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

Лабораторная работа 9

Исследование синхронных микродвигателей

Цель работы – исследование характеристик трехфазных синхронных реактивного и гистерезисного двигателей.

Указания по выполнению работы

Перед выполнением работы следует изучить раздел «Синхронные машины» по одному из учебников списка литературы, приведённого в конце на-стоящего пособия.

Описание лабораторной установки


Лабораторная установка (рис.9.1) содержит 2 электромеханических блока (ЭМБ), строботахометр СТ-3, лабораторный автотрансформатор (ЛАТр), диодный выпрямитель (В) и измерительный комплекс К50.

Каждый из ЭМБ содержит исследуемый синхронный двигатель (СД) и нагрузочное устройство (НУ). Включение ЭМБ в электрическую схему установки осуществляется с помощью штепсельного разъема (ШР).

Объектами исследований являются синхронный реактивный двигатель типа IМ-47 и синхронный гистерезисный двигатель типа Г-506 с техническими характеристиками, представленными в таблице 9.1.

Таблица 9.1

IМ-47

Г-506

Номинальная мощность на валу P2н, Вт

30

60

Частота f, Гц

50

50

Напряжение U, В

220

220

Потребляемый ток Iн, А

0,75

1,2

Скорость вращения п1, об/мин

3000

3000

Номинальный момент Mн, Н·м

0,1

0,2


Конструкция ЭМБ и принцип действия НУ поясняются рисунком 9.2.

Двигатель (1) установлен в нагрузочном устройстве и на его валу закреплен алюминиевый или медный диск (2). Диск вращается в воздушном зазоре между скобами магнитопровода (4) и сердечником неподвижного электромагнита (3). Тормозной момент создается в результате взаимодействия вихревых токов, возбуждаемых в теле вращающегося диска, и магнитного поля в зазоре. Этот момент действует на вал двигателя и (с противоположным знаком) на магнитопровод, скобы которого подвешены соосно с двигателем и жестко соединены с рычагом и закрепленным на нем противовесом (5). На другом конце рычага установлена нить отсчетного устройства (6). При возникновении тормозного момента скобы магнитопровода поворачиваются до тех пор, пока момент противовеса (5) не скомпенсирует тормозной момент. Таким образом, при соответствующей градуировке шкалы угломерного устройства (7), по ней можно измерить момент на валу двигателя. Величина тормозного момента пропорциональна величине магнитного потока, который, в свою очередь, зависит от величины тока в катушке электромагнита. Поэтому регулирование момента осуществляется с помощью автотрансформатора (ЛАТр на рис. 9.1), питающего через выпрямитель В катушку электромагнита. Предел измерения момента ±0,45 Н×м.

Для измерения угла нагрузки θ и определения режима работы двигателя в лабораторной установке используется стробоскопический эффект, заключающийся в том, что вращающийся предмет будет казаться неподвижным, если его освещать световыми импульсами с частотой, равной частоте вращения. Для этого в установке используется строботахометр СТ-3, состоящий из импульсной лампы и генератора импульсов, синхронизирующего вспышки лампы с частотой сети, питающей двигатель. Таким образом, световые импульсы формируются с частотой 50 Гц и с этой же частотой вращается ротор в синхронном режиме. На конце вала двигателя противоположном тормозному диску закреплен диск с радиальной риской (8). Если этот диск осветить импульсной лампой, то в синхронном режиме риска будет казаться неподвижной, и при изменении момента на валу изображение риски будет смещаться на величину угла нагрузки q. При выходе из синхронизма изображение риски будет вращаться с частотой скольжения ротора. Измерение угла нагрузки производится по закрепленной на корпусе двигателя подвижной круговой угломерной шкале (9). Вращение шкалы используется для совмещения ее нулевой точки с изображением риски в режиме холостого хода двигателя.

Программа работы

1 Исследование характеристик трехфазного реактивного двигателя.

1.1 Определение момента и мощности холостого хода.

1.2 Определение углов и моментов выхода из синхронизма и входа в синхронизм.

1.3 Исследование угловой и рабочих характеристик.

2 Исследование характеристик трехфазного гистерезисного двигателя.

2.1 Определение момента и мощности холостого хода.

2.2 Определение углов и моментов выхода из синхронизма и входа в синхронизм.

2.3 Исследование угловой и рабочих характеристик.

Методика выполнения работы

1 Исследование характеристик трехфазного реактивного двигателя.

Ознакомиться с устройством и работой нагрузочной установки и строботахометра.

Собрать схему, изображенную на рис.9.1, подключив с помощью ШР ЭМБ с реактивным двигателем типа IМ-47.

С помощью выключателя S1 подключить испытуемый двигатель к питающей сети.

Включить генератор частоты и лампу-вспышку соответствующими тумблерами на лицевой панели блока СТ-3.

Направить световой поток лампы на диск (8) и убедиться в том, что риска неподвижна.

1.1 Опыт холостого хода.

Отключить НУ от источника питания, разомкнув выключатель S2.

Измерить момент, напряжение, ток и мощность* холостого хода в положениях «A» и «B» переключателя фаз комплекса К50 и занести данные в строку 1 таблицы 9.2.

Таблица 9.2

№ п/п

Результаты наблюдений

Результаты вычислений

θ

град

М

Н·м

U

В

IA

IB

РА

РВ

θ

эл. гр.

Р1

Р2

η

%

соsφ

А

Вт

Вт

1

0

2

3

4

5

6

7

(выход из синх)

8

(вход в синх)


1.2 Режим выхода и входа в синхронизм.

Подключить НУ к источнику питания, замкнув S2.

Совместить нуль лимба угломерного устройства с риской диска.

Плавно увеличивая с помощью ЛАТра нагрузочный момент и наблюдая за углом нагрузки, вывести двигатель из синхронизма (что соответствует началу вращения риски диска). Зафиксировать соответствующие этому режиму угол θ и момент М и записать в строку 7 таблицы 9.2 (показания приборов при выполнении данного пункта не фиксируются).

Плавно уменьшая с помощью ЛАТра нагрузочный момент, ввести двигатель в синхронный режим (риска диска неподвижна) и зафиксировать соответствующий этому режиму момент М. Записать показания всех приборов в строку 8 таблицы 9.2.

Совместить нуль лимба угломерного устройства с риской диска, снизив выходное напряжение ЛАТра до нуля, зафиксировать угол θ и записать в соответствующую ячейку таблицы 9.2.

1.3 Исследование угловой и рабочих характеристик.

Совместить нуль лимба угломерного устройства с риской диска.

Плавно вращая рукоятку ЛАТра увеличивать момент нагрузки на валу двигателя в диапазоне от М=0.1Мн до М=0.9Мвых (Мвых – момент выхода из синхронизма). В пяти точках указанного диапазона провести измерения угла θ, линейного напряжения Uл, линейных токов IA и IB, и мощностей PA и PB двигателя в синхронном режиме (риска сектора неподвижна). Данные наблюдений занести в строки 2-6 таблицы 9.2.

Снизить выходное напряжение ЛАТра до нуля.

Разомкнуть выключатели S1 и S2, выключить лампу-вспышку и генератор импульсов.

При оформлении отчета расчеты выполняются по результатам эксперимента с использованием следующих соотношений

θ[эл. град]=p·θ[град];

,

где: θ [эл. град] – угол нагрузки, р – число пар полюсов машины, Р1 – электрическая мощность, потребляемая двигателем, Р2 – полезная мощность на валу, η – КПД двигателя, cosφ – коэффициент мощности, т – кратность момента, i – кратность тока, U и I – соответственно действующие значения напряжения и тока фазы двигателя, Мн и Iн – номинальные значения соответственно момента и тока. Результаты расчета поместить в таблицу 9.2.

2. Исследование характеристик трехфазного гистерезисного двигателя.

Подключить к нагрузочному устройству с помощью ШР ЭМБ гистерезисный двигатель типа Г-506.

Повторить п.п. 1.1-1.3. Данные измерений занести в таблицу 9.3, аналогичную по содержанию таблице 9.2.

Содержание отчета

Схема лабораторной установки.

Заполненные таблицы 9.1-9.3.

Графики угловых характеристик двигателей М(θ).

Семейство рабочих характеристик Р1(Р2), М(Р2), I(Р2), п(Р2), η(Р2), cosφ(Р2), построенных по данным таблиц 9.2-9.3 и размещенных на одном рисунке для каждого двигателя. Следует помнить, что рабочие характеристики строятся для значений мощности Р2 в диапазоне от 0 до Р2н.

Расcчётные соотношения и результаты расчёта.

Выводы работе.


Исследование трёхфазных цепей при соединении сопротивлений нагрузки в звезду