Лабораторная работа «Управление асинхронным двигателем»


КРАЕВОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ
ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ
Управление асинхронным двигателем
План урока
специальность 23.02.03 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта

Выполнила: Васькина В.П.
Уссурийск
2016
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ КАРТА ЗАНЯТИЯ
Группа ______
Дата проведения__
Дисциплина: Электротехника и электроника_
Тема занятия: Управление асинхронным двигателем
Тип урока: урок проверки знаний и умений
Вид занятия: лабораторная работа
Время: 2 часа
Цель занятия: Знакомство с устройством, схемами включения, принципом действия и основными  характеристиками  асинхронного  двигателя.  Приобретение  навыков  по управлению работой асинхронного трехфазного двигателя.
Задачи:
Дидактическая: Углубить знания по изучаемой теме, изучить способы включения асинхронных двигателей в сеть, научиться снимать механические и рабочие характеристики двигателя.
Развивающая: Развитие памяти, логического мышления, интереса к изучаемому предмету, формирование умений и научного мировоззрения.
Воспитательная: Воспитание интереса к знаниям, самостоятельности и активности при выполнении лабораторной работы, любви к профессии.
Формируемые знания: устройство и принцип действия электрических машин
умения: пользоваться измерительными инструментами
Оборудование: Лабораторные стенды «Электротехника и основы электроники» Э и ОЭ – НК, Э и ОЭ – СК
Литература: Синдеев «Электротехника с основами электроники»
ЭТАПЫ ПРОВЕДЕНИЯ УРОКА
Основные элементы урока
Содержание Распределение времени Методы,
формы
1. Адаптация к условиям проведения занятия, создание целевого пространства. 1. Приветствие, проверка состава группы.
2. Объяснение темы и цели занятия. 3 2. Актуализация и контроль качества знаний. 1. Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя? 
2. Что такое скольжение?
3. Как соединить звездой выводы обмоток трехфазного двигателя?  Треугольником?
4. Как изменить направление вращения асинхронного двигателя?
5. Какая мощность указывается в паспорте двигателя?
6. Какие существуют  способы регулирования частоты трехфазного асинхронного двигателя?
10 Фронтальный опрос.
3. Создание результативного пространства. Выработка умений работать с лабораторным оборудованием, измерительными приборами, рассчитывать асинхронные двигатели.
45 Групповая форма
4. Моделирование рефлекторного пространства.
Оформление лабораторной работы
Защита работы 30 Индивидуально-обособленная форма
5. Домашнее задание.
Подготовиться к лабораторной работе №7 (при подготовке использовать учебное пособие) 2 ПРИЛОЖЕНИЕ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№ 6
ТЕМА: Управление асинхронным двигателем.
ЦЕЛЬ: Знакомство с устройством, схемами включения, принципом действия и основными характеристиками асинхронного двигателя. Приобретение навыков по управлению работой асинхронного трехфазного двигателя.
ОБОРУДОВАНИЕ: Лабораторные стенды «Электротехника и основы электроники» Э и ОЭ – НК, Э и ОЭ – СК
ХОД РАБОТЫ
1. Ознакомиться с лабораторной установкой (модуль питания, модуль трехфазного напряжения, модули амперметров переменного и постоянного тока, модуль генератора постоянного тока, измеритель мощности).
2. Пробный пуск двигателя.
Собрать электрическую схему для пробного пуска двигателя на холостом ходу (рис. 1). Обратить внимание на схему соединения обмоток двигателя (треугольник).

Рис. 1
Установить на модуле трехфазного напряжения частоту питающего напряжения 50 Гц (потенциометр RP1 в крайнее правое положение).
После проверки схемы преподавателем произвести пробный пуск двигателя.
Включить модуль питания (выключатель QF), модуль трехфазного напряжения (выключатель SA1 и тумблер SA2 в позицию «Вперед»).
При пуске двигателя обратить внимание на направление вращения двигателя. Остановить двигатель (перевести тумблер SA2 в среднее положение «Стоп»). Перевести тумблер SA2 в позицию «Назад» и обратить внимание на направление вращения двигателя. Остановить двигатель. Объяснить из-за чего двигатель вращается в противоположную сторону.
Снять регулировочную характеристику при работе асинхронного двигателя на холостом ходу n = F(f). Для этого запустить двигатель (тумблер SA2 в позицию «Вперед») и изменяя частоту напряжения питания f с помощью потенциометра RP1 измерять величину напряжения питания U и скорость вращения ротора двигателя n с помощью фототахометра. Результаты занести в табл. 1. По результатам измерений определить значение частоты напряжения питания f. При этом учесть, что в частотном преобразователе обеспечивается выполнение условия U/f= const, а наибольшее значение частоты напряжения преобразователя 50 Гц.
Таблица 1
U, В n, об/мин f, Гц 3. Снять механическую характеристику и рабочие характеристики асинхронного двигателя при соединении обмоток двигателя в треугольник.
При снятии механических и рабочих характеристик в качестве нагрузочной машины используется генератор постоянного тока. Величина нагрузки генератора задается переключателем SA3 модуля генератора постоянного тока. Перед пуском двигателя переключатель SA2 модуля генератора установить в позицию «0».
Включить асинхронный двигатель (тумблер SA2 в позицию «Вперед»). Записать показания приборов в режиме холостого хода двигателя в табл. 2. На модуле генератора постоянного тока подать на обмотку возбуждения питание выключателем SA1 модуля генератора постоянного тока. Изменяя величину нагрузки генератора переключателем SA3, произвести измерения линейного напряжения питания UЛ, линейного тока IЛ, потребляемого двигателем, угла сдвига фаз Fi, частоты вращения n, напряжения якоря генератора UЯГ, тока якоря генератора IЯГ.
Результаты измерений записать в табл. 2. Отключить двигатель. Провести вычисления величин, указанных в табл. 3, в том числе величину тормозного момента Мт, создаваемого генератором. При вычислении учесть, что сопротивление якоря генератора RЯ = 70 Ом. Частоту вращения измерять цифровым фототахометром.
Таблица 2
0 1 2 3 4
Измерено
UЛ, B IЛ, A Fi, º n, об/мин UЯГ, B IЯГ, A Вычислено φ = Fi – 30º cos φ КЕ= Ur +I ягRя
n КМ= 9,52КЕ Мт = КМIяг P2 = 0,105 Мтn η = (Р2 / Р1)100 S
Примечание: В соответствии со схемой включения на измеритель мощности подается линейное напряжение UАВ и линейный ток IА. Следовательно, он прибор измеряет угол сдвига фаз Fi между этими величинами. Из векторной диаграммы для симметричной трехфазной цепи очевидно, что угол сдвига фаз φ между линейным напряжением U и фазным током I будет φ=Fi – 30º . При правильном подключении измерителя мощности угол Fi больше 90 .
Отключить электропитание двигателя и стенда.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №6
ТЕМА: УПРАВЛЕНИЕ АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ
1. Предварительное домашнее задание
1.1 Изучить тему «Трехфазный асинхронный двигатель», содержание данной лабораторной работы и быть готовым ответить на контрольные вопросы.
1.2 Контрольные вопросы:
1. Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя?
2. Что такое скольжение?
3. Как соединить звездой выводы обмоток трехфазного двигателя?
4. Как соединить треугольником выводы обмоток трехфазного двигателя?
5. Как изменить направление вращения асинхронного двигателя?
6. Какая мощность указывается в паспорте двигателя?
8. Какие существуют способы регулирования частоты трехфазного асинхронного двигателя?
1.3. Ознакомиться с паспортными данными исследуемого трехфазного асинхронного двигателя (табл. 1).
Таблица 1
Тип двигателя Номинальное напряжение, ВНоминальный ток, А Номинальная мощность,
кВт Номинальная частота вращения, об/мин Коэффициент полезного действия, % Номинальный коэффициент
мощности
АИС56В4У3 220/380 0,69/0,4 0,09 1350 57 0,65
2. Теоретический материал
Трехфазный асинхронный двигатель – основной потребитель электрической энергии в промышленности – может нормально работать, то есть развивать номинальную мощность на своем валу при номинальной частоте вращения, только при правильном включении его обмоток. Правильным включением трехфазного двигателя при соединении его обмоток по схеме «звезда» называют такое, при котором все начала обмоток, обозначаемые С1, С2 и С3, подключают к трехфазной сети, а все концы, обозначаемые С4, С5 и С6, соединяются в общую нулевую точку. Если хотя бы одна обмотка соединена неверно, например, конец соединен с сетью, а начало с нулевой точкой, двигатель нормально работать не может.
При соединении по схеме «треугольник» правильным называют такое, при котором все начала фазных обмоток С1, С2 и С3 соединены с сетью, концы – с началами других фазных обмоток, причем конец первой обмотки С4 соединяется с началом второй обмотки С2, конец второй обмотки С5 – с началом третьей обмотки С3, конец третьей обмотки С6 – с началом первой обмотки С1.
Вращающий момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату напряжения, подведенного к фазе статора двигателя. Поэтому, даже незначительное изменение напряжения в сети вызывает значительное изменение вращающего момента асинхронного двигателя. При изменении напряжения в 3 раз вращающий момент изменится в 3 раза. Ошибочное включение обмоток статора по схеме «звезда» вместо нормального включения по схеме «треугольник» вызывает уменьшение вращающего момента в 3 раза и двигатель не берет с места при пуске в ход с нагрузкой на валу. Значительное уменьшение напряжения в сети во время работы двигателя может привести к остановке двигателя с вытекающими отсюда последствиями.
Измерения, полученные при непосредственной нагрузке двигателя, позволяют получить рабочие характеристики двигателя, определяющие его поведение при различной нагрузке. При работе на холостом ходу двигатель потребляет из сети активную мощность Ро. Эта мощность расходуется на потери в магнитопроводе машины, на механические потери трения в подшипниках, вентиляционные потери трения о воздух и на нагревание обмоток статора при протекании по ним тока холостого хода. Все это – потери холостого хода, которые считают постоянными потерями и не зависящими от режима работы двигателя.
Важнейшей характеристикой электрического двигателя является механическая характеристика, под которой понимают зависимость частоты вращения n от вращающего момента М: n = f(М). При выборе двигателя к производственному механизму из множества двигателей с различными механическими характеристиками выбирают тот, механическая характеристика которого удовлетворяет требованиям механизма. Механическая характеристика, относящаяся к нормальным рабочим условиям двигателя (номинальное напряжение питания, номинальная частота сети, отсутствие в схеме каких либо добавочных сопротивлений), называется естественной механической характеристикой. При изменении рабочих условий (напряжения питания, частоты сети) механическая характеристика называется искусственной.
Рабочими характеристиками асинхронного двигателя называют зависимости частоты вращения n, вращающего момента на валу двигателя М, потребляемого линейного тока I, скольжения S, коэффициента полезного действия η, коэффициента мощности cosφ двигателя и потребляемой мощности Р1 от полезной мощности на валу двигателя Р2.
Изменение напряжения на зажимах статора приводит не только к изменению вращающего момента. С напряжением на зажимах статора связаны скорость вращения ротора n и мощность на валу двигателя Р = 0,105 Мn при постоянном вращения ротора n и мощность на валу двигателя Р2 = 0,105 Мn при постоянном вращающем моменте М.
Чем ниже напряжение, тем меньше скорость n и мощность Р2. Величина напряжения, подводимого к статору, оказывает влияние и на коэффициент полезного действия двигателя. Таким образом, с изменением напряжения на фазах двигателя изменяются и его рабочие характеристики.
Одним из основных недостатков асинхронного двигателя долгое время являлась сложность регулирования частоты вращения. Частота вращения асинхронного двигателя определяется формулой n = 60 f1(1- S) / p, из которой следует, что частоту вращения двигателя n можно регулировать путем изменения частоты сети f1, числа пар полюсов p (ступенчатое регулирование), изменением скольжения S за счет изменения сопротивления цепи ротора. В настоящее время основным способом регулирования частоты вращения асинхронных двигателей стало частотное регулирование, для чего используются преобразователи частоты, которые позволяют регулировать не только частоту вращения двигателя. В данной лабораторной работе электропитание двигателя осуществляется от преобразователя частоты.
3. Содержание отчета.
Отчет по работе должен содержать:
Лабораторная работа №6
ТЕМА: _________________________________________________________
ЦЕЛЬ:______________________________________________________
ОБОРУДОВАНИЕ: ___________________________________________
ХОД РАБОТЫ
Работа двигателя на холостом ходу (результаты эксперимента занести в таблицу 1)
Таблица 1
U, В n, об/мин f, Гц Механическая характеристика и рабочие характеристики асинхронного двигателя при соединении обмоток двигателя в треугольник.
Таблица 2
0 1 2 3 4
Измерено
Uл, B Iл, A Fi, º n, об/мин Uя, B Iя, A Вычислено φ = Fi – 30º cos φ КМ= 9,52КЕ Мт = КМIя P2 = 0,105Мтn η= (Р2 / Р1)100 S
Все вычисления производить в тетради
Выводы по лабораторной работе №6

Приложенные файлы

  • docx fail21
    Размер файла: 127 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий