Лабораторные работы / Лабораторные работы - Irma Dyon - 2006 / Элтех&физика / ТАЭ

Схема цепи:

Сеть

Результаты измерений:

Характеристики:

Лабораторная работа №6

«Трёхтазный асинхренный электродвигатель с короткозамкнутым ротором»

Бригада: unknown

Цель работы:

Ознакомление с устройством, принципом действия, основными характеристиками и методами испытания асинхронного трёхфазного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

Основные теоретические положения.

Трёхфазный асинхронный электродвигатель предназначен для преобразования электрической энергии в механическую. Его преимущества:

• надёжность в эксплуатации;

• простота в обслуживании;

• меньшая стоимость по сравнению с другими подобными конструкциями;

• хорошие механические характеристики.

Устройство. ТАЭ состоит из двух основных частей: статора и ротора.

Статор:

1 – корпус (основа): полый цилиндр

из сплава Al,чугуна, стали;

2 – магнитопровод (сердечник): полый цилиндр,

собранный из тонких изолированных листов

электротехнической стали;

3 – пазы, в которых размещена обмотка статора

(изолированные медные или алюминиевые

провода)

Обмотки могут соединяться звездой или треугольником. В пространстве они должны быть сдвинуты на 120⁰.

Маркировка обмоток на панели двигателя при соединении звездой и треугольником:

С₁ С₂ С₃

С₆ С₄ С₅

Ротор короткозамкнутый:

1 – стальной вал, на который монтируется

магнитопровод ротора;

2 - магнитопровод (сердечник): состоит

из тонких изолированных листов

электротехнической стали;

3 – пазы, в которых размещается обмотка

ротора (стержни Al или Cu);

4 – кольца ротора, к которым приварены стержни.

Принцип действия асинхронного электродвигателя.

При подаче к трёхфазной обмотке статора асинхронного двигателя трёхфазного напряжения в каждой его фазе будет создаваться магнитный поток, изменяющийся с частотой питающей сети. При этом потоки отдельных фаз оказываются сдвинутыми относительно друг друга на угол 120⁰ как во времени, так и в пространстве. Возникаемый при этом результирующий магнитный поток оказывается вращающимся. Его значение постоянно во времени и равно 1,5Ф_m, где Ф_m – максимальное значение магнитного потока фазы. Поток вращается в пространстве по часовой стрелке с частотой вращения, равной синхронной n₁.

Результирующий магнитный поток при своём вращении пересекает проводники обмотки ротора и наводит в них ЭДС. Так как обмотка ротора асинхронного электродвигателя имеет замкнутую электрическую цепь, в ней возникает ток, который, взаимодействуя с магнитным потоком статора, создаёт электромагнитный момент двигателя. Поэтому вращается ротор.

Частота вращения магнитного поля (синхронная частота вращения) находится в строгой зависимости от частоты f₁ подводимого напряжения и числа p пар полюсов двигателя: n₁=60f₁/p.

n₂ – скорость (частота) вращения ротора. Всегда n₂<=n₁.

Одна из характеристик работы асинхронного двигателя – скольжение S, показывающее относительное отклонение скорости вращения вала от скорости вращающегося поля: S=(n₁-n₂)/n₁.

При n₁=n₂ S=0 – двигатель работает на холостом ходу

При n₂=0 S=1 – неподвижный ротор, случай короткого замыкания

Схема замещения асинхронного электродвигателя:

R_k=R₁+R`<sub>2</sub> X<sub>k</sub>=X<sub>1</sub>+X`₂

I₀

U₁ R₀

R_H=R`₂(1-s)/s

E₁

X₀

U₁ – питающее напряжение, подаваемое на обмотках статора

R₀ – активное сопротивление намагничивающего контура, обусловленное магнитными потерями в статоре

I₀ – ток, идущий на создание основного магнитного потока

X₀ – индуктивное сопротивление намагничивающего контура, обусловленное основным магнитным потоком статора

R₁,R`₂ – активное сопротивление каждой из фаз статора и ротора

X₁,X`₂ - индуктивное сопротивление каждой из фаз статора и ротора

S=0: R_H ∞ - холостой ход

S=1: R_H=0 – короткое замыкание

Механическая характеристика.

M=f(s)=2M_max/(s_k/s+s/s_k)

M_H=0.5M_max; M_пуск=1.1…1.8M_H

M – электромагнитный момент; M_max, s_k - критический момент и соответствующее скольжение.

n₂=n₁(1-s): n₂=f(M)

Рабочие характеристики: см. ниже.

Пуск асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

При включении ТАЭ в его цепи возникают пусковые токи, в 5 раз превышающие номинальные значения. Время действия токов невелико. Чаще всего ротор запускается напрямую, кроме случаев, когда потребители малой мощности. Тогда надо искать способы снижения пусковых токов:

- подключить автотрансформатор;

- включить дополнительные сопротивления;

- переключить обмотки двигателя со звезды на треугольник.

Способы регулирования скорости вращения ТАЭ с короткозамкнутым ротором:

n₂=n₁(1-s)=60f₁(1-s)/p.

- Изменение S.

Преимущество: простота.

Недостатки: небольшой диапазон регулировки, рост потерь мощности (ΔР=I²R_доп).

- Изменение числа пар полюсов. Чем больше р, тем меньше частота вращения вала.