ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ПО ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ. Тема. Исследование трехфазного асинхронного двигателя методом непосредственной нагрузки. Специальность 15.02.07 Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям). Форма обучения: очная.


Депобразования и молодежи Югрыбюджетное учреждение профессионального образованияХанты-Мансийского автономного округа – Югры«Мегионский политехнический колледж»(БУ «Мегионский политехнический колледж»)
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ПО ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ.
Тема. Исследование трехфазного асинхронного двигателя методом непосредственной нагрузки.
Специальность 15.02.07 Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям).
Форма обучения: очная.
Мегион, 2016
АСИНХРОННЫЕ МАШИНЫ.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ПО ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ.
Тема. Исследование трехфазного асинхронного двигателя методом непосредственной нагрузки.
Цель работы. Изучить конструкцию трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, усвоить приемы опытной проверки обозначений выводов обмотки статора и экспериментального исследования асинхронного двигателя методом непосредственной нагрузки.
Программа работы.
Ознакомиться с конструкцией двигателя и устройством для его нагрузки; записать паспортные данные двигателя и данные измерительных приборов и регулировочных устройств.

Рис. 1.1. Схема включения трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Экспериментально проверить обозначение выводов обмотки статора.
Собрать схему по рис. 5.1 и после проверки ее преподавателем произвести пробный пуск и реверсирование двигателя.
Снять данные и построить рабочие характеристики двигателя.
Составить отчет и сделать заключение о проделанной работе.
Подготовка к работе.
Повторить теоретический материал [5]: принцип действия и устройство трехфазного асинхронного двигателя; понятие о скольжении; электромагнитный момент асинхронного двигателя; зависимость момента от скольжения; перегрузочная способность асинхронного двигателя; рабочие характеристики трехфазного асинхронного двигателя.
Подготовить в рабочей тетради таблицу для занесения результатов опыта и координатную сетку для построения рабочих характеристик.
Порядок выполнения работы.
Проверка выводов обмотки статора. Для правильного соединения обмотки статора в «звезду» или «треугольник» необходимо точно знать маркировку выводов обмотки статора. Это делают следующим образом. Сначала определяют выводы каждой фазной обмотки статора с помощью «сигнальной» лампы, включенной, как это показано на рис. 5.2, а. Прикоснувшись концом одного из проводов этой лампы какого-либо вывода обмотки статора, концом другого провода, подключенного к сети, касаются поочередно других выводов обмотки. При прикосновении к одному из выводов лампа загорается. Это свидетельствует о том, что пара выводов, которых касаются в данный момент концы проводов, принадлежит одной фазной обмотке. Эту пару выводов отмечают и переходят к отысканию выводов второй, а потом и третьей фазных обмоток.
Затем определяют начала и концы каждой фазной обмотки. Для этого, обозначив произвольно начала и концы всех трехфазных обмоток, соединяют последовательно какие-либо две из них (например, фазные обмотки А и В), как это показано на схеме рис. 5.2, б, и подключают их к источнику переменного тока. Последовательно в цепь включают резистор г такого сопротивления, чтобы ток в цепи этих обмоток не превысил номинального значения. К оставшейся третьей фазной обмотке подключают вольтметр (можно воспользоваться «сигнальной» лампой.

Рис. 1.2. Схемы для определения и маркировки выводов фазных обмоток статора.
Если предварительная маркировка выводов обмоток А и В была правильной, то вольтметр, подключенный к выводам фазы С, не покажет напряжения (лампа не загорится). Объясняется это тем, что ось результирующего потока фазных обмоток Аи5Ф = Фл + Фв направлена под углом 90° к оси фазной обмотки С и поэтому не наводит в ней ЭДС.
Если же предварительная маркировка выводов одной из обмоток, например обмотки В, оказалась неправильной и схема имела вид, представленный на рис. 5.2, в, то ось результирующего потока обмоток А и В совпадает с осью фазной обмотки С и наводит в этой обмотке некоторую ЭДС, при этом вольтметр на выводах обмотки С покажет напряжение (лампа загорится).
Схема включения и пробный пуск двигателя. Схема включения двигателя (см. рис. 5.1) содержит двухэлементный ваттметр PW, предназначенный для измерения активной мощности, потребляемой двигателем из сет-и. Токовые катушки этого ваттметра включены в сеть через измерительные трансформаторы тока.
После проверки схемы преподавателем осуществляют пробный пуск двигателя включением автомата QF. Предварительно следует замкнуть ключ QS, шунтирующий амперметр РА с целью предохранения его от чрезмерно большого пускового тока двигателя. Затем двигатель отключают от сети и меняют местами любую пару проводов, соединяющих обмотку статора с сетью. В этом случае вращающееся поле статора при включении обмотки статора в сеть будет вращаться в направлении, противоположном тому, какое было до переключения проводов. Другими словами, произойдет реверсирование двигателя, т.е. его ротор будет вращаться в другую сторону.
Снятие данных и построение рабочих характеристик. Посредством автомата QF (при замкнутом ключе QS) включают двигатель в сеть (см. рис. 5.1). Затем размыкают ключ QS с помощью электромагнитного тормоза (ЭМТ) либо другого нагрузочного устройства создают на валу двигателя нагрузочный момент М2 и увеличивают его до тех пор, пока ток в цепи статора не достигнет значения /, = = 1,2/1ном. При этом через приблизительно одинаковые интервалы тока /, снимают показания приборов и заносят их в табл. 5.1. Первый отсчет по приборам делают в режиме холостого хода (М2 — 0). Необходимо снять не менее пяти показаний, одно из них должно соответствовать номинальному режиму (Д = /Ьюм). Затем выполняют расчеты:
подводимая к двигателю мощность (Вт)
Р, = P[kTCw;(5.1)
где к, — коэффициент трансформации трансформатора тока; Cw — цена деления ваттметра, Вт/дел.;
Таблица 5.1
Номер
измерения Измерения Вычисления
и„ В /„А Р'и дел. п-_„ об/мин Мг, Н • м Р„ Вт Р., Вт Т).% cosip, S
полезная мощность двигателя — мощность на валу (Вт)
Р2 = 0,105 М2п2,(5.2)
где п2 — частота вращения ротора, об/мин; М2 — нагрузочный момент, Н • м; если М2 измерен в устаревших единицах кгс ■ м, то
Р2 = 0,105 - 9,(5.3)
КПД двигателя
TOC \o "1-5" \h \z т) = (Р2/Р,)100;(5.4)
коэффициент мощности
cos = Рх/(лУзС/j/j );(5.5)
скольжение
s = (щ - щ)/щ.(5.6)
По данным табл. 5.1 строят рабочие характеристики двигателя (на одной координатной сетке): /,; п2; М2; т) и cosip, = /(Р2), примерный вид которых показан на рис. 5.3.

Рис. 1.3. Рабочие характеристики трехфазного асинхронного двигателя
При анализе результатов лабораторной работы в первую очередь следует сделать заключение о соответствии данных номинального режима исследуемого двигателя, полученных экспериментально, его паспортным данным. Затем, анализируя рабочие характеристики, нужно объяснить вид полученных графиков. Например, график тока /, = f(P2) не выходит из начала координат, так как в режиме холостого хода двигатель потребляет из сети ток холостого хода /10, обусловленный потерями холостого хода.
Характеристика частоты вращения щ = /(Р2) имеет падающий вид, т. е. с ростом нагрузки частота вращения ротора уменьшается. При этом чем больше активное сопротивление обмотки ротора г2, тем больше наклон этой характеристики к оси абсцисс, так как увеличение этого сопротивления вызывает возрастание электрических потерь в цепи ротора, а следовательно, и скольжения, значение которого пропорционально электрическим потерям в роторе.
Небольшое значение коэффициента мощности в зоне малых нагрузок двигателя объясняется тем, что в режиме холостого хода и при небольшой нагрузке двигателя ток статора меньше номинального и в значительной части является намагничивающим током, имеющим фазовый сдвиг относительно напряжения сети, близкий к 90°. Значительная величина намагничивающего тока в асинхронных двигателях обусловлена наличием воздушного зазора между статором и ротором. С повышением нагрузки двигателя ток потребляемый двигателем из сети, увеличивается в основном за счет активной составляющей, что и способствует росту коэффициента мощности.
Контрольные вопросы.
На чем основан принцип действия асинхронного двигателя?
Объясните устройство трехфазного асинхронного двигателя.
Что такое скольжение и каким оно обычно бывает у асинхронных двигателей общего назначения?
С какой целью у асинхронного двигателя обычно делают шесть выводов обмотки статора?
Как определить начало и конец фазной обмотки статора?
Что такое реверсирование и как его осуществить в трехфазном асинхронном двигателе?
В чем сущность метода непосредственной нагрузки при исследовании асинхронного двигателя?
Какие характеристики асинхронного двигателя называют рабочими?
Почему относительное значение тока холостого хода у асинхронного двигателя больше, чем у трансформатора такой же мощности?
Как изменится вращающий момент асинхронного двигателя, если напряжение на его выводах обмотки статора уменьшить в V3 раз?
Что такое перегрузочная способность асинхронного двигателя и какова ее зависимость от напряжения питания двигателя?