Контрольні запитання

1. Яка будова та принцип дії однофазного трансформатора?

2. Які області застосування трансформаторів?

З. Що називають коефіцієнтом трансформації трансформатора?

4. В яких випадках трансформатор називають підвищуючим, а коли понижуючим?

5. Що називають зовнішньою характеристикою трансформатора та як її стабілізувати?

6. Як визначити номінальну зміну напруги трансформатора?

7. Які втрати потужності мають місце у трансформаторі та способи їх зниження?

8. Як виконують досліди холостого коду та короткого зам­кнення, та які параметри при цьому визначають?

Бібліографічний описок

[ 1. C.237...261; 2. С. 301...342; 3. С.166...198; 4. С. 135...174;

5. С. 295...332; 6. С. 154...161 ].

Лабораторна робота n 10 дослідження трифазного асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором

МЕТА РОБОТИ

Вивчити устрій, принцип дії та області застосування три­фазних асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором.

Провести експериментальні дослідження основних параметрів двигуна при різних навантаженнях та побудувати шість робочих ха­рактеристик в окремих координатах.

ОБЛАДНАННЯ

1. Електромашинний агрегат, складений із трифазного асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором; та генератора постійного струму з незалежним збудженням - 1 шт.

2. Джерело живлення кола збудження постійного

струму на 220 В 300 - 1 шт.

3. Вимірювальний комплект К-50 - 1 шт.

4. Вольтметр постійного струму на 450 В - 1 шт.

5. Амперметр постійного струму на 10 А - 1 шт.

6. Резистори (навантажувальні ) на 110 Ом 10А - 2 шт.

7. Тахометр - 1 шт.

8. Комплект з'єднувальних проводів - 1 шт.

Короткі відомості з теорії

Згідно ГОСТ 27471-87 асинхронний двигун з короткозамкненим ротором - безколекторна машина змінного струму, у якої частота обертання ротора залежить від навантаження, а обмотка ротора виконана у вигляді короткозамкненої клітки.

Асинхронні машини працюють у трьох режимах: -генератора. двигуна та електромагнітного гальма.

Асинхронні машини складаються з нерухомої частини-статора та рухомої -ротора. Осердя статора та ротора збираються із пластин електротехнічної сталі, товщиною 0,35...1 мм, ізольованих між собою шаром лаку чи фосфору. У пази осердя статора укладені обмотки статора, у яких початки та кінці трьох ізольованих фаз позначені і можуть з'єднуватись за схемамизірка чи трикутник. У пази осердя ротора заливають під тиском розплавлений алюміній. При цьому утворюється короткозамкнена обмотка, яка складена із стержнів та двох кілець, її іноді називають ”білковою кліткою”. Відсутність механічного тертя між статором і ротором та простота будови забезпечили цьому двигуну високу надійність у роботі, а малі габарити, вага та вартість - широке застосування у всіх галузях народного господарства, в тому числі і в сільськогосподарському виробництві (до 95% використовуваних двигунів - трифазні асинхронні з короткозамкненим ротором).

По обмотці статора протікають струми, що утворюють обертаюче магнітне поле, яке наводить в осерді трансформатора і ротора ЕРС. Магнітне поле ротора, яке взаємодіє з обертаючим магнітним полем статора, створює обертальний момент ротора.

Асинхронні двигуни характеризуються кратністю пускового

струму

,

де - пусковий струм, А; - номінальний струм, А. Магнітне поле статора обертається з частотою , яку називаютьсинхронною, а ротор оберта­ється з меншою частотою , яку називають асинхрон­ною.

Синхронна частота обертання магнітного поля статора, :

,

де - частота мережі (50 Гц); -число пар полюсів.

Число пар полюсів визначають по типу (серії) машини. Нап­риклад АОП-23-4 означає, що двигун асинхронний з чавунним корпу­сом (станиною), обдуває мий, з підвищеним пусковим моментом (для приводу механізмів, які відрізняються підвищеним статичним на­вантаженням в момент пуску, наприклад, підйомно-транспортні меха­нізми), 2-го габариту (порядковий номер зовнішнього діаметра осер­дя статора), з 3-м порядковим номером довжини електродвигу­на і 4-ма полюсами на фазу, чи двома парами полюсів.

Двигуни сільськогосподарського призначення нової серії 4АМ можуть працювати у хімічно активних середовищах та в умовах підвищеної вологості. Двигун типу4АМР160М4СV Розшифровується так: трифазний асинхронний короткозамкнений електродвигун серії 4А, модернізований, із закритим обдуваємим способом охо­лодження та захистом від навколишнього середовища, з висотою осі обертання 180 мм, установленим розміром по довжині станини М, чотирьохполюсним, сільськогосподарського призначення, кліматичного виконання V та 1 категорією розміщення.

Частоту обертання ротора вимірюють тахометром (відцентровим, годинниковим, магнітним, стробоскопічним, елек­тронним та ін. ).

За допомогою переносного вимірювального комплекту К-50 фазоуказчиком визначають напрям обертання магнітного поля ста­тора (за годинниковою стрілкою - АВС чи проти - АСВ) та вимі­рюють фазні значення напруги, струму і активної потужності однієї з трьох фаз: А, В чи С. При з'єднанні обмоток статора за схемою "трикутник" лінійні напруги дорівнюють фазним , але у середині комплектуК-50 використовується схема зірка, тому у формулу вводиться коефіцієнт ,а І_Л = І₁ = І_Ф.

Лінійна напруга статора, В

,

де - виміряна фазна напруга, под; - постійна вольтметра (ціна поділки), В/под; - коефіцієнт трансформації вимірювального трансформатора напруги, комплекту К-50.

Постійна вольтметра, В/под:

де - номінальна напруга вольтметра комплекту К-50, В;

- номінальна (максимальна) кількість поділок шкали вольт­метра, под.

Коефіцієнт трансформації вимі­рювального трансформатора напруги:

,

де - номінальні напруги первинної та вторинної обмо­ток вимірювального трансформатора напруги, В

Лінійний струм обмоток стато­ра, А:

,

де - вимірювальний фазний струм, под;- постійна амперметра (ціна поділки), А/под;- коефіцієнт трансформації вимірювального трансформатора струму комплекту К-50.

Постійна амперметра, А/под

де - номінальний струм амперметра, А;- номінальна (максимальна) кількість поділок шкали ампер­метра, под.

Коефіцієнт трансформації вимі­рювального трансформатора току

,

де - номінальні струми вимірювального трансформатора струму,А;

Підведена активна потужність до статора двигуна, Вт:

де - виміряна активна потужність однієї фази, под;

- постійна ватметра (ціна поділки)» Вт/под;

K_U та K_I- коефіцієнти трансформації вимірювальних транс­форматорів напруги та струму.

Постійна ватметра, Вт/под:

,

де - номінальні напруга та струм ватметра, В та А;

- номінальна (максимальна) кількість поділок шкали ват­метра, под.

Коефіцієнт потужності статора двигуна:

.

Корисна потужність, що віддаєть­ся генератором у мережу, Вт:

,

де - напруга на затискачах якоря, В;- струм якоря, А.

Корисна потужність на валу дви­гуна, Вт:

де - корисна потужність генератора, Вт;

- коефіцієнт корисної дії генератора, приблизно рівний 0,8 .

Згідно ГОСТ 27471-87 ковзання ротора ма­шини змінного струму - різниця між синхрон­ною частотою обертання магнітного поля статора та частотою обертання ротора, яка виражена у відносних одиницях чи у відсотках від синхронної частоти обертання:

або ,

де та n₂- частоти обертання магнітного поля статора та ротора, .

Ковзання асинхронних двигунів знаходиться у межах 1,5...7%.

Коефіцієнт корисної дії двигуна - відношення корисної активної потужності до підведеної, ви­ражений у відсотках:

,

де - потужність, яка перетворюється у механічну на валу дви­гуна, Вт; - потужність, яка підведена до статора двигуна, Вт.

Обертальний момент (на валу двигуна) , Н·м

,

де Р₂ - корисна механічна потужність на валу двигуна, Вт;

- частота обертання ротора, .

Згідно ГОСТ 27471-87 робочі характерис­тики асинхронного двигуна – залежності частоти обертання ротора, ковзання ротора, струму статора, ко­ефіцієнта потужності кола статора, коефіцієнта корисної дії та обертаючого моменту на валу двигуна від корисної потужності на валу двигуна при постійних напрузі та частоті мережі:

прита.

Послідовність проведення роботи

1. Вивчіть будову, переваги і недоліки та області застосу­вання трифазних асинхронних двигунів з короткозамкненим рото­ром.

2.Вивчіть та запишіть у робочий зошит паспортні дані асинхронного двигуна.

Згідно ГОСТ 27471-87 номінальні дані обертаємої електричної машини - су­купність числових значень електричних та механічних параметрів, які обумовлені виробником та приведені в паспорті

електричної машини.

Паспортні дані асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Зберіть схему (рис.4) та пред'явіть викладачу для перевірки.

Рис. 4. Схема дослідження асинхронного двигуна а короткозам­кненим ротором

4. Проведіть експериментальні дослідження параметрів асинхронного двигуна при різних навантаженнях. Результати вимірювань запишіть у табл. 2.

Таблиця 2