Краткая теория. Ознакомиться с работой трехфазного асинхронного двигателя на холостом ходу, под нагрузкой и в однофазном режиме при обрыве линейного провода

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №15.

ТРЕХФАЗНЫЙ АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ.

Цель работы.

Ознакомиться с работой трехфазного асинхронного двигателя на холостом ходу, под нагрузкой и в однофазном режиме при обрыве линейного провода.

Краткая теория.

В статоре асинхронного двигателя заложено три фазных обмотки. При подключении их к сети трехфазного тока возникает вращающееся магнитное поле статора, т.к. эти три обмотки сдвинуты друг относительно друга в пространстве, а токи в них за счет трехфазной сети сдвинуты по фазе (на 1/3 периода). В роторе двигателя также помещена обмотка. В простейшем виде ее можно аппроксимировать «беличьим колесом». У короткозамкнутого ротора она состоит из ряда стержней, параллельных оси вращения на расстоянии от нее примерно равном радиусу ротора.

Вращающееся магнитное поле статора индуцирует в обмотке ротора токи, стремящиеся своим магнитным действием препятствовать вращению магнитного поля статора. За счет этого эффекта появляется вращающий момент, стремящийся довести скорость вращения ротора n_рот до скорости вращения магнитного поля статора n_ст. Но скорость ротора у такого двигателя всегда отстает (асинхронный двигатель), т.е. имеет место скольжение

S=(n_ст - n_рот)/ n_ст

Скорость вращения магнитного поля статора зависит от частоты переменного тока f и числа пар полюсов р, образуемых каждой фазной обмоткой n_ст =60f/p. Т.к. число пар полюсов может быть только целым числом, то скорость вращения магнитного поля n_ст может иметь значения 3000; 1500; 1000; 750 и менее об/мин. Соответственно скорость вращения ротора для различающихся по соединению обмоток статора двигателей меньше за счет скольжения.

Основной характеристикой такого двигателя является механическая характеристика - зависимость скорости вращения ротора от момента сил нагрузки на его валу, т.е. n(М). Большой практический интерес также представляют рабочие характеристики - зависимости: потребляемой мощности Р₁ (Р₂); I(Р₂); КПД η(Р₂) и cosφ(Р₂) от мощности нагрузки двигателя.

При обрыве одного из линейных проводов возникает однофазный режим работы. Если до обрыва двигатель уже вращался, то он продолжает вращаться и в однофазном режиме, но развиваемый двигателем момент уменьшается. При необходимости питания такого двигателя от сети однофазного переменного тока два вывода его обмоток присоединяются к питающим проводам, а третий через конденсатор к одному из питающих проводов. Получается как бы питание от трехфазной сети со сдвигом напряжений по фазе на 90° и 270°.

3 . Объект и средства исследования.

Изучаемым объектом является серийный трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором мощностью 400 Вт, рассчитанный на напряжение 220/380 В, 50 Гц.

Для измерения параметров режима используются: вольтметр, амперметр и ваттметр переменного тока. Для измерения развиваемого двигателем момента на валу используется ручной тормоз с динамометром. Сила определяется по динамометру в кг. Радиус ее приложения - R=7 см. Для измерения скорости вращения на валу двигателя укреплен трехлопастный прерыватель луча света на фотоэлемент, подключенный к электронному счетчику. Число оборотов ротора двигателя в минуту определяется как

n_рот=60N/3t,

где N - количество импульсов (по табло на счетчике) за время t, которое устанавливается кнопочным переключателем. Рекомендуется для упрощения устанавливать t = l сек.