Лабораторная работа 5. Исследование трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором

1. Цель работы: изучить особенности механических характе­ристик асинхронного двигателя с фазным ротором в двигательном и генераторном режимах.

Адание

2.1. к самостоятельной работе:

- изучить особенности конструкции, схемы включения, достоинства и недостатки асинхронных двигателей с фазным ротором [3,5,10];

- изучить методику построения механических характеристик в двигательном и генераторном (рекуперативное торможение» режимах [5,7,11,13];

- вычертить принципиальную схему (рис. 5.4);

- используя рис. 5.4. и 5.5 составить монтажную схему;

- вычертить табл. 5.1. и 5.2;

- подготовить устные ответы на контрольные вопросы.

2.2. к работе в лаборатории:

- записать паспортные данные двигателя в таблицу 5.1;

- собрать монтажную схему, произвести испытания в соответствии с указаниями к выполнению работы. Результаты записать в таблицу 5.2;

- построить механические характеристики;

- сделать выводы по результатам исследования.

 

Общие сведения.

Выполняя лабораторные работы 2 и 3 мы установили, что наибо­лее распространенные в сельскохозяйственных электроприводах трех­фазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором облада­ют относительно небольшим пусковым моментом при 5...8 кратном пусковом токе. Это не позволяет использовать двигатели большой мощности, соизмеримой с мощностью источника электроснабжения, особенно для привода машин с тяжелым пуском. Трехфазный асин­хронный двигатель с фазным ротором имеет на роторе трехфазную об­мотку, соединенную звездой. К началам ее фаз через контактные кольца и щетки подключается пусковой или пуско - регулировочный реостат Rx (рис.5.1).

Рис. 5.1. Схема включения трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором: ХА1...ХАЗ - контактные кольца и щетки; Rx - пуско-регулировочный реостат

Двигатель включают в сеть при введенном сопротивлении пуско­вого реостата. Величина сопротивления Rx выбирается такой, чтобы снизить пусковой ток до I_П=(1.5... 1.75) I_H и получить пусковой момент М_П, близкий к максимальному М_mах. По мере разгона двигателя со­противление реостата уменьшают, до полного вывода его в конце пус­ка. Обмотка ротора превращается в короткозамкнутую и при загрузке двигателя получается механическая характеристика 1, аналогичная асинхронному двигателю с короткозамкнутым ротором (рис.5.2). Она называется естественной.

 

Если же при работе двигателя изменять сопротивление Rx (для это­го реостат должен быть рассчитан на продолжительный режим работы, иметь достаточное охлаждение и он называется пуско - регулировоч­ным), можно получить ряд искусственных механических характеристик (рис.5.2).

Рис. 5.2. Механические характеристики трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором в двигательном (1,2,3) и генераторном (4,5,6) режимах: 1,4 - естественная; 2,3,5,6 - искусственные

Сравнивая частоту вращения ротора при различных значениях Rx и постоянной нагрузке на валу (например, равной Мн), видим, что она изменяется на величину Dn₂ Следовательно, с помощью реостата мож­но регулировать частоту вращения двигателя.

Двигатель с фазным ротором может работать в тех же тормозных режимах, что и двигатель с короткозамкнутым ротором. На станциях технического сервиса и предприятиях по ремонту автомобилей и трак­торов используются обкаточно - тормозные стенды для двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

На стенде установлен двигатель с фазным ротором (рис.5.3). Его статор 5 опирается на две стойки 6 с подшипниками и связан с весовым механизмом для изменения момента. В цепь ротора включен жидкост­ный трехфазный реостат 1, у которого сопротивлением обладает элек­тролит (обычно 3% раствор каустической соды). Величина сопротивле­ния регулируется за счет изменения площади погружения в электролит подвижных электродов.

В режиме холодной обкатки ДВС асинхронная машина работает в режиме двигателя. С помощью реостата постепенно увеличивают час­тоту вращения ДВС.

В режиме горячей обкатки заводят ДВС и увеличивая подачу топ­лива устанавливают частоту вращения ротора n₂>n₁. Асинхронная ма­шина переходит в режим рекуперативного торможения, отдавая в сеть активную мощность, и создает за счет этого тормозной момент. Вели­чину момента можно регулировать как изменением n₂, так и с помощью реостата, переходя на различные механические характеристики 4,5,6 (рис.5.2). В продолжительном режиме тормозной момент должен быть таким, при котором ток статора не превышает номинальную величину.

Рис. 5.3. Схема устройства обкаточно - тормозного стенда ДВС: 1 - реостат; 2 - контактные кольца и щетки; 3 - шкала нагрузки; 4 - указатель нагрузки; 5 - асинхронная машина; 6 - стойки подвески статора; 7 - двигатель внутреннего сгорания