 |
Лабораторная работа №3. Краткие теоретические сведения
|
|
|
|
Лабораторная работа №3
Сборка и чтение схем электрической цепи трехфазного переменного тока.
Цель работы: Ознакомление с устройством, принципом, основными характеристиками и методами испытания трехфазного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.
В результате изучения темы обучающийся должен:
знать:
- основы теории электрических машин
- параметры электрических схем и единицы их измерения;
уметь:
- снимать показания и пользоваться электроизмерительными приборами и приспособлениями;
- собирать электрические схемы;
- читать принципиальные, электрические и монтажные схемы
Краткие теоретические сведения
Асинхронные электродвигатели предназначены для преобразования электрической энергии переменного тока в механическую энергию. В зависимости от системы переменного тока асинхронные электродвигатели выполняются трех- или однофазными. В технике наиболее распространены асинхронные трехфазные электродвигатели.
Рисунок 1 – Статор и ротор двигателя
Асинхронный трехфазный электродвигатель состоит из неподвижного статора и вращающегося ротора (рисунок 1). Статор двигателя представляет собой полый цилиндр, собранный из отдельных тонких листов электротехнической стали, изолированных друг от друга с целью уменьшения потерь мощности в магнитопроводе на гистерезис и вихревые токи. В пазах сердечника статора уложена трехфазная обмотка статора, выполненная из изолированного провода и состоящая из трех отдельных обмоток фаз, оси которых сдвинуты в пространстве относительно друг друга на угол 120°. Обмотки фаз соединяются между собой звездой или треугольником, в зависимости от значения подводимого напряжения.
|
|
|
При подаче к трехфазной обмотке статора асинхронного двигателя трехфазного напряжения в каждой его фазе будет создаваться магнитный поток, изменяющийся с частотой питающей сети. При этом потоки отдельных фаз оказываются сдвинутыми относительно друг друга на угол 120° как во времени, так и в пространстве.
Возникаемый при этом результирующий магнитный поток оказывается вращающимся. Частота вращения магнитного поля (синхронная частота вращения) находится в строгой зависимости от частоты f1 подводимого напряжения и числа пар полюсов р двигателя:
n1 = 60f1/р.
Асинхронный электродвигатель характеризуется номинальными данными на которые он рассчитан. Основные технические данные двигателя указываются в соответствующих каталогах, а также в паспортах, выполненных в виде специальных табличек, на корпусах двигателей.
Одним из важнейших показателей, характеризующих работу асинхронного двигателя, является скольжение ротора, под которым понимается отношение:
где n2 – частота вращения ротора электродвигателя, об/мин;
n1 – синхронная частота вращения.
Алгоритм действий:
1. Ознакомиться с устройством трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором и отметить, особенность его конструкции. Записать тип и номинальные данные исследуемого электродвигателя:
Тип электродвигателя 4АМА71АЧУЗ
Номинальное напряжение (U1ном), В 3x220/380
Номинальная мощность (P2ном), кВт 0, 55
Номинальный ток (I1ном), А 2, 9/1, 7
Номинальная частота напряжения питания (f1ном), Гц 50
|
|
|
Номинальная частота вращения ротора (n2 ном), об/мин 1370
Номинальный КПД (η ном), % 70. 5
Номинальный коэффициент мощности (cosφ 1ном) 0, 70
2. Собрать электрическую цепь (рисунок 2 а) для снятия рабочих и механической характеристик исследуемого электродвигателя. Сборку этой цепи проводят соединителями в соответствии с монтажной схемой рисунок 2 б). Измерение линейного напряжения питания, линейного тока (U1, I1) и потребляемой активной мощности (P1) электродвигателя проводить измерительными приборами: вольтметром с пределом измерения 250 В, амперметром с пределом измерения 7, 5 А и трехфазным ваттметром.
а) б)
Рисунок 2 – Электрические схемы
3. Провести пуск асинхронного электродвигателя нажатием кнопки «Включение».
4. Снять рабочие и механическую характеристики электродвигателя, т. е. I1(P2), P1(P2), M(P2), cosφ 1(P2), η (P2), s(P2), n2(M) при U1=const.
Для этого:
а) изменять нагрузку на валу асинхронного электродвигателя от режима холостого хода до режима, при котором мощность на валу Р2= (1, 2... 1, 5)Р2ном. Изменение нагрузки на валу исследуемого электродвигателя проводится изменением тока в цепи обмотки электромагнитного тормоза, соединенного с валом асинхронного электродвигателя, ручкой регулятора «Момент нагрузки» на панели «Нагрузочные устройства» стенда;
б) в указанном диапазоне изменения нагрузки провести шесть-семь измерений, записать показания измерительных приборов в таблице 1. Одно из измерений должно соответствовать номинальному режиму работы
в) после окончания опыта нагрузки отключить электродвигатель от сети, нажав кнопку «Откл» на нагрузочной панели стенда.
5. Обработка результатов измерений:
По измеренным значениям п. 5 вычислить (см. таблицу 1):
а) мощность на валу асинхронного электродвигателя, кВт
Р2 = M·n2/9550,
где М – электромагнитный момент, Н·м (1кГ·м=9, 81 Н·м);
n2 – частота вращения, об/мин;
б) скольжение ротора асинхронного электродвигателя
s = (n1-n2)/n1,
где n1 – частота вращения магнитного поля статора, об/мин;
в) коэффициент мощности электродвигателя
|
|
|
cosφ 1=P1/ 
·U1I1,
где Р1 – активная мощность, потребляемая электродвигателем, Вт;
г) КПД электродвигателя
η =P2/P1.
6. По измеренным и вычисленным значениям в единой системе координат построить рабочие характеристики, а в другой координатной системе – механическую характеристику асинхронного электродвигателя.
Таблица 1 – Результаты измерений
| № п/п | измерить | вычислить | |||||||
| U1, В | I1, А | P1, кВт | M, Н·м | N2, об/мин | P2, кВт | s | cosφ 1 | η | |
7. Письменно ответит на контрольные вопросы.
|
|
|
