«Электротехника с основами электроники»

Лабораторная работа № 10

Исследование устройства и режимов работы трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Специальности

2-02 06 31 Технический труд и черчение

2-36 01 06-02 Оборудование и технологии сварочного производства (по направлениям)

2-52 05 31 Оборудование и технологии мебельного производства (по направлениям)

Выполнил учащийся группы № …………….… …..

(Ф.И.О. учащегося)

Инструкционная карта по выполнению лабораторной работы № 10

1.Тема учебной программы: «Электрические машины переменного тока».

2.Тема работы: «Исследование устройства и режимов работы трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором».

3.Цель работы: Сформировать умение анализировать устройство асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, снимать его рабочие характеристики.

4.Материально-техническое оснащение:

лабораторный стол с комплектом оборудования, электроизмерительные приборы, соединительные провода, трехфазный асинхронный двигатель.

5.Теоретическая часть:

К машинам переменного тока относятся синхронные генераторы, асинхронные и синхронные двигатели. Для преобразования электрической энергии в механическую в промышленности наиболее широко применяют асинхронные двигатели.

Асинхронный двигатель состоит из статора и ротора. На статоре расположена трёхфазная статорная обмотка, каждая фаза которой состоит из отдельных секций, а секция из нескольких витков. Выводы обмоток статора обозначаются: С1, С2, С3- начала обмоток, С4, С5, С6 -концы обмоток. Для подключения обмоток двигателя к трёхфазной сети, их соединяют в «звезду» или «треугольник».

Внутри статора располагается вращающийся ротор. Ротор представляет собой цилиндр с пазами, набранный из стальных листов, в пазы укладывается обмотка: алюминиевые или медные стержни, замкнутые на торцах кольцами. Обмотка с медными стержнями представляет собой «беличье колесо». Ротор электродвигателей такого типа называют короткозамкнутым.

Действие асинхронного электродвигателя основано на законе электромагнитной индукции и законе Ампера.

Статор электродвигателя создаёт вращающееся магнитное поле, которое наводит в замкнутых обмотках ротора ЭДС. Эта ЭДС создаёт в обмотках ротора индукционные токи. При взаимодействии токов обмоток ротора с вращающимся магнитным полем создаётся вращающий момент сил, который стремится «вытолкнуть» ротор из магнитного поля, что и приводит ротор во вращение.

Направление вращения ротора совпадает с направлением вращения магнитного поля статора и определяется «правилом левой руки». Частота вращения ротора будет меньше частоты вращения магнитного поля. По этой причине двигатель назвали асинхронным. Если ротор электродвигателя будет вращаться одновременно с магнитным полем, то ЭДС индукции в роторе возникать не будет, т.к. для вращающихся обмоток ротора магнитное поле перестанет изменяться.

Разность частот вращения отнесенных к частоте вращения магнитного поля называют скольжением(S):

S ,

где: n1- частота вращения магнитного поля, n2 -частота вращения ротора.

Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя можно осуществить:

-изменением сопротивления обмоток ротора с помощью реостата (для двигателя с фазным ротором);

-изменением числа пар полюсов в статоре;

- изменением частоты переменного тока.

6.Практическая часть:

-анализ устройства асинхронного электродвигателя;

-измерение напряжения, ток, мощности, частоты вращения ротора в режиме холостого хода и под нагрузкой;

-построение рабочих характеристик.

6.1.Техника безопасности при выполнении работы:

Перед выполнением сборки цепей убедиться, что лабораторный стол обесточен. При выполнении работы не прикасаться к неизолированным проводам, соединительным зажимам и другим частям цепей, которые могут оказаться под напряжением. Любые изменения в схеме производить только после отключения питания. При возникновении во время выполнения работы неисправностей оборудования или приборов немедленно выключить напряжение питания и сообщить о неисправности преподавателю.

6.2.Описание выполнения задания:

- ознакомиться с измерительными приборами;

- определить предел измерения и цену деления приборов;

- определить технические характеристики приборов.

6.2.1.Собрать электрическую цепь по схеме (рис.1).

-предъявить собранную электрическую цепь преподавателю для проверки;

-убедиться, что указатель лабораторного автотрансформатора на рабочем столе установлен в положение «0 переменный ток»;

-установить движок реостата R в среднее положение; нагрузку (лампы накаливания) отключить, разомкнув тумблеры SA1, SA2, SA3 на лабораторном стенде;

-запустить электродвигатель кнопкой «ПУСК»;

-установить перемещением движка реостата R ток возбуждения 200 mA;

- определить показания всех электроизмерительных приборов, записать их значения в таблицу1.

Таблица1

измерено

вычислено

№п/п

Iд

n2

cosφ

Uг

Iн

Iв

n1

Uл

P2

P1

M

S

ŋ

А

1/мин

В

А

А

1/мин

В

Вт

Вт

Н•м

%

%

1

2

3

4

5

- не изменяя ток возбуждения, изменить нагрузку цепи, включив тумблером SA1 одну лампу, определить показания электроизмерительных приборов, записать их в таблицу1;

-увеличить нагрузку, замкнув дополнительно тумблер SA2, определить показания электроизмерительных приборов, записать их в таблицу1;

-увеличить нагрузку, замкнув все тумблеры SA1, SA2, SA3, определить показания электроизмерительных приборов, записать их в таблицу1.

6.3.Требования к оформлению отчета:

Отчет о лабораторной работе выполнить в тетради для лабораторных работ или на листах формата А4. В отчет должны быть внесены: № группы, ФИО учащегося. Отчет должен содержать название раздела, темы работы, цели работы, схемы, графики, таблицы, основные расчетные формулы; таблицы и схемы электрических цепей чертить карандашом с применением чертежных инструментов.

-перечертить в отчет схему электрической цепи (рис.1) и таблицу1;

-выполнить необходимые расчеты по формулам, результаты вычислений записать в таблицу:

-вычислить частоту вращения магнитного поля статора n₁ = 60f₁/p, где

f₁ =50 Гц – частота переменного тока в обмотке статора, p = 1-число пар полюсов статорной обмотки, (двигатель двухполюсный);

-вычислить линейное напряжение Uл= Uг;

-вычислить мощность на валу трехфазного асинхронного двигателя во всех опытах: P₂=Мn/9550 = Uг•(Iн+Iв);

-вычислить активную мощность, потребляемую асинхронным трёхфазным двигателем из сети во всех опытах: P₁= •Uл•Iд•cosφ, где cosφ -коэффициент мощности, Uл -линейное напряжение;

-вычислить момент асинхронного двигателя во всех опытах:M = 9,55•P₂/ n₂

-вычислить скольжение двигателя S = (n₁ – n₂)/n₁;

-вычислить коэффициент полезного действия трехфазного асинхронного двигателя во всех опытах: ŋ=(P₂/ P₁)•100%;

-результаты вычислений записать в таблицу1.

По результатам измерений и вычислений на масштабно-координатной бумаге построить графики рабочих характеристик трёхфазного асинхронного двигателя (рис.2):

Iд = f(P₂);

n₂ = f(P₂);

cos φ = f(P₂);

ŋ = f(P₂);

M = f(P₂);

S = f(P₂).

-Проанализировать результаты измерений и вычислений, записать выводы.

6.4.Контрольные вопросы:

Раскрыть принцип действия трёхфазного асинхронного двигателя.

Перечислить типы асинхронных двигателей в зависимости от конструкции ротора.

Объяснить различие конструкций короткозамкнутого и фазного роторов.

Указать способы регулирования частоты вращения асинхронных двигателей.

Записать формулу скольжения.

6.5.Используемая литература:

Свириденко Э. А., Китунович Ф.Г. Основы электротехники и электроснабжение. Мн., 2008.

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Республиканский институт профессионального образования»

Филиал «Индустриально-педагогический колледж»

Учебная дисциплина