4. Содержание отчета:

   1. Название работы.

   2. Цель работы.

   3. Рабочее задание.

   4. Технические данные оборудования, задействованного в работе.

   5. Электрическая схема установки.

   6. Расчетные формулы, таблицы измеренных и вычисленных параметров, цифровой пример расчета по каждому параметру для характерных точек.

   7. Рабочие характеристики при номинальном напряжении (все рабочие характеристики) на одном графике, и на другом графике то же при пониженном напряжении.

   8. Номинальные параметры электродвигателя, полученные по экспериментально полученным характеристикам.

   9. Выводы.

4. Контрольные вопросы:

   1. Объясните принцип получения вращающегося магнитного поля в асинхронном электродвигателе.

   2. Принцип действия асинхронного электродвигателя. Физический смысл и математическое выражение скольжения асинхронного электродвигателя.

   3. Изобразите диаграмму активной мощности асинхронного электродвигателя с указанием всех потерь. Приведите формулу КПД асинхронного электродвигателя с расшифровкой всех составляющих.

   4. Объясните физический смысл вида каждой рабочей характеристики.

   5. Сравните экспериментально полученные рабочие характеристики с теоретическими и объясните причину несоответствия (если таковое будет иметь место).

Лабораторная работа № 5

ИССЛЕДОВАНИЕ ПУСКА И ТОРМОЖЕНИЯ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ

1. Цель работы: изучение проблем пуска асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором и некоторых путей решения этих проблем. Изучение тормозных режимов асинхронного электродвигателя.

2. Рабочее задание:

   1. Изучить: устройство и принцип действия асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым и с фазным ротором; механические характеристики асинхронных электродвигателей (естественную и искусственные) и характерные точки на этих характеристиках; проблемы, возникающие при пуске асинхронного электродвигателя и пути решения этих проблем; реверсирование асинхронных двигателей.

   2. Изучить тормозные режимы асинхронного электродвигателя, способы регулирования интенсивности торможения в различных режимах.

   3. Изучить состав лабораторного стенда; назначение, устройство и принцип действия аппаратов и устройств, задействованных в лабораторной работе. Записать в отчет номинальные технические данные исследуемого асинхронного электродвигателя.

   4. Определить экспериментальным путем величину пускового момента асинхронного электродвигателя и установить зависимость пускового момента и пускового тока от величины фазного напряжения на обмотках статора.

   5. Построить механические характеристики асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором по 4 характерным точкам при номинальном и пониженном напряжениях питающей сети.

   6. Осуществить тормозные режимы асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, изучить способы регулирования интенсивности торможения.

   7. Произвести реверс асинхронного электродвигателя.

   8. Сделать выводы. Сравнить результаты эксперимента с теорией.

3. Методические рекомендации к выполнению работы:

1. К п.п. 2.1, 2.2 и 2.3 рабочего задания. Эти пункты выполняются студентами самостоятельно с использованием материала лекций, рекомендованной литературы и действующих макетов в лаборатории. Особое внимание следует обратить на разделы учебной литературы, посвященные механическим характеристикам асинхронного электродвигателя; проблемам, возникающим при пуске асинхронного электродвигателя и путям решения этих проблем; логике связи физических процессов и их математического описания. Следует также изучить тормозные режимы асинхронного электродвигателя.

2. К п. 2.4 рабочего задания. При выполнении этого раздела рекомендуется следующий алгоритм действий:

1. собрать схему прямого пуска асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором (рис. 1). Параметры амперметра, используемого в эксперименте, обосновываются и выбираются студентами самостоятельно.

2. измерить величину пускового тока и пускового момента электродвигателя при прямом пуске. Измерение проводится при неподвижном роторе. Ротор закрепляют в неподвижном состоянии при помощи троса, закрепляемого с одной стороны в пазу на реборде муфты на валу электродвигателя, а с другой стороны прикрепленного к неподвижной основе через динамометр. После этого электродвигатель кратковременно (на 2…4 секунды) включают в сеть и измеряют потребляемый линейный ток и усилие в тросе. Начальный пусковой момент при этом

где F - показание динамометра, кгс;

D - диаметр реборды муфты ; D = 0,112 м.

Зафиксировать показания приборов в отчете.

3) выключить автоматические выключатели, снять трос с реборды;

4. дополнить схему рис. 1 резисторами в цепи статора асинхронного электродвигателя и шунтирующим их трехполюсным переключателем SА до схемы рис. 2;

5. при введенных резисторах повторить операции п.п. 2) и 3);

6. разобрать схему рис. 2 и собрать схему пуска асинхронного электродвигателя переключением обмоток статора со ЗВЕЗДЫ на ТРЕУГОЛЬНИК (рис. 3).

7. повторить операции п.п. 2) и 3) при соединении обмоток статора ЗВЕЗДОЙ.

3.3. К п. 2.5 рабочего задания. Механические характеристики строятся в осях ω = f (M) по паспортным данным электродвигателя (две на одном графике) в соответствии с рекомендациями, изложенными в «Правилах…», раздел 6 «Обработка результатов и оформление отчета».

Естественная механическая характеристика асинхронного двигателя может быть построена приблизительно с достаточной для инженерных расчетов точностью по четырем характерным точкам (см. рис. 4):

QS

QS

QS

pA

pA

pA

R

SA

SA

Рис.1 – Схема прямого пуска

Рис.2 – схема пуска с резисторами в цепи статора

Рис.3 – Схема пуска переключением обмоток статора Y/∆

Точка	Смысловая характеристика точки	Координаты точки
A	Идеальный холостой ход	M = 0; ω = ω0
B	Номинальный режим	M = MH; ω = ωH
C	Критический режим	M = Mm; ω = ωm
D	Режим короткого замыкания (пусковой режим; стоянка под током)	М = МП; ω = 0

ω

ω_о

ω_ном

D

Рисунок 4 – Характерные точки механической характеристики асинхронного электродвигателя

Координаты точек A, B, C, D (см. рис. 4) определяются по каталожным данным асинхронного двигателя. Необходимые сведения из каталожных данных приведены в ПРИЛОЖЕНИИ Б к методическим рекомендациям.

Расчет координат точек рекомендуется начать с определения номинальных момента и скорости (точка В):

- номинальный момент двигателя, Нм;

Р_Н – номинальная мощность двигателя, Вт;

- номинальная скорость вращения двигателя, с^-1;

n_н – номинальная скорость вращения двигателя, об/мин.

Координата ω = ω₀ точки А определяется по паспортным данным двигателя:

- скорость идеального холостого хода двигателя, с^-1;

- скорость идеального холостого хода, об/мин;

f = 50 Гц – частота промышленной сети в России;

р – число пар полюсов обмотки статора; может быть определено по марке двигателя (например, MTF-111-6. Здесь 6 - число полюсов; следовательно, р = 3).

Координаты точки С :

Mm = λ_m* M_H – максимальный (критический) момент асинхронного двигателя. М_Н – номинальный момент двигателя, Нм; был определен ранее.

- перегрузочная способность двигателя (кратность максимального момента); определяется по паспортным данным двигателя

(см. ПРИЛОЖЕНИЕ Б).

ω_m – скорость вращения двигателя, соответствующая максимальному моменту. Для определения этой скорости рекомендуется воспользоваться известной из теоретического курса упрощенной формулой Клосса:

,

где

М - момент двигателя (текущее значение), Нм;

М_М – критический момент двигателя (определен ранее), Нм;

- скольжение асинхронного двигателя;

ω₀ – скорость идеального холостого хода двигателя, с^-1, определена ранее;

ω₂ – скорость вращения ротора двигателя с^-1, соответствующая n₂.

Для определения скольжения, соответствующего максимальному моменту, в формулу Клосса необходимо подставить значения номинального момента и номинального скольжения, а затем решить получившееся квадратное уравнение относительно s_M и выбрать корень уравнения, удовлетворяющий смыслу критического скольжения. И, наконец, определить величину скорости ω_м, соответствующей величине критического скольжения

ω_м = ω ₀ (1 - s_м ).

Точка D имеет координаты (М_П ;  = 0); по оси моментов М = М_П, которая определяется как М = λ_П М_Н, где λ_П – кратность пускового момента асинхронного двигателя (паспортная величина, или величина, определяемая экспериментально при заторможенном роторе), а М_Н – номинальный момент двигателя, Нм.

3. К п. 2.6 рабочего задания. Собрать схему динамического торможения асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором в соответствии с рис. 5. Далее следует выполнить следующие операции:

1. установить на резисторе R_T сопротивление примерно 100 Ом, а переключатель SA в положение СЕТЬ ( AC, см. рис. 5). Подготовить к работе секундомер часов с секундной стрелкой или числовым отсчетом (воспользоваться личными часами);

2. включить выключатель QS и разогнать электродвигатель до установившейся скорости;

3. переключить переключатель SA в положение ТОРМОЖЕНИЕ (DC – постоянный ток, см. рис. 5) и зафиксировать время от момента переключения до остановки электродвигателя. Зафиксировать также величину выпрямленного тормозного тока. Отключить автоматические выключатели. Переключатель SA вернуть в положение СЕТЬ (АС). Уменьшить сопротивление резистора R_T примерно на 20 % по сравнению с предыдущей его уставкой и повторить операции п.п. 2) и 3);

4. еще раз уменьшить сопротивление резистора R_T примерно на 20 % по сравнению с предыдущей его уставкой и повторить операции п.п. 2) и 3);

5. разобрать предыдущую схему и собрать схему торможения асинхронного электродвигателя противовключением рис. 6;

6. установить переключатель SA в положение СЕТЬ (АС), разогнать электродвигатель до установившейся скорости, а затем перевести переключатель SA в положение ТОРМОЖЕНИЕ (Торм). Убедиться, что электродвигатель перешел в тормозной режим, остановился, а затем реверсировался.

Динамическое торможение

Рис. 5

Торможение противовключением

Рис. 6

Схемы работы электродвигателя в тормозных режимах