, частоты вращения и момента на валу машины.
Рисунок 1 - Схема лабораторного стенда
Опыт холостого хода.
Режим, при котором к обмотке статора подводится напряжение сети, обмотка ротора замкнута, а на валу двигателя отсутствует механическая нагрузка, называется холостым ходом.В этом случае число оборотов ротора практически равно числу оборотов магнитного поля статора.
В режиме холостого хода снимаются зависимости ; ; . Для этого напряжение, подведенное к статору двигателя с помощью индукционного регулятора (ИР). По мере разгона двигателя ступени пускового реостата постепенно выводят, и по окончании пуска, когда частота вращения ротора близка к синхронной , реостат должен быть полностью выведен .
После окончания процесса пуска регулятором напряжения (РН) устанавливают напряжение и снимают первые показания приборов. Последующие показания приборов снимают при постепенном понижении напряжения U1 до величины U1=0,3 UН. Показания приборов записывают (табл.1).
Целесообразно сделать не менее 8 замеров.
Коэффициент мощности при холостом замыкании: ,
Мощность, потребляемая двигателем при холостом ходе, приходящаяся на три фазы:
.
Здесь α1, α2, α3 – показания ваттметра в делениях; Сw – цена деления ваттметра;
– реактивная составляющая тока холостого хода, А;
Таблица 1.
№ n/n |
U0, В |
I0, А |
P0, Вт |
cosφ0
|
Iоμ, А |
sinφ0
|
1 |
139 |
1,86 |
60 |
0,134 |
1,84 |
0,991 |
2 |
94,3 |
1,64 |
45 |
0,168 |
1,62 |
0,986 |
3 |
78,7 |
1,34 |
36 |
0,197 |
1,31 |
0,980 |
4 |
64,3 |
1,16 |
29 |
0,224 |
1,13 |
0,975 |
5 |
48,7 |
1,01 |
24 |
0,282 |
0,97 |
0,959 |
Опыт короткого замыкания.
При опыте короткого замыкания ротор двигателя замыкается накоротко и затормаживается. К обмотке статора подводится пониженное напряжение, чтобы ток в статоре не превышал (1,11,2)Iн.
При проведении опыта короткого замыкания вначале напряжение индукционного регулятора устанавливают на минимум, затем, путем постепенного увеличения подведенного к двигателю напряжения, увеличивают его ток до Iк = 1,2 Iн и снимают показания приборов.
Мощность короткого замыкания Pк с увеличением напряжения возрастает в квадратичной зависимости, так как потери в обмотках изменяются пропорционально квадрату тока.
Из-за насыщения зубцов полями рассеяния индуктивное сопротивление короткого замыкания xк несколько уменьшается с увеличением тока, поэтому зависимость Iк = f(U1) немного отклоняется от прямолинейной, а зависимость значительно возрастает.
На основе измерений вычисляются следующии параметры:
Коэффициент мощности при коротком замыкании: ;
Мощность, потребляемая двигателем: .
Таблица 2.
№ n/n |
U, B |
Iк, А |
α1, дел. |
α2, дел. |
α3, дел. |
Рк, Вт |
|
1 |
60 |
6 |
250 |
250 |
250 |
750 |
0,120 |
2 |
57,7 |
5,5 |
220 |
220 |
220 |
660 |
0,120 |
3 |
52,7 |
5 |
180 |
180 |
180 |
540 |
0,118 |
4 |
48,7 |
4,5 |
140 |
140 |
140 |
420 |
0,110 |
5 |
43,7 |
4 |
100 |
100 |
100 |
300 |
0,099 |
Экспериментальное определение рабочих характеристик.
Рабочие характеристики представляют собой зависимости подводимой мощности Р1 , частоты вращения n, электромагнитного вращающего момента МЭМ, коэффициента мощности и КПД от полезного мощности на валу Р2 при номинальном напряжении и частоте питающей сети, т.е. , , , , при U=UH и .
При проведении опыта ток I1 в обмотке статора двигателя должен изменяться в пределах от I0 до I1=1,2IH таким образом, чтобы получилось 5…6 точек рабочих характеристик. Нагрузкой для двигателя является генератор постоянного тока.
Скольжение S при нагрузке определяется с помощью магнитоэлектрического амперметра, включенного в цепь ротора. Для чего при каждом значении тока нагрузки определяют число полных колебаний N стрелки амперметра за фиксированное время t.
Для каждого значения нагрузочного тока необходимо определить средний фазный ток двигателя I1 по формуле
, А; Мощность, потребляемая двигателем:
Коэффициент мощности .
Потери в обмотке статора , Вт.
Частота тока в роторе , Гц.
Скольжение двигателя , где – частота питающей сети, Гц.
Частота вращения поля , об/мин, где р – число пар полюсов двигателя.
Частота вращения ротора , об/мин.
Электромагнитный вращающий момент , кГм.
Полезная мощность двигателя , Вт.
КПД двигателя .
Таблица 3.
№ n/n |
IA, А |
IB, А |
IC, А |
PA, Вт |
PB, Вт |
PC, Вт |
PΣ, Вт |
N кол. |
t, с |
n,об/мин |
Ua, В |
Ia, А |
1 |
2,6 |
2,5 |
2,7 |
80 |
70 |
80 |
230 |
19 |
15 |
970 |
160 |
0 |
2 |
2,6 |
2,6 |
2,7 |
100 |
90 |
100 |
290 |
28 |
15 |
960 |
150 |
0,5 |
3 |
2,7 |
2,6 |
2,8 |
120 |
120 |
110 |
350 |
34 |
15 |
950 |
145 |
0,9 |
4 |
2,8 |
2,7 |
2,9 |
140 |
130 |
130 |
400 |
44 |
15 |
940 |
140 |
1,4 |
5 |
2,8 |
2,9 |
3,0 |
160 |
160 |
170 |
490 |
54 |
15 |
930 |
135 |
1,7 |
Таблица 4.
№ n/n |
I1, A |
P2д, Вт |
cosφ |
η |
M2М, кГм |
S |
P2, Вт |
1 |
2,6 |
0 |
0,23 |
0 |
0 |
0,03 |
0 |
2 |
2,6 |
93 |
0,29 |
0,32 |
0,09 |
0,04 |
75 |
3 |
2,7 |
165 |
0,34 |
0,47 |
0,16 |
0,05 |
131 |
4 |
2,8 |
244 |
0,38 |
0,61 |
0,24 |
0,06 |
196 |
5 |
2,9 |
289 |
0,44 |
0,59 |
0,28 |
0,07 |
230 |
Вывод.
В ходе данной лабораторной работы было изучено устройство и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, испытан асинхронный двигатель в режиме холостого хода, а также испытан асинхронный двигатель в режиме нагрузки с помощью электромагнитного тормоза. Экспериментально определены механическая характеристика , зависимость механического момента на валу двигателя от скольжения , рабочие характеристики асинхронного двигателя ,, , . По итогам выполненной работы выявлено, что с увеличением нагрузки на ротор повышается потребление энергии из сети, число оборотов на валу двигателя незначительно уменьшается. Напряжение, которое подается на вход, а также сила тока не меняется с увеличением нагрузки.
Список использованной литературы:
1. Вольдек, А.И. Электрические машины: учебник: 3-е издание / А.И. Вольдек - Л.: Энергия, 1978. - 832с.