Форма звіту

1. Мета заняття.

2. Програма роботи.

3. Паспортні дані асинхронного двигуна.

4. Розрахункові значення частоти обертання магнітного поля, кількості пар полюсів, ковзання і потужності АД.

5. Назвати всі елементи, які належать до основних частин двигуна, їх призначенняі матеріали, з яких виготовляються елементи і частини АД та занести в табл.1.

Таблиця 1.

1	Основні частини	Назва елементів	Призна-чення	Назва матеріалу елементу, частини АД
1	Статор
2	Ротор
3	Підшипникові щити
4	Коробка виводів
5	Вимірювання струму і втрат холостого ходу

6. Значення пускового струму І_п, струму І₀ і потужності холостого ходу занести в табл. 2.

7. Визначити коефіцієнт потужності cosφ, порівняти одержані значення пускового струму І_п та струму холостого ходу з паспортними значеннями.

Таблиця 2.

Схема обмотки	Напруга, В			Струм, А			Витрати, Р0			Cos φ
	UА	UB	UC	ІА	ІB	ІC	РA	РB	РC

Контрольні питання

1. Призначення та принцип дії трьохфазного асинхронного електродвигуна (АД).

2. Що таке ковзання ротора АД та механізм отримання електромагнітного моменту в АД?

3. Розкрити зв'язок між обертами електромагнітного поля, частотою струму та числом пар полюсів.

4. Накреслити схему з'єднання обмоток зіркою (Y) до затискачів клемної коробки.

5. Накреслити схему з'єднання обмоток трикутником (Δ) до затискачів клемної коробки.

6. З яких електротехнічних матеріалів складаються активні частини АД?

7. Написати формулу потужності АД при з’єднанні Y та Δ.

Список літератури

1. Прищеп Л.Т. Учебник сельского электрика. М., «Колос», 1973.

2. Богородицкий Н.П., Пасынков В.В., Тареев Б.М. Электротехнические материалы: Учебник для вузов. – Л. Энергоатомиздат. 1985.

Лабораторна робота №4

Вивчення будови, принципу дії та дослідження основних властивостей електромагнітного пускача та

автоматичного вимикача

Мета роботи:

1. Вивчити будову і принцип дії апаратів.

2. Дослідити в робочому стані основні властивості магнітного пускача та автоматичного вимикача.

3. Набути практичних навичок в читанні та складанні електричної схеми керування асинхронним двигуном за допомогою магнітного пускача.

Програма роботи:

1. По методичному посібнику і за зразками магнітних пускачів та автоматичних вимикачів вивчити їх будову, принцип дії та електричну схему.

2. Скласти електричну схему керування асинхронним двигуном за допомогою магнітного пускача та випробувати її роботу.

3. Скласти звіт згідно додатку.

1. Електромагнітний пускач

Загальні відомості

Електромагнітний пускач – це електричний апарат, який призначений для дистанційного пуску і зупинки з допомогою окремо розміщеної кнопкової станції, а також захисту від струмів перенавантаження електроустановки і складається із двох основних частин: контактора і теплових реле.

Контактор – це пристрій пускача, головним елементом якого являється електромагнітний механізм (електромагніт), що приводить в дію важільну систему з контактами. Електромагніт складається із магнітопроводу і котушки.

В апаратах змінного струму застосовують шихтовані магнітопроводи, які набираються із пластин листової електротехнічної сталі. Магнітопроводи складаються з нерухомої частини – осердя і рухомої – якоря. Найрозповсюдженіші конструкції магнітопроводів для контакторів показані на рисунку 1.

Котушка електромагнітна складається з каркаса, на який намотано обмотку. Можуть застосовуватись і безкаркасні котушки, які намотуються з мідної шини на ребро І стягуються бавовняною стрічкою. Обмотку просочують електроізоляційною рідиною, а потім сушать.

В магнітних пускачах застосовують триполюсні контактори змінного струму, які мають три головні замикаючі контакти між затискачами Л1-С1, Л2-С2, Л3-С3 (рис.2) для комутації силового ланцюга. Від одного до чотирьох допоміжних, блокувальних контактів (блок-контактів) для комутації кола керування магнітного пускача.

а) б)

Рис. 1. Шихтовані магнітопроводи:

а - з прямохідним якорем;

б - з поворотним якорем.

Вигляд контактора серії типу ПМЕ наведено на рисунку 2.

Рис.2. Контактор магнітних пускачів серії ПМЕ

М – магнітопровід;

Ш – шпилька;

К – котушка;

Я – якір;

К – головні мостикові замикаючі контакти;

В – короткозамкнений шток;

Л1,Л2,Л3 – затискачі для приєднання мережі;

С1,С2,С3 – затискачі для приєднання споживача;

5,6,7,8 – затискачі допоміжних контактів;

9,10 – затискачі обмотки контактора.

Загальний вигляд контактора, який розрахований на порівняно велике номінальне значення сили струму, показано на рис.3.

Рис.3 Контактор змінного струму

1 – нерухоме осердя, 2 – котушка з обмоткою, 3 – якір, 4 – вал, 5 – рухомі головні контакти, 6 – гнучкі струмовідні пластини, 7 – розмикаючі блок-контакти, 8 – замикаючі блок-контакти, 9 – дугогасильна камера, 10 – нерухомі головні контакти.

Робота електромагнітного пускача

При натисканні на кнопку "Пуск" (на рис.3 не показана) в обмотці 2 починає протікати електричний струм, який створює магнітне поле обмотки. Внаслідок дії цього поля, осердя 1 намагнічується і притягує якір 3. Якір розвертає вал 4, оскільки з'єднаний з ним. З валом з'єднані також рухомі головні (силові) контакти 5 і блок-контакти 7, 8.

При обертанні вала три пари силових контактів 5 і 10 замикаються і електроприймач вмикається в електричну мережу. Одночасно вмикаються блок-контакти 8 і розмикається блок контакти 7. Завдяки блок-контактам 8, струм в обмотці 2 проходить і після відпускання кнопки «Пуск», так як остання шунтується цими контактами.

При знятті напруги з обмотки контактора (натискання на кнопку "Стоп") струм в обмотці і поле в осерді спадуть до нуля, а якір відпаде від осердя під дією сили тяжіння або пружини. Внаслідок цього силові контакти 5, 10 і блок контакти 8 розімкнуться, а керований електроприймач вимикається від джерела струму.

Теплове реле це другий важливий і обов'язковий технічний пристрій магнітного пускача. Теплове реле здійснює стрибкоподібні зміни стану електричного ланцюга керування (живлення котушки контактора). Схема, яка пояснює принцип дії електротеплового реле, показана на рис.3.

Принцип дії теплового реле. Проходження по нагрівальному елементу 2 струму електроприймача, що перевищує встановлене значення, спричиняє до більш значного нагрівання біметалевої пластини 1, яка складається із двох спресованих металевих пластинок з різним коефіцієнтом лінійного розширення. Внаслідок цього пластина згинається і займає положення З. У такому положенні пластина не перешкоджає важелю 4, який під дієш пружини 7 повертається і розмикає контакти 5 і 6. Розмикання контактів спричиняє розмикання кола обмотки магнітного пускача від джерела струму. Час спрацювання електротеплового реле встановлюється від 3 до 20 с.

При коротких замикання в ланцюгу живлення електроприймача електротеплове реле не може миттєво вимкнути останній. Тому в силовому ланцюгу пускача необхідно установлювати запобіжники чи автоматичний вимикач з електромагнітним розчіплювачем.

Магнітні пускачі, що дають змогу вмикати двигун лише в одному напрямі обертання ротора, називають нереверсивними.

Магнітні пускачі, за допомогою яких можна змінювати напрям обертання ротора електродвигуна, називають реверсивними.

Принципова електрична схема керування двигуном за допомогою нереверсивного магнітного пускача з двома тепловими реле наведена на рис.4.

Рис.4.Схема електротепло-вого реле:

1 – біметалева пластина в робочому положенні;

2 – нагрівальний елемент;

3 - біметалева пластина, після згинання;

4 – важіль;

5 – рухомий контакт;

6 – нерухомий контакт;

7 – пружина..

До вхідних затискачів нерухомих контактів пускача ЛІ, Л2 і Л3 приєднуються провідники трифазної мережі, а до вихідних затискачів СІ, С2 і С3 – навантаження (початки обмоток асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором). Пускова кнопка кнопкової станції має одну пару замикаючих контактів, а зупинна кнопка одну пару розмикаючих. Обидві кнопки після їх натискання мають автоматичне повернення в початкове положення під дією пружних сил стиснутих пружин.

Робота нереверсивного магнітного пускача

Спочатку вмикають рубильник. Потім натискають кнопку «Пуск» (SB2), тобто замикають керуюче коло (затискач ЛЗ, запобіжник FU4, розмикаючі контакти кнопки «Стоп», замикаючі контакти кнопки «Пуск», контакти теплових реле КК2.1 і КК1.1, обмотка котушки КМ1 контактора, затискач Л1. Тоді по обмотці КМ1 проходить струм і виникає магнітне поле. Внаслідок цього осердя магнітопроводу намагнічується і притягує прямоходовий якір з закріпленим на ньому із ізоляційного матеріалу мостиком з рухомими силовими контактами КМ1.1, а також блок-контактом КМ1.2. Силові контакти замикаються, а електродвигун приєднується до мережі. При відпусканні кнопки керуюче коло залишається замкненим, оскільки раніше одночасно з головними контактами силового ланцюга замкнулися блок-контакти КМ1.2, які шунтують кнопку «Пуск». Щоб зупинити двигун, натискають на кнопку SB1, внаслідок чого розмикається керуюче коло живлення обмотки КМ1, магнітне поле зникає, осердя відпускає якір, а силові контакти КМ1.1, а також блок-контакти КМ1.2 розмикаються. Контакти КК1.1 і КК2.1 електротеплових реле КК1 і КК2 замкнені. Якщо ж струм у ланцюгу живлення двигуна перевищує номінальне значення, то найбільш нагріта тепловим елементом КК1 чи КК2 біметалева пластина зігнеться і дозволить розімкнути його важелем свої контакти КК1.1 чи КК2.1. Ці контакти розімкнуть керуюче коло, а осердя відпустить якір з рухомими контактами КМ1.1.

Рис. 5. Принципова електрична схема керування двигуном за допомогою нереверсивного магнітного пускача

Для захисту силового ланцюга і керуючого кола пускача від струмів короткого замикання встановлюють запобіжники FU1 –FU3.

При експлуатації електроприводів іноді спостерігається значне зниження напруги в мережі, в наслідок чого працюючий електродвигун, при незмінному моменту опору робочої машини, починає споживати великий струм, що приводить до перегріву обмоток двигуна, а також збільшується і ковзання. Щоб усунути таке явище, обмотку котушки магнітного пускача розраховують для роботи при напрузі від 85 до 110% від номінального значення. Тривале збільшення напруги вище номінального (більше 10%) приводить до небезпечного перегріву обмотки контактора і збільшення сили механічних ударів при його включенні, що приводить до скорочення терміну роботи магнітного пускача.

Якщо напруга зменшиться нижче 85% номінального значення, то сила притягання осердям якоря значно зменшиться і відбудеться відпускання якоря, яке супроводжується відключенням пускача від мережі. Ця напруга називається напругою відпускання U_відп. А найменше значення напруги, при якому проходить включення контактора, називається напругою спрацювання U_спр.

В сільських електроустановках широко застосовуються пускачі серії ПМЕ, ПА і ПАЕ. Пускачі серії ПМЕ призначені для керування асинхронними трифазними двигунами з короткозамкненим ротором. Пускачі серій ПА і ПАЕ використовують переважно для керування електродвигунами, установленими на металообробних та інших верстатах.

Тип пускача позначають сполученням букв і цифр. Букви означають серію, а цифри – величину (габаритні розміри), особливості вмикання, наявність або відсутність електротеплового реле і можливість резервування.

Перша цифра, що стоїть після букви, означає величину пускача (чим вона більша, тим більші габаритні розміри пускача). Магнітні пускачі серії ПМЕ мають величину 0; 1 або 2, а серії ПА-6 – 6.

Друга цифра означає відкрите виконання (1) або захищене (2).

Третя цифра означає: 1 – нереверсивний без електротеплового реле і з електротепловим реле; 3 – реверсивний без електротеплового реле і 4 – з електротепловим реле.

В магнітних пускачах серії ПМЕ і ПА відповідно 0,1,2 і 3-1 величини встановлюються двохполюсні теплові реле серії ТРН, які дозволяють міняти струм установки І_уст. ступеневою заміною нагрівальних елементів, виготовлених на номінальний струм І_{ном .}= 0,32…40А і плавно в границях І= (0,75…1,3) І_уст. ексцентриковим регулятором струму установки. Такі реле не спрацьовують при тривалому струмі І = І_уст., а при струмі І= (1,2…1,3) І_уст. вони спрацьовують на протязі 20 хвилин.

Контакти реле розраховані на тривалий струм 6А, а час ручного повертання розімкнених контактів реле в початкове положення не перевищує 2 хвилин.

Вибирати магнітний пускач потрібно за такими даними: номінальна сила струму електроприймача, номінальна напруга ланцюга живлення і обмотки контактора та умови експлуатації – потрібне чи не потрібне захищене виконання, чи є потреба в реверсуванні і наявності електротеплового реле.