двигуніа з фазним ротором

Лабораторна робота № 2

Дослідження механічних характеристик асинхронного

двигуніа з фазним ротором

1. Мета роботи

Освоєння методів вмикання асинхронного двигуна з фазним ротором та одержання його реальних характеристик у різних режимах.

2. Програма роботи

· Ознайомитися з лабораторною установкою та порядком виконання експериментів.

· Виконати процедуру підготовки установки до запуску.

· Виконати пуск випробувальної машини у режим природної характеристики.

· Регулюванням навантажувальної машини одержати дані природної характеристики у режимах рушійному, ідеального холостого ходу та рекуперативного гальмування.

· Одержати дані штучних характеристик у різних режимах.

· Встановити режим динамічного гальмування випробувальної машини.

· Регулюванням навантажувальної машини одержати дані характеристик динамічного гальмування.

·

3. Опис лабораторної установки

Електричну схему лабораторної установки наведено на рис. 2.1.

Лабораторна установка складається із трьох електричних машин: випробувальної (ИМ), навантажувальної (НМ) та допоміжної (ТГ). Вали машин з’єднані механічно і утворюють єдиний агрегат. Частота обертання вимірюється допоміжною мікромашиною ТГ та показуючи приладом n.

Випробувальна машина ИМ - асинхронний двигун із фазовим ротором. Двигун має трифазну обмотку на статорі (зовнішнє коло схеми) та трифазну обмотку на роторі (внутрішнє коло схеми). Статорні обмотки можуть вмикатися до мережі змінного струму ~ 220В за допомогою вимикача В1 або до мережі постійного струму = 220В вимикачем В2. Режим вмикання обирається перемикачем П1, що має відповідні положення “ ДВ ” (~ 220В) та “ ДТ ” (= 220В). Вмикання статору до мережі постійного струму встановлює особливий режим динамічного гальмування.

Конкретні характеристики ИМ залежать також від опору роторних контурів, що регулюється перемикачем П3 та контакторами К1, К2, К3, К4. Перемикач П3 має п’ять фіксованих положень, помічених вертикальними пунктирними лініями із цифрами 0, 1, 2, 3, 4. У положеннях, що помічено крапками на вертикальних пунктирах, одержують живлення котушки різних контакторів К1 - К4. Відповідні контактори вмикаються і однойменними контактами змінюють опір роторних резисторів у роторі ИМ. Збільшення номерів положень П3 зменшує опір роторного резистора. Під час пуску додаткові роторні резистори найбільші (П3 - у положенні 0). Природна характеристика ИМ має нульовий додатковий опір (П3 - у положенні 4, живлення від мережі змінного струму). Усі інші характеристики - штучні.

Амперметр змінного струму А2 дозволяє вимірювати струм роторного контуру. Амперметр постійного струму А1 дозволяє визначити режим ідеального холостого ходу. Амперметр постійного струму А3 контролює рівень струму статора у режимі динамічного гальмування.

Увага! Вмикання ИМ до мережі змінного струму припустимо тільки за умови найбільшого роторного опору (перемикач П3 - у положенні 0).

Навантажувальна машина НМ імітує зовнішнє навантаження, дозволяючи змінювати частоту обертання вала ИМ під час дослідження характеристик. Це - машина постійного струму, що має два контури із обмотками якоря (коло на схемі) та збудження (ОВНМ). Якірна обмотка вмикається до мережі живлення вимикачем В2 та перемикачем П2, що дозволяє вмикати НМ протилежно (ВСТР) або згідно (СОГЛ) до напрямку обертання ИМ. Струм обмотки збудження регулюється змінним резистором Rов та контролюється амперметром А4.

Момент навантажувальної машини регулюється ступінчасто опором додаткового резистора у якірному контурі (вимикачами В4, В5, В6, В7, В8) або плавно зміною струму збудження (резистором Rов). Додатковий опір якірного контуру розподілено на 52, 5 умовні частки. Вимикач В4 може закорочувати 2,5, В5 - 5, В6 - 10, В7 - 20, В8 - 15 таких часток. Комбінації положень вимикачів створюють 21 ступінь опору резистора.

Рис. 2.1. Електрична схема лабораторної установки

Рис. 1.2. Приблизні графіки характеристик ИМ

3. Теоретична частина

Рівняння механічної характеристики асинхронного двигуна має вигляд

,

де - поточні значення електромагнітного моменту та ковзання ротора; - критичні значення електромагнітного моменту та ковзання ротора.

Ковзання - це відносна частота обертання ротора

,

де - частота обертання магнітного поля статорних обмоток, об/хв; - поточна частота обертання ротору двигуна, об/хв.

В умовах лабораторного стенду , що дозволяє знехтувати складовою знаменника у порівнянні з та спростити формулу механічної характеристики:

Метод дослідження механічної характеристики полягає у одержанні різних частот обертання досліджуємого двигуна ИМ за рахунок змін зовнішнього навантаження машиною НМ з одночасним фіксуванням та в усталених режимах.

Частота обертання має розмірність “ об / хв ” і вимірюється приладом “n”.

Електромагнітний момент двигуна розраховується за значеннями струму ротора , що вимірюється амперметром

.

Коефіцієнт пропорційності вважається константою і розраховується за номінальними даними ИМ

,

де - номінальний момент двигуна, Нм; - номінальна потужність двигуна, кВт; - номінальна частота обертання ротора, об / хв; - номінальний струм роторних обмоток, А.

5. Порядок виконання роботи

5.1. Підготувати стенд до запуску. Для цього: перемикач П3 установити у положення “ 0 ”, вимикачі В4, В5, В6, В7, В8 вимкнути, встановити найбільше значення струму збудження НМ (ввімкнути живлення стенду постійною напругою вимикачем В2, встановити найбільше значення струму за показами А4, вимкнути В2).

5.2. Запустити ИМ. Встановити перемикач П1 у положення “ ДВ ”, а потім увімкнути В1.

5.3. Встановити природну характеристику ИМ. Перемикач П3 повільно перевести у положення “ 4 ”.

5.4. Одержати дані рушійного режиму. Перемикач П2 встановити у положення “ ВСТР ” і увімкнути НМ до мережі живлення вимикачем В2. Буде одержана пара значень . Інші 3..4 пари значень одержують регулюванням додаткового опору якірного контуру НМ вимикачами В4, В5, В6, В7, В8 із ступенями зміни частоти обертання ³ 50 об/хв.

УВАГА! Струм ротору ИМ не повинен перевищувати 15А.

Після одержання даних вимкнути В2, В4, В5, В6, В7, В8.

5.5. Одержати дані режиму рекуперативного гальмування та режиму ідеального холостого ходу. Перемикач П2 встановити у положення “ СОГЛ ”. Збільшувати частоту обертання агрегату спочатку зменшенням до нуля додаткового опору якірного контуру НМ вимикачами В4, В5, В6, В7, В8, а потім зменшенням струму обмотки збудження НМ за допомогою Rов. У режимі ідеального холостого ходу = (1000 об/хв) струм ротора дорівнює нулю ( =0 за показами А1). У режимі рекуперативного гальмування > , а значення струму роторного контуру за показами А2 враховуються із знаком мінус.

Після одержання даних вимкнути В2, В4, В5, В6, В7, В8.

5.6. Установити штучну характеристику 1 переведенням П3 у положення “ 3 ”.

5.7. Одержатидані характеристики за п.п. 5.4. та 5.5.

5.8. Встановити штучну характеристику 2 переведенням П3 у положення “ 2 ”.

5.9. Одержатидані характеристики за п.п. 5.4. та 5.5.

5.10. Установити штучну характеристику 3 переведенням П3 у положення “ 0 ”.

5.11. Одержати дані режиму гальмування противмиканням. Перемикач П2 установити у положення “ ВСТР ”. Увімкнути В2 і регулюванням опору додаткового резистора якірного контуру вимикачами В4, В5, В6, В7, В8 встановити режим короткого замикання =0. За показанням А2 зафіксувати значення . Подальшим зменшенням опору якірного контуру встановити режим обертання агрегату у зворотному напрямку ( < 0). Фіксується 3..4 пари значень - n, .

5.12. Установити характеристику 4 динамічного гальмування. Вимкнути ИМ із мережі живлення змінною напругою вимикачем В1. Підготувати ввімкнення ИМ до мережі постійного струму переведенням П1 у положення “ ДТ”. Встановити П3 у положення номер 1.

5.13. Одержати дані характеристики 4. Установити перемикач П2 у положення “ СОГЛ ”. Увімкнути НМ до мережі живлення вимикачем В2 і регулюванням опору додаткового резистора вимикачами В4, В5, В6, В7, В8 одержати різні сталі значення n. Значення струму ротора фіксуються із знаком мінус (- ). Після одержання даних вимкнути В2, В4, В5, В6, В7, В8.

5.14. Установити характеристику 5 динамічного гальмування. Перевести П1 у положення 2.

5.15. Одержати дані характеристики 5 за методом п.5.13.

5.16. Вимкнути установку із мереж живлення вимикачами В1 та В2.

6. Нотування та обробка результатів

Результати випробувань та розрахунків нотують у таблицю такої форми:

Характе-	Параметри	Режими
ристика	Гальмовий	Ід. хх	Рушійний
Природна (шт. 1,2,…)	n,об/хв
І 2 ,А
М, Нм

7. Зміст звіту

· Назва, мета і програма роботи.

· Електрична схема лабораторної установки (рис.2.1).

· Таблиці результатів випробувань і розрахунків.

· Необхідний теоретичний матеріал до розрахунків.

· Графіки механічних характеристик з позначками результатів випробувань. Приблизний вигляд наведено на рис. 2.2.

8. Контрольні запитання

Яка характеристика двигуна називається механічною? Яка характеристика називається природною? Яку характеристику двигуна вважають штучною? Що таке ковзання асинхронного двигуна? Як запустити випробувальну машину лабораторного стенда? Як підключити навантажувальну машину? Як і для чого регулювати навантаження випробувальною машиною? Як встановити природну характеристику ИМ? Як встановити характеристику “ шт.1 ”? Як встановити характеристику “ шт.2 ”? Як встановити режим випробувань на характеристиці “ шт.3 ”? Що таке рушійний режим? Що таке режим гальмування противмиканням? Що таке режим динамічного гальмування? Як підготувати лабораторну установку до випробувань у режимі динамічного гальмування? Чим характеристика “ шт.3 ” відрізняється від характеристики “ шт.4 ”? Що таке режим ідеального холостого ходу? Як одержати режим ідеального холостого ходу випробувальної машини в умовах лабораторної установки? Що таке режим короткого замикання електричної машини? Як одержати режим короткого замикання ИМ? Як змінити частоту обертання валу асинхронного двигуна у режимі гальмування із рекуперацією енергії у мережу живлення? Як розрахувати момент двигуна в умовах лабораторної роботи?