Лабораторные работы задачи по электротехнике Исследование резонанса напряжений Исследование резонанса токовИсследование однофазного трансформатора Исследование разветвленных цепей синусоидального тока Переходные процессы

Лабораторная работа 8

Исследование трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Цель работы – экспериментальное исследование статических характеристик трехфазного асинхронного двигателя в различных режимах его работы.

Указания по выполнению работы

К выполнению работы следует приступать после изучения раздела “Трехфазные асинхронные двигатели” по одному из учебников списка литературы, приведённого в конце настоящего пособия.

Описание лабораторной установки


Лабораторная установка (рис. 8.1) содержит электромеханический блок и комплект измерительной и регулирующей аппаратуры.

Электромеханический блок включает испытуемый трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором АД, нагрузочную машину НМ, электромеханический тахогенератор ТГ и устройство измерения вращающего момента испытуемого двигателя. Роторы всех машин жестко связаны между собой с помощью соединительных муфт. Статор исследуемой машины подвешен соосно с валом ротора и снабжён противовесом P. При нагрузке на вал статор отклоняется от положения равновесия до тех пор, пока момент, создаваемый противовесом , не уравновесит момент нагрузки . Измерение момента нагрузки производится по углу отклонения a. Для снижения погрешности отсчёта угол отклонения статора увеличивается зубчатой передачей. Цена деления шкалы угломерного устройства – 19 Г·см/град или 19,4·10–4 Н·м/град.

В качестве испытуемой используется машина типа ДТ-75 с номинальным фазным напряжением 220 В. Для предотвращения выхода из строя двигателя все испытания проводятся при пониженном напряжении. Обмотки статора АД соединены треугольником и через выключатель S1 подключены к сети с линейным напряжением 127 В. Паспортные данные на испытуемый двигатель представлены в таблице 8.1.

Таблица 8.1

Тип

Uф н

В

Iф н

А

P2 н

Вт

n2 н

об/мин

ηн

%

cosφ

f

Гц

р

ДТ-75

220

0.4

75

2800

65

0.76

50

1

Нагрузочный момент на валу АД создается двигателем постоянного тока с параллельным возбуждением типа ЭП мощностью 245 Вт и напряжением питания 110 В. Регулирование нагрузочного момента осуществляется изменением напряжения на якоре этой машины с помощью реостатов R1 и R2 при неизменном напряжении 110 В на обмотке возбуждения.

Скорость вращения ротора исследуемой машины измеряется с помощью тахогенератора ТГ, в качестве которого используется машина постоянного тока типа ДПР с возбуждением от постоянных магнитов, работающая в режиме генератора. Величина ЭДС якоря ТГ пропорциональна скорости вращения, поэтому её можно определить по показаниям вольтметра постоянного тока Vтг.

Для измерения активной мощности, потребляемой исследуемой машиной, величин фазных напряжений и линейных токов используется измерительный комплект К505.

Программа работы

1. Исследование режима холостого хода двигателя.

2. Снятие рабочих характеристик двигателя.

3. Снятие механических характеристик двигателя.

Методика выполнения работы

1 Исследование режима холостого хода

В этом режиме потери в ферромагнитном сердечнике, обмотках статора и ротора, механические потери (на трение в подшипниках, на самовентиляцию) и добавочные потери испытуемого асинхронного двигателя должны быть скомпенсированы вращающим моментом нагрузочной машины. Развиваемый испытуемым асинхронным двигателем электромагнитный момент должен быть равен нулю, что можно обеспечить лишь в том случае, если обе электрические машины – АД и НМ – будут иметь одинаковое направление вращения. Для создания режима холостого хода испытуемого АД необходимо:

При разомкнутом выключателе S2 с помощью выключателя S1 кратко-временно подать питание на испытуемую машину и заметить направление вращения вала*.

При разомкнутом выключателе S1 с помощью выключателя S2 кратковременно подать питание на нагрузочную машину и заметить направление вращения вала. Если направление вращения вала НМ противоположно направлению вращения вала АД, то следует изменить направление вращения АД. Для этого, убедившись в том, что выключатель S1 выключен, нужно поменять местами два любых линейных провода.

После согласования направлений вращения обеих электрических машин следует замкнуть выключатель S2 и установить движки регулировочных реостатов R1 и R2 в крайние положения, при которых вал установки будет неподвижен.

Включить S1 и, плавно перемещая движки потенциометров R1 и R2, увеличить напряжение на якоре нагрузочной машины до такой величины, при которой стрелка указателя момента встанет на нулевую отметку.

Произвести измерение линейных напряжений, токов и активных мощностей** в положениях «A» и «B» переключателя фаз комплекса К50, а также напряжения на зажимах тахогенератора. Результаты измерений занести в таблицу 8.2.

Таблица 8.2

Результаты измерений

Результаты вычислений

В

А

PB

Uтг х

В

P1х

Вт

cosj

Kтг

В/(об/ мин)

Вт

Не выключая S1 и S2 перейти к снятию рабочих характеристик АД.

При оформлении отчета следует рассчитать мощность, потребляемую из питающей сети в режиме холостого хода P1х= PА±PB, коэффициент мощности в режиме холостого хода  и коэффициент передачи тахогенератора Kтг=Uтг х/n1, где п1=60·f /р – скорость вращения магнитного поля статора АД, р – количество пар полюсов статора АД. Результаты расчета поместить в таблицу 8.2.

2 Снятие рабочих характеристик двигателя.

Постепенно уменьшая напряжение на якоре машины постоянного тока с помощью потенциометров R1 и R2 и увеличивая тем самым момент нагрузки на выходном валу испытуемого двигателя АД, провести 5-6 измерений Uл, Iл, PА, PB и Uтг в диапазоне моментов 0 £ M2 £ M2н/3. Показания приборов занести в таблицу 8.3. По завершении эксперимента разомкнуть S1 и S2.

Таблица 8.3

п/п

Результаты измерений

Результаты вычислений

В

А

PB

М2

Н·м

Uтг

В

P1

Вт

s

P2

Вт

h

%

cosj1

n2

об/мин

Вт

1.

...

6.

При оформлении отчета по результатам измерений следует рассчитать мощность, потребляемую из питающей сети P1=PА±PB, коэффициент мощности , скорость вращения ротора n2=Uтг/Kтг, скольжение s=(n1–n2)/n1, полезную механическую мощность на валу P2=M2·p·n2/30 и коэффициент полезного действия АД h=100·P2/P1. Результаты расчета поместить в таблицу 8.3.

3 Снятие механических характеристик двигателя.

3.1 Генераторный режим.

В генераторном режиме ротор асинхронного двигателя под действием вращающего момента нагрузочной машины вращается со скоростью, большей скорости вращения магнитного поля (n2>n1). Электромагнитный момент испытуемого двигателя – отрицательный (M2<0).

Для выполнения опыта необходимо:

Замкнуть выключатели S1 и S2 и с помощью движков реостатов R1 и R2 вывести АД в режим, при котором напряжение зажимах тахогенератора достигнет величины »1,3·Uтг х. Занести результаты измерения Uл, Iл, M2 и Uтг в строку 1 таблицы 8.4.

Таблица 8.4

№ п/п

Режим

работы

Результаты измерений

Результаты вычислений

В

А

Uтг

В

M2

Н·м

n2

об/мин

s

1

Генератор

¼

5

хх

Двигатель

10

max

13

кз

ЭМТ

16

Уменьшая потенциометрами R1 и R2 момент нагрузочной машины и постепенно снижая скорость вращения ротора до скорости холостого хода, провести измерения еще в трех точках диапазона, занося результаты в строки 2¼4 таблицы 8.4.

3.2 Двигательный режим

В двигательном режиме асинхронный двигатель создаёт положительный момент (M2>0) и вращается со скоростью, меньшей скорости вращения магнитного поля (0<n2<n1).

Для выполнения опыта необходимо:

C помощью движков реостатов R1 и R2 вывести АД в режим, при котором его электромагнитный момент достигнет максимального значения М2 max, а скорость вращения – критического значения n2 кр. Занести результаты измерения Uл, Iл, M2 и Uтг в строку 10 таблицы 8.4.

Уменьшая величину электромагнитного момента от М2 max до нуля (ре-жим холостого хода) провести измерения еще в 4 точках диапазона. Показания приборов занести последовательно в строки с 9 по 6 таблицы 8.4.

C помощью движков реостатов R1 и R2 вывести АД в режим короткого замыкания (пусковой режим), при котором скорость вращения ротора равна нулю, а развиваемый электромагнитный момент соответствует пусковому Мп. Занести результаты измерения Uл, Iл, M2 и Uтг в строку 13 таблицы 8.4.

Провести измерения еще в двух точках двигательного режима при значениях скорости вращения ротора в диапазоне n2 кр>n2>0, занося показания приборов в строки 12-11 таблицы 8.4.

3.3 Режим электромагнитного тормоза (режим противовключения)

В этом режиме ротор асинхронного двигателя под действием вращающего момента нагрузочной машины вращается в направлении, противоположном вращению магнитного поля (n2<0). Электромагнитный момент испытуемого двигателя положительный (M2>0).

Для выполнения опыта необходимо:

Разомкнуть S1 и S2 и изменить направление вращения АД, поменяв местами два любых линейных провода, подходящих к зажимам S1.

Замкнуть S1 и S2 и устанавливать с помощью движков реостатов R1 и R2 такие значения скорости вращения ротора АД, при которых напряжение на зажимах тахогенератора принимает значения »0,2Uтг х, »0,4Uтг х и »0,6Uтг х. Занести результаты измерения Uл, Iл, M2 и Uтг в строки 14-16 таблицы 8.4.

При оформлении отчета по результатам измерений необходимо рассчитать значения скорости вращения ротора n2 и скольжения s.

Содержание отчета

1. Схема лабораторной установки (рис.8.1).

2. Расчетные формулы и результаты расчетов. Заполненные таблицы 8.1–8.4.

3. Семейство кривых п2(Р2), М2(Р2), Iл(Р2), η(Р2), cosφ2(Р2), построенных по данным таблицы 8.3 и размещенных на одном рисунке.

4. Графики механических характеристик n2(M2) и M2(s), построенных по данным таблицы 8.4.

5. Выводы по работе.


Исследование трёхфазных цепей при соединении сопротивлений нагрузки в звезду