Указания к выполнению работы

Российской федерации

ФГОУ ВПО

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

____________________________________________________________

В.И.ЧЕРНЯКОВ

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

ПО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЮ ПРЕДПРИЯТИЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА И ТЕХНИЧЕСКОГО СЕРВИСА

 

 

 

ОМСК 2004

 

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

Российской федерации

ФГОУ ВПО

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

____________________________________________________________

В.И.ЧЕРНЯКОВ

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

ПО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЮ ПРЕДПРИЯТИЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА И ТЕХНИЧЕСКОГО СЕРВИСА

 

2-е издание переработанное и дополненное

 

Рекомендовано ученым советом факультета технического сервиса в АПК в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по специальностям «Механизация сельского хозяйства» и «Технология обслуживания и ремонта машин в АПК»

 

 

ОМСК 2004

 

УДК 631.371:621.313(076.5)

 

Ч49

Черняков В.И. Практикум по электрооборудованию предприятий сельскохозяйственного производства и технического сервиса: Учеб. пособие. 2–е изд., перераб. доп. / Изд-во ОмГАУ. Омск, -2004- 168 с.

Пособие содержит общие методические рекомендации и материалы для выполнения лабораторных занятий по электрическим машинам, элек­троприводу и электрооборудованию предприятий сельскохозяйственного производства и технического сервиса. Рассмотрена аппаратура управления и защиты электрооборудования, устройство, принцип действия, схемы управления и основы эксплуатации сельскохозяйственных электроустано­вок.

Предназначено для студентов аграрных вузов, обучающихся по специальностям 311300 -Механизация сельского хозяйства и 311900 - Технология обслуживания и ремонта машин в АПК.

Ил. 83, табл. 27, список лит.- 15 назв.

 

Рецензенты: зав. отделом механизации сельского хозяйства СибНИИСХ, канд. техн. наук А.А. Кем;

зав. кафедрой, докт. техн. наук, проф. В.Н. Горюнов.

 

© Черняков В. И., 2004-03-30

© Омский

государственный аграрный университет, 2004

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие.

Общие методические рекомендации и порядок выполнения лабо­раторных работ,

Введение.

Техника безопасности при проведении лабораторных работ.

Лабораторная работа I. Подготовка электродвигателя к пуску. Лабораторная работа 2. Пуск трехфазного асинхронного двига­теля с короткозамкнутым ротором.

Лабораторная работа 3. Исследование работы трехфазного асин­хронного двигателя с короткозамкнутым ротором под нагрузкой. Лабораторная работа 4. Торможение трехфазного асинхронно­го двигателя с короткозамкнутым ротором. Лабораторная работа 5. Исследование трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором.

Лабораторная работа 6. Исследование двигателя постоянного тока.

Лабораторная работа 7. Изучение аппаратуры неавтоматическо­го управления и защиты электроустановок.

Лабораторная работа 8. Исследование нереверсивного магнитно­го пускателя.

Лабораторная работа 9. Испытание теплового реле. Лабораторная работа 10. Исследование аппаратов защиты элек­тродвигателя от перегрева изоляции и обрыва фазы. Лабораторная работа 11. Исследование реверсивных магнитных пускателей.

Лабораторная работа 12.Исследование схемы управления элек­тродвигателями поточной линии.

Лабораторная работа 13. Исследование схемы управления навоз­ным транспортером ТСН-ЗБ.

Лабораторная работа 14. Исследование способов повышения коэффициента мощности электроустановок. Лабораторная работа 15. Изучение и исследование электрических нагревателей.

Лабораторная работа 16. Исследование электрокалориферной установки.

Лабораторная работа 17. Изучение электрических источников ви­димого, ультрафиолетового и инфракрасного излучения. Лабораторная работа 18. Изучение устройств управления свето­вым режимом в птичнике.

Лабораторная работа 19. Изучение аппаратуры электрической изгороди.

Заключение.

Литература.

Предметный указатель

 

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

Прогресс современного механизированного сельскохо-зяйственно­го производства не возможен без широкого применения электрообо­рудования и средств автоматизации. Электрифицированные установки, механизмы и машины используются на станциях технического сервиса и ремонтных предприятиях.

Государственный образовательный стандарт по направлению подготовки дипломированных специалистов «Агроинженерия» предусматривает изучение студентами дисциплины "Электрические машины и электропривод" для специальности 311900 –Технология обслуживания и ремонта машин в АПК, а для специальности 311300 - Механизация сельского хозяйства – дисциплины "Электропривод и электрооборудование". Лабораторный практикум играет важную роль при изучении обеих этих дисциплин.

Предлагаемое учебное пособие предназначено для подготовки ин­женеров по указанным специальностям. Оно может быть использовано при выполнении лабораторных работ по дисциплинам «Электрические машины и аппараты» и «Применение электрической энергии в сельском хозяйстве» студентами специализации 311305 – эксплуатация электромеханических установок.

Для успешного усвоения теоретической части лабораторных работ студентами должны быть изучены дисциплины: математика, физика, теоретическая механика, инженерная графика, теория механизмов и машин, детали машин и подъемно-транспортные машины, электротех­ника, теплотехника, автоматика, гидравлика, механизация и технология животноводства, сельскохозяйственные машины, основы научных ис­следований.

Знания, полученные при выполнении лабораторных работ по элек­трооборудованию будут использованы при изучении специальных дис­циплин: эксплуатация, ремонт машин, без­опасность жизнедеятельности.

Основная цель учебного пособия состоит в формировании знаний и практических навыков по использованию современного электрообо­рудования. В процессе выполнения лабораторных работ студенты са­мостоятельно изучают устройство, принцип действия, основные харак­теристики электрооборудования, использующегося на предприятиях аг­ропромышленного профиля. Они осваивают правила выбора, наладки и безопасной эксплуатации электрооборудования, приобретают навы­ки в постановке эксперимента, учатся ориентироваться в электрических схемах.

Учебное пособие подготовлено на основе многолетнего опыта проведения лабораторных занятий по электрическим машинам, элек­троприводу и электрооборудованию на кафедре электротехники и элек­трификации сельского хозяйства ОмГАУ. Учтен опыт родственных ка­федр других вузов.

 

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Учебное пособие составлено применительно к лабораториям "Электрические машины и электропривод" и "Применение электри­ческой энергии в сельском хозяйстве", каждая из которых рассчитана на одну учебную группу. Оно содержит 19 лабораторных работ, разде­ленных на три цикла. В первом цикле (работы 1...6) студенты изучают порядок подготовки к пуску и особенности пуска электродвигателей, исследуют их механические характеристики в рабочем и тормозном ре­жимах. Второй цикл (работы 7...12) посвящен изучению и испытанию аппаратуры управления и защиты электроустановок. Третий цикл объ­единяет работы (13... 19) по применению электрической энергии в сельс­ком хозяйстве.

Лабораторные работы выполняются на специализированных стен­дах, оснащенных серийным электрооборудованием, применяемым в сельском хозяйстве. Это облегчает комплектование лаборатории и зна­комит студентов с производственными установками. Для выполнения лабораторных работ группа делится на звенья из трех-пяти человек. Каждому звену заранее сообщается очередность выполнения работ.

Методические указания к каждой лабораторной работе состоят из следующих разделов:

1. цель работы;

2. задание:

2.1. к самостоятельной работе;

2.2. к работе в лаборатории;

3. общие сведения;

4. описание лабораторной установки;

5. указания к выполнению работы;

Каждая лабораторная работа должна быть оформлена в виде отче­та в соответствии с пунктами задания. В отчете указывается название и цель работы, необходимые по заданию описания, паспортные данные оборудования, таблицы результатов наблюдений, расчеты, векторные диаграммы, графики и выводы. Электрические схемы и графики вычер­чиваются с помощью чертежных инструментов. Монтажные электриче­ские схемы студент должен составить в тех случаях, когда это указано в задании. Если монтажная схема приведена в работе, вычерчивать ее не нужно.

При самостоятельной подготовке к лабораторной работе студент должен изучить материал, приведенный в разделе 3 и провести само­контроль по вопросам, имеющимся в конце лабораторной работы. Для более глубокого изучения материала рекомендуется воспользоваться литературой, указанной в пункте 2.1 задания, неясные моменты уточ­нить во время занятия в лаборатории.

Для облегчения поиска информации по интересующему вопросу используйте предметный указатель, помещенный в конце книги.

В начале занятия преподаватель проверяет готовность студента к выполнению работы, после чего нужно внимательно изучить оборудо­вание лабораторной установки, записать его паспортные данные и со­брать монтажную схему. Подготовить лабораторную установку к включению, установив в необходимое положение рукоятки аппаратов управления (реостатов, автотрансформаторов, переключателей и т.п.).

Экспериментальные исследования проводятся под наблюдением преподавателя в соответствии с разделом 5. Результаты измерений нуж­но показать преподавателю и при необходимости повторить экспери­мент. С разрешения преподавателя разобрать схему, предварительно убедившись, что она отключена.

Защита отчета производится каждым студентом индивидуально по карточкам программированного контроля и собеседованием.

 

ВВЕДЕНИЕ

В современных условиях в сельском хозяйстве значительно расши­рилась область применения технологических установок, использующих электрооборудование. Все большее распространение получают уста­новки для хранения и переработки сельхозпродукции, технического об­служивания и ремонта техники.

Электрическая энергия используется для привода машин и меха­низмов, электроосвещения и облучения, электронагрева и охлаждения, в специальных электротехнологиях. Последние включают в себя приме­нение электрических и магнитных полей, электрических импульсов и разрядов, ультразвука для выполнения технологических процессов.

Электропривод является наиболее распространенным видом при­вода самых разнообразных машин и механизмов в сельскохозяйствен­ном производстве. Основные его достоинства: большой диапазон мощ­ностей и угловых скоростей вращения, возможность регулирования уг­ловой скорости вращения, высокий КПД, отсутствие загрязнения окружающей среды, малый уровень шума, легкость автоматизации и простота эксплуатации.

Электроприводом называется электромеханическая система, состоящая из электродвигательного, преобразовательного, передаточного и управляющего устройств, предназначенная для приведения в движе­ние исполнительных органов рабочей машины или управления этим движением.

В сельскохозяйственных приводах преимущественно используются электродвигатели переменного тока (однофазные и трехфазные асин­хронные, однофазные коллекторные) и постоянного тока. Преобразовательным устройством может служить понижающий трансформатор, выпрямитель, преобразователь напряжения и частоты. Управляющее устройство выполняет функции управления процессом преобразования электрической энергии в механическую: включение и выключение элек­тродвигателя, реверсирование, регулирование частоты вращения, за­щита от аварийных режимов работы. Передаточное устройство служит для передачи движения от электродвигателя к рабочей машине посред­ством муфты, редуктора, ременной, цепной или какой-либо иной пере­дачи.

В учебном пособии значительное место отведено изучению элек­тромеханических свойств наиболее распространенных типов электро­двигателей, аппаратов управления и защиты электроустановок, прин­ципов и схем управления электроприводами.

Установки электрического освещения и облучения преобразуют электрическую энергию в энергию оптического излучения (видимого, ультрафиолетового, инфракрасного, лазерного). Они широко исполь­зуются для искусственного освещения помещений и территорий, а так­же для облучения биологических и других объектов с целью интенсифи­кации производственных операций и технологических процессов. Наи­более распространенное осветительное и облучающее электрооборудо­вание изучается в данном пособии.

Электронагревательные и холодильные установки также получили широкое применение в сельскохозяйственном производстве. Системы электротеплоснабжения по сравнению с огневыми установками позво­ляют автоматически поддерживать тепловой режим, не загрязняют окружающую среду топливом и продуктами сгорания, надежны и менее пожароопасны.

В пособии рассмотрены наиболее распространенные типы элек­тронагревательных установок сельскохозяйственного назначения.

Условия эксплуатации электрооборудования в сельском хозяйстве осложняются сравнительно небольшой мощностью источников и низ­кой надежностью электроснабжения. При пуске асинхронных электро­двигателей, мощность которых соизмерима с мощностью трансформа­торной подстанции, наблюдается значительное снижение напряжения. Это отрицательно сказывается на пуске двигателя и работе ранее вклю­ченных потребителей. Нередко наблюдается обрыв фазы, несимметрия напряжений, что может привести к выходу электрооборудования из строя.

Ряд сельскохозяйственных помещений отличается высоким содер­жанием химически активных веществ в сочетании с высокой влаж­ностью окружающей среды (животноводческие помещения), запылен­ностью (мельницы, зернотока, деревообделочные мастерские). Элек­тродвигатели часто работают на открытом воздухе, подвергаясь непосредственному воздействию окружающей среды. При таких тяжелых условиях эксплуатации и малом числе часов работы в сутки сопроти­вление изоляции электрооборудования снижается. Поэтому электро­оборудование должно выбираться с учетом условий окружающей сре­ды.

Изучая электрооборудование в лабораториях, обратите внимание на то, что его изготавливают в пяти климатических исполнениях и мар­кируют следующим образом: У - для районов с умеренным климатом (температура окружающей среды в пределах -45...+45°С); УХЛ - для районов с умеренным и холодным климатом; Т - для районов с тропи­ческим климатом; М - для районов с умеренно-холодным морским кли­матом; ОМ - для районов как с умеренно-холодным, так и жарким мор­ским климатом.

В зависимости от места установки выделяют пять категорий раз­мещения электрооборудования: 1 - на открытом воздухе; 2 - под наве­сом или в открытых помещениях; 3 - в закрытых помещениях без ис­кусственного микроклимата; 4 - в помещениях с искусственным микро­климатом; 5 - для помещений с повышенной влажностью.

Все электротехнические изделия, в том числе и электродвигатели, классифицируют по степени защиты от соприкосновения с токоведущими и движущимися частями и от попадания внутрь оболочек изделия посторонних предметов и воды.

Для обозначения степени защиты изделия используют две латин­ские буквы IP и следующие за ними две цифры.

Первая цифра от 0 до 6 означает степень защиты персонала от со­прикосновения с токоведущими и движущимися частями электрообо­рудования и попадания внутрь посторонних тел: 0-защита отсутствует;

1...4 - защита от твердых тел соответственно размером 50; 12; 2,5 и 1мм; 5 - защита от пыли; 6 - пыленепроницаемость.

Вторая цифра от 0 до 8 означает степень защиты электро-оборудо­вания от попадания воды: 0 - защита отсутствует; 1 и 2 - защита от ка­пель воды, падающих вертикально или под углом до 15 градусов; 3...6 -защита соответственно от дождя, брызг, водяных струй; 7 - защита от погружения в воду; 8 - защита при длительном погружении в воду.

В учебном пособии рассмотрены правила эксплуатации электро­оборудования, наиболее часто встречающиеся неисправности и ава­рийные режимы. Уделено внимание вопросам электробезопасности при эксплуатации электрооборудования.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

При выполнении лабораторных работ на оборудование рабочего места подается напряжение питания 220 В постоянного и переменного тока. Поэтому, согласно "Межотраслевым правилам по охране труда при экс­плуатации электроустановок", лабораторные стенды счи­таются действующими электроустановками. Для их эксплуатации необ­ходимо строго соблюдать следующие правила техники безопасности:

1. Лабораторную работу можно выполнять только на исправном оборудовании.

2. Запрещается работать в лаборатории одному.

3. Перед началом работы на стенде необходимо убедиться, что все выключатели стенда находятся в положении "Выключено", а вра­щающиеся части электрических машин ограждены.

4. Категорически запрещается включать выключатели распредели­тельного щита лаборатории.

5. При сборке электрических цепей особое внимание обращать на исправность изоляции соединительных проводов. Об обнаруженных неисправности сообщать лаборанту или преподавателю.

6. Включение стенда под напряжение можно выполнять только с разрешения преподавателя или лаборанта.

7. Не оставлять без надзора стенд, находящийся под напряжением.

8. На панели стенда, находящегося под напряжением, запрещается производить какие-либо переключения при помощи соединительных проводов и изменять положение монтажных проводов.

9. При обнаружении каких-либо повреждений или неисправностей электрического оборудования стенда, а также при появлении дыма, искрения или запаха перегретой изоляции необходимо немедленно обесточить стенд и сообщить об этом преподавателю или лаборанту.

10. В случае поражения человека электрическим током следует не­медленно освободить пострадавшего от действия электрического тока, для чего отключить выключатель стенда или отделить пострадавшего от токовелущих частей. При этом нельзя касаться оголенных участков те­ла пострадавшего человека.

Если пострадавший потерял сознание, но нормально дышит, уло­жить его, расстегнуть одежду, дать понюхать нашатырного спирта, рас­тереть тело. Если дыхание и пульс неровные или отсутствуют, следует немедленно делать пострадавшему искусственное дыхание и массаж сердца до прибытия врача.

Лабораторная работа 1. ПОДГОТОВКА ЭЛЕКТРО- ДВИГАТЕЛЯ К ПУСКУ

1. Цель работы: изучить правила подготовки электродвига­теля к пуску.

Задание

2.1. к самостоятельной работе:

- ознакомиться с устройством и принципом действия двигателей постоянного тока и асинхронных двигателей [3,5,10];

- изучить обозначения выводов обмоток трехфазного асинхронно­го двигателя с короткозамкнутым и фазным ротором и двигателей по­стоянного тока. Вычертить схемы рис. 1.1,1.2;

- вычертить схемы измерения сопротивления изоляции (рис. 1.3), определения выводов фаз (рис. 1.8), начал и концов фаз (рис. 1.5) трех­фазного асинхронного двигателя;

- подготовить устные ответы на контрольные вопросы.

2.2. к работе в лаборатории:

- проверить состояние механической и электрической части двигателя. Результаты измерений сопротивления изоляции записать в таблицу;

- определить начала и концы фаз двигателя;

- сделать вывод о возможности пуска двигателя.

 

Общие сведения.

Новый или длительное время не эксплуатировавшийся электродви­гатель до включения в сеть необходимо проверить. При осмотре меха­нической части обращают внимание на загрязнение поверхностей ста­тора и ротора; наличие трещин в корпусе, на местах крепления, шки­вах; состояние шпоночной канавки и шпонки; затяжку болтовых сое­динений; состояние подшипников и наличия в них смазки. В электро­двигателях используются тугоплавкие водостойкие сорта смазочных материалов. Ротор (якорь) должен свободно проворачиваться от руки. Осевое перемещение вала для подшипников качения недопустимо. В двигателе постоянного тока обращают внимание на состояние коллек­тора (грязь, износ, выступающие пластины миканита), плотность при­легания щеток и их подвижность в щеткодержателях.

Проверяя электрическую часть, устанавливают состояние контак­тов на клеммном щитке двигателя; надежность заземления корпуса; соот­ветствие аппаратов управления и защиты номинальному току двигате­ля; состояние обмоток и их изоляции. Потемневшие, подгоревшие кон­такты зачищают либо заменяют.

Обмотки электродвигателя проверяют на отсутствие обрыва, за­мыкания между обмотками или на корпус, измеряют величину сопро­тивления изоляции. Для проверки на обрыв можно использовать вольтметр или контрольную лампу, включенную последовательно с об­моткой. Если стрелка вольтметра отклоняется от нуля, а лампа горит, обрыва в обмотке нет (рис. 1.1 а). При отсутствии замыкания между об­мотками (рис. 1.1 б) или на корпус показание вольтметра равно нулю, а лампа не горит. По таким же схемам проверяют обмотки двигателей постоянного тока, обозначения выводов которых показано на рис.1.2.

Рис. 1.1. Обозначение выводов обмоток трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым (а) и фазным (б) ротором: С 1,С2,СЗ -начала фаз статора; С4,С5,Сб - концы фаз статора; Р1,Р2,РЗ - начала фаз ротора; QF-автоматический выключатель; HL - контрольная лампа; V - вольтметр.

 

Рис. 1.2. Обозначение выводов обмоток двигателей постоянного тока с параллельным (а), последовательным (б) и смешанным (в) воз­буждением: Я 1,Я2 - обмотка якоря; Ш1,Ш2 - параллельная обмотка возбуждения; С1,С2 - последовательная обмотка возбуждения.

Сопротивление изоляции обмотки измеряют с помощью мегаомметра (рис. 1.3). Величина сопротивления изоляции между любыми об­мотками и каждой из них относительно корпуса двигателя должна быть не менее 0.5 МОм (для обмоток фазного ротора не менее 0,2 МОм).

 

 

Рис. 1.3. Измерение сопротивления изоляции мегаомметром между обмотками (а) и обмотки от корпуса (б): Л - клемма "Линия", 3 -клемма "Земля".

С помощью мегаомметра можно так же проверить обмотки на об­рыв и замыкание.

Из курса электротехники известно, что обмотки трехфазного дви­гателя включаются в сеть по схеме звезда или треугольник в зависимос­ти от расчетного напряжения фаз и линейного напряжения сети.

Для правильного соединения фаз нужно знать их условные начала и концы. Между тем встречаются двигатели, у которых отсутствует маркировка выводов либо она неправильна.

В этом случае необходимо прежде всего определить выводы отно­сящиеся к каждой фазе, пользуясь мегаомметром, вольтметром или кон­трольной лампой (рис. 1.4).

 

Рис. 1.4. Схема для определения выводов фаз статора.

 

 

Провод 1 подключают к одному из выводов на клеммном щитке, а проводом 2 поочередно прикасаются к остальным выводам. Лампа HL загорится при подключении цепи к выводам одной фазы. Аналогично определяют выводы двух других фаз.

Определить начала и концы фаз можно методами трансформации или подбора.

Суть метода трансформации заключается в следующем: две фазы соединяют последовательно и включают в сеть переменного тока. Если оказались соединенными конец одной с началом другой фазы (например С4 и С2, рис.1.5а), протекающий ток создает в магнитопроводе статора магнитные потоки одного направления. Они складывают­ся и индуцируют в третьей фазе ЭДС, что обнаруживается по отклоне­нию стрелки вольтметра и загоранию лампочки HL, присоединенной к этой фазе.

 

 

Рис. 1.5. Схема для определения начал и концов фаз статора методом трансформации

 

Если же фазы соединены встречно (конец первой С4 с концом вто­рой С5, рис. 1.5б), то их магнитные потоки взаимно уничтожаются и ЭДС в третьей фазе не индуцируется.

Работа выполняется в следующем порядке: выводы одной фазы произвольно обозначают С 1 и С4. Соединяют вывод С4 с любым вы­водом второй фазы. К третьей фазе подключают контрольную лампу. Если при включении в сеть первых двух фаз лампа горит, то обознача­ем вывод, соединенный с С4, С2. Если лампа не горит, следует поменять выводы второй фазы и опыт повторить. Аналогично определяют нача­ло и конец третьей фазы, соединяя ее последовательно, например с пер­вой фазой.

Необходимо отметить, что опыт сопровождается возрастанием то­ка на 50...70% выше номинального и должен проводиться быстро (за несколько секунд). Не всегда лампа дает заметное свечение. Лучше в качестве индикатора использовать вольтметр.

При использовании метода подбора к выводам фаз прикрепляют бирки с обозначениями С1-С4, С2-С5, СЗ-С6. Затем выводы С4,С5,С6 соединяют вместе, а С1,С2,СЗ подключают к линейным проводам трех­фазной сети. Если двигатель легко запускается и работает нормально, то начала и концы выбраны правильно. В противном случае оставляют неизменными выводы первой фазы и поочередно меняют местами вы­воды второй и третьей фаз, добиваясь нормального пуска двигателя. После этого устанавливают бирки С5 и С6 на выводы фаз, соединен­ные с С4, а С 2 и СЗ - на выводы, включенные в сеть.

 

4. Описание лабораторной установки.

 

На лабораторном стенде установлены трехфазный асинхрон­ный двигатель с короткозамкнутым ротором с незамаркированными выводами фаз и двигатель постоянного тока смешанного возбуждения. Стенд укомплектован вольтметром, амперметром, мегаомметром и кон­трольной лампой (рис. 1.6).

Рис. 1.6. Устройство монтажной панели

Указания к выполнению работы

5.1. Ознакомьтесь с оборудованием и приборами на рабочем месте

5.2. Осмотрите механическую часть двигателя. Замечания запиши­те в отчет.

5.3. Проверьте электрическую часть двигателя. Результаты измере­ния сопротивления изоляции запишите в таблицу.

Таблица

Сопротивление изоляции Rиз, МОм
Между фазами	Фаза-корпус
С1-С2	С2-СЗ	СЗ-С4	С1	С2	СЗ

 

5.4. Используя мегаомметр, проверьте обмотки на обрыв. Выводы по результатам проверки запишите в отчет.

5.5. Определите начала и концы фаз двигателя, используя описан­ные методы.

5.6. Если по результатам проверки состояние двигателя позволяет включать его в сеть, соедините его обмотки в соответствии с паспорт­ными данными (линейное напряжение сети в лаборатории равно 220 В) и сделайте пробный пуск. Измерьте ток холостого хода. У асин­хронных двигателей он должен находиться в пределах (0.25...0.5) Iн.

 

 

Контрольные вопросы.

1. Как проверяют механическую часть двигателя перед пуском?

2. Как проверяют электрическую часть двигателя?

3. Как обозначаются выводы обмоток двигателей постоянного и переменного тока?

4. Как определить обрыв и короткое замыкание в обмотках двига­теля?

5. Как определить сопротивление изоляции обмоток двигателя и какова его допустимая величина?

6. Как определить начала и концы фаз трехфазного двигателя?

7. Покажите стандартное расположение выводов фаз на клеммном щитке трехфазного двигателя.

 

Лабораторная работа 2.ПУСК ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОН­НОГО ДВИГАТЕЛЯ С КОРОТКО-ЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ

1. Цель работы: изучить особенности прямого включения трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и способы снижения пускового тока.

Задание

2.1. к самостоятельной работе:

- изучить особенности прямого включения трехфазного асинхрон­ного двигателя с короткозамкнутым ротором и способы снижения его пускового тока [3,5,10,11, 13];

- описать принцип снижения пускового тока и порядок выбора схемы пуска;

- вычертить принципиальные схемы снижения пускового тока пе­реключением обмоток статора со звезды на треугольник (рис.2.3, 2.4);

- используя рис. 2.3 и 2.7 составить монтажную схему;

- вычертить табл. 2.1 и 2.2;

- подготовить устные ответы на контрольные вопросы.

2.2. к работе в лаборатории:

- записать паспортные данные двигателя в табл. 2.1 и определить схему соединения обмоток статора для работы при линейном напряже­нии сети лаборатории U_Л=220 В;

- собрать монтажную схему снижения пускового тока;

- провести испытания в соответствии с указаниями к выполнению работы;

- записать выводы по результатам экспериментов.

 

З. Общие сведения.

Данной лабораторной работой начинается цикл работ по изуче­нию особенностей пуска, работы под нагрузкой и тормозных режимов трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, который получил наибольшее распространение в сельскохозяйствен­ных электроприводах.

Известно, что при включении обмотки статора в трехфазную сеть в неподвижном роторе индуктируется максимальная электродвижущая сила Е₂. Эта ЭДС создает в короткозамкнутой обмотке ротора при но­минальном напряжении сети максимальный ток, который называют пусковым:

 

(2.1)

где s - скольжение ротора, s= (n₁-n₂) / n₁, (n₁ - частота вращения

магнитного поля статора, мин^-1; n₂ - частота вращения ротора, мин ^-1).

В момент включения n₂=0, значит s= 1;

R₂ - активное сопротивление обмотки ротора;

X₂ - индуктивное сопротивление обмотки неподвижного ротора.

Но так как обмотки ротора и статора представляют собой транс­форматор с замкнутой накоротко вторичной обмоткой, то статорная обмотка так же будет потреблять из сети большой пусковой ток, рав­ный:

I_1П=(5…8) I_Н, (2.2)

где I_Н - номинальный (паспортный) ток двигателя при работе с номинальной нагрузкой на валу.

В хозяйствах, где источники электроснабжения имеют небольшую мощность, большой пусковой ток крупных короткозамкнутых двигате­лей вызывает сильное снижение напряжения сети, что отрицательно сказывается на пуске этих двигателей и на работе других потребителей электрической энергии.

Ввиду того, что вращающий момент трехфазного асинхронного двигателя пропорционален квадрату напряжения сети

M=kU², (2.3)

где U - напряжение на фазе статора;

k - коэффициент пропорциональности,

его пусковой момент при снижении напряжения также уменьшает­ся, а время пуска двигателя увеличивается. Если сниженный пусковой момент двигателя окажется меньше величины момента трогания приво­димой им рабочей машины, то двигатель не сможет ее развернуть. В обоих случаях обмотка статора может перегреться большим пусковым током.

Кроме того, снижение напряжения в сети вызывает уменьшение светового потока ламп накаливания, отключение магнитных пускате­лей, остановку некоторых ранее включенных двигателей. Это может произойти в том случае, если развиваемый асинхронным двигателем максимальный вращающий момент, также пропорциональный квадра­ту напряжения сети, окажется меньше момента нагрузки рабочей ма­шины.

Учитывая отмеченные недостатки, пуск трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором прямым включением в сеть (рис.2.1) разрешается применять, если напряжение снижается не более чем на 20% номинального напряжения сети.

Рис. 2.1. Схема пуска трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором прямым включением в сеть

Если прямое включение двигателя вызывает снижение напряжения более чем на 20%, необходимо уменьшить пусковой ток. Это можно сделать исходя из выражения (2.1) или за счет искусственного увеличе­ния на период пуска активного сопротивления цепи ротора R₂ (возможно только у двигателей с фазным ротором путем введения в цепь ротора пускового реостата), или за счет уменьшения наводимой в обмотке ротора ЭДС Е₂. Для этого необходимо уменьшить величину вращающегося магнитного потока статора Ф путем снижения напряже­ния на обмотках статора, то есть пуском двигателя на пониженном на­пряжении.

У асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором пусковой ток можно снизить только за счет пуска на пониженном напряжении. Рассмотрим некоторые схемы снижения пускового тока.

Пуск трехфазного асинхронного короткозамкнутого двигателя переключением обмоток статора со звезды треугольник применяется для снижения пускового тока двигателей, которые, согласно паспорт­ным данным, должны работать в данной сети по схеме треугольник.

В этом случае обмотки статора перед пуском соединяются при по­мощи переключателя на звезду и двигатель включается в сеть. При та­ком включении на фазах статора будет действовать напряжение в раза меньше, чем при включении в эту же сеть по схеме треугольник (рис.2.2).

 

 

Рис.2.2. К пояснению принципа снижения пускового тока переключением обмотки статора с треугольника (а) на звезду (б)

 

Если обозначить сопротивление фазы двигателя через Z, то ток фазы при звезде

(2.4)

а при соединении треугольником

(2.5)