Учебное пособие 800401

ЗАДАНИЕ НА ПОДГОТОВИТЕЛЬНУЮ РАБОТУ

1.Изучить по учебнику, конспекту лекций, данному руководству и рабочему макету устройство, принцип действия и технические характеристики двигателя.

2.Начертить электрическую схему установки для исследования двигателя, ознакомиться с назначением и устройством её элементов, а также с порядком сборки схемы.

3.Записать паспортные данные двигателя. Рассчитать номинальный момент двигателя Мн и номинальный ток якоря Iя

н.

4.Подготовить таблицы для записи экспериментальных данных при исследовании двигателя в нагрузочном режиме и режиме холостого хода. Изучить порядок проведения исследований в указанных режимах.

5.Ознакомиться с объектом и средствами исследования на стенде.

6.Подобрать измерительные приборы для различных режимов работы:

-предельное значение тока возбуждения равно номи-

нальному току возбуждения Iвн, это значение ограничивается максимально допустимым значением частоты вращения при ослаблении магнитного потока в режиме снятия регулировочной характеристики Iв мин≥0,1А;

-предельное значение тока якорной цепи, измеряемое

амперметром, определяется по номинальным токам Iн, Iвн, с учетом допустимой перегрузки двигателя Мmax=1,25Mн.

ПРОГРАММА РАБОТЫ

Объект исследования – двигатель постоянного тока параллельного возбуждения.

Паспортные данные двигателя: тип ПЛ – 062У4; Pн = 120

Вт; Uн = 220 В; Iн = 0,9 А; Iвн = 0,14 А; nн = 3000 об/мин.

91

1. Собрать электрическую схему установки (рис. 2.16) для исследования двигателя в различных режимах работы. Приборы для измерения момента М и частоты вращения n подключены в систему измерения стационарно. Вольтметр, амперметр и миллиамперметр подключаются при сборке схемы.

Рис. 2.16

2. Подготовить установку к проведению исследований:

- повернуть рукоятки АВТР и ЛАТР до предела в направлении против движения часовой стрелки;

-рукояткой потенциометра в цепи возбуждения устано-

вить величину Rр в=0, повернув ее против движения часовой стрелки;

-рукоятки переключателей на стенде повернуть в позиции ДПТ;

92

-включить блок питания измерительных приборов М и n нажатием кнопки. Убедиться, что стрелка измерителя момента М находится на нуле; если стрелка отклоняется в любую сторону, необходимо отвернуть стопорную гайку рукоятки и поворотом рукоятки установить стрелку на ноль, после этого гайку затянуть.

3. Пуск двигателя:

-тумблерами SA1, SA2, SA3 на панели стенда разъединить цепь шунтирования пускового сопротивления Rд я, повернув их рукоятки в нижнее положение;

-включить источник питания исследуемого двигателя нажатием кнопки; вращением рукоятки автотрансформатора по движению часовой стрелки, повышая напряжение, произвести пуск двигателя и увеличить напряжение до 220 В.

При испытаниях во всех режимах работы напряжение на зажимах двигателя поддерживается постоянным и равным но-

минальному напряжению Uн.

4. Провести исследование двигателя при работе в нагрузочном режиме по естественной характеристике.

а) Тумблерами SA1, SA2, SA3 зашунтировать пусковое сопротивление Rдя в цепи якоря.

б) Включить источник питания электромагнитного тормоза нажатием кнопки на стенде. Поворачивая медленно рукоятку ЛАТРа по движению часовой стрелки, убедиться по измерителю момента М, что происходит регулирование тормозного момента на валу двигателя.

в) Провести исследование в номинальном режиме работы. Для этого необходимо настроить устройства измерения частоты вращения и момента в номинальном режиме работы двигателя:

- при работающем двигателе довести вращением рукоятки АВТР напряжение до 220 В, контролируя по вольтметру, и поддерживать его постоянным в процессе исследования во всех режимах;

93

-рукояткой потенциометра Rр в установить номинальный ток возбуждения;

-медленно нагружая двигатель вращением рукоятки ЛАТРа по часовой стрелке, установить номинальный режим работы двигателя при Uн, Iя н, Iвн;

-этому режиму должны соответствовать номинальная ча-

стота вращения nн и номинальный момент Мн на валу двигателя; номинальная частота вращения nн выставляется вращением рукоятки на панели стенда и определяется по измерителю частоты вращения n;

-номинальному моменту Мн, который вычислен по паспортным данным, соответствует напряжение Uмн, измеряемое измерителем момента М.

г) Занести значения nн, Mн и Uмн, а также все измеряемые величины в этом опыте в 6 столбец табл. 2.1.

Примечание. По измеренному значению Uм необходимо вычислить соответствующее ему значение момента. При линейной зависимости U=f(M) устройства дистанционного измерения момента, справедливо равенство

94

где М - значение вращающего момента двигателя при установленном нагрузочном режиме;

Uм - напряжение по измерителю момента, соответствующее данному моменту М;

kм - коэффициент момента, определяемый по Mн и Uмн из соотношения

kм = Mн /Uмн.

д) Изменяя тормозной момент на валу двигателя путем изменения напряжения ЭМТ, снять рабочие и естественную механическую характеристики ДПТ. Результаты измерений занести в табл. 2.1:

-в столбце 1 табл. 2.1 момент М=0, что соответствует режиму холостого хода;

-в столбце 6 табл. 2.1 занесены измерения в номинальном режиме работы;

-интервал моментов 0 – МН, выраженный в напряжениях моментомера 0 – UМН делится приблизительно равномерно и значения UМ заносятся в соответствующие строки по столбцам опытов 2-5 табл. 2.1.

-в столбце 8 заносятся результаты с учетом 1,25–кратной

перегрузки Uм=1,25Uмн.

е) По результатам исследования построить:

-на одном планшете рабочие характеристики двигателя n, I, P1, M, η = f(P2);

-на другом – естественную механическую характери-

стику n=f(M).

5. Провести исследование двигателя при работе в нагрузочном режиме по искусственной механической характеристике. Для этого в цепь якорной цепи включается добавочное со-

противление Rд а.

Величина сопротивления:

95

а) для нечетных номеров стендов – все тумблеры SA1, SA2, SA3 выключены;

б) для четных номеров стендов – два тумблера SA1, SA2 выключены.

Порядок проведения эксперимента аналогичен исследованию двигателя при работе в нагрузочном режиме по естественной характеристике

Результаты исследований занести в табл. 2.2.

Таблица 2.2

По результатам эксперимента построить искусственную механическую характеристику nе= f(M) при Rда > 0 на одном планшете с естественной характеристикой.

6. Провести исследование двигателя в режиме холостого хода для снятия регулировочной характеристики двигателя.

Перевод двигателя в режим холостого хода производится в следующей последовательности:

а) медленным вращением рукоятки ЛАТРа против движения часовой стрелки до предела снять нагрузку на валу двигателя, при этом одновременно поддерживать постоянным напряжение Uн = 220 В;

б) ввести пусковое сопротивление Rд я в цепь якоря, выключив все тумблеры SA1, SA2, SA3;

в) нажатием кнопки «СТОП» остановить двигатель;

г) произвести повторный пуск двигателя при Uн, включить блок питания приборов, зашунтировать сопротивление Rдя (включить все тумблеры).

Исследования начинать с номинального тока возбуждения Iвн. Предварительно уменьшая Iв, установить максимально

96

допустимую частоту вращения при ослабленном магнитном

поле – 3500 об/мин при Iв мин. Диапазон от Iв min до Iвн разделить на 5 интервалов и определить значения Iв для каждого опыта.

Результаты исследований занести в табл. 2.3.

По результатам исследований построить регулировочную характеристику холостого хода n=f(Iв).

Таблица 2.3

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Устройство и назначение основных элементов двигателя постоянного тока.

2.Принцип действия двигателя постоянного тока. ПротивоЭДС двигателя постоянного тока.

3.Схема замещения якорной обмотки двигателя постоянного тока. Уравнение электрического состояния якорной обмотки ДПТ.

4.Классификация машин постоянного тока по способу возбуждения.

5.Потери мощности в машинах постоянного тока.

6.Коэффициент полезного действия ДПТ. Зависимость КПД от нагрузки.

7.Пуск и реверс ДПТ параллельного возбуждения.

8.Механические естественные и искусственные характеристики двигателя постоянного тока параллельного возбуждения.

9.Рабочие характеристики ДПТ.

10.Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока.

97

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ

Цель работы: изучить устройство и принцип действия асинхронного двигателя; ознакомиться с процессами пуска, остановки и реверсирования; исследовать работу двигателя при различных значениях питающего напряжения и соединении фаз обмотки статора.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Простота производства, дешевизна, надежность в работе привели к тому, что асинхронный двигатель (АД) стал самым распространенным электродвигателем. Они могут работать как от трехфазной электрической сети, так и от однофазной.

Трехфазные асинхронные двигатели применяются:

-в нерегулируемых электроприводах насосов, вентиляторов, компрессоров, нагнетателей, дымососов, транспортеров, автоматических линий, кузнечно-штамповочных машин и др.:

-в регулируемых электроприводах металлорежущих станков, манипуляторов, роботов, грузоподъемных механизмов, общепромышленных механизмов с изменяющейся производительностью и др.

КОНСТРУКЦИЯ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

В зависимости от способа выполнения обмотки ротора асинхронного двигателя последние разделяются на две группы: двигатели с короткозамкнутой обмоткой на роторе и двигатели с фазной обмоткой на роторе.

Двигатели с короткозамкнутой обмоткой на роторе более

98

дешевы в производстве, надежны в эксплуатации, имеют жесткую механическую характеристику, т. е. при изменении нагрузки от нуля до номинальной частота вращения машины уменьшается всего на 2-5%. К недостаткам таких двигателей относятся трудность осуществления плавного регулирования частоты вращения в широких пределах, сравнительно небольшой пусковой момент, а также большие пусковые токи, в 5-7 раз превышающие номинальный.

Указанными недостатками не обладают двигатели с фазным ротором, но конструкция ротора у них существенно сложнее, что ведет к удорожанию двигателя в целом. Поэтому их применяют в случае тяжелых условий пуска и при необходимости плавного регулирования частоты вращения в широком диапазоне. В лабораторной работе рассматривается двигатель с короткозамкнутым ротором.

Трёхфазный асинхронный двигатель имеет неподвижную часть – статор 6 (рис. 3.1), на котором расположена обмотка, создающая вращающееся магнитное поле, и подвижную часть

– ротор 5 (рис. 3.1), в котором создается электромагнитный момент, приводящий во вращение сам ротор и исполнительный механизм.

Сердечник статора имеет форму полого цилиндра (рис. 6.2). Для уменьшения потерь энергии от вихревых токов он набирается из отдельных, изолированных друг от друга лаковой пленкой листов электротехнической стали.

На внутренней поверхности сердечника расположены пазы, в которые укладывается обмотка статора. Сердечник запрессован в корпус (станину) 7 (рис. 3.1), изготовляемый из чугуна или сплава алюминия.

У двигателя с одной парой полюсов обмотка статора выполняется из трех одинаковых катушек, называемых фазами. Каждая фаза обмотки укладывается в противоположные пазы сердечника статора, фазы обмотки сдвинуты в пространстве

друг относительно друга на угол 120о и соединены между собой по особым правилам. Начала и концы фаз обмотки статора

99

присоединяются к выводным зажимам клемной коробки 4 (рис. 3.1), что позволяет соединить фазы обмотки статора звездой или треугольником. В связи с этим асинхронный двигатель можно включить в сеть с линейным напряжением, равным Uф обмотки (обмотка статора соединяется треугольником) или

3 Uф (обмотка соединяется звездой).

Рис. 3.1. Общий вид асинхронного двигателя: подшипники - 1 и 11, вал - 2, подшипниковые щиты - 3 и

9, клеммная коробка – 4, ротор - 5, статор - 6, станина - 7, лобовые части фазной обмотки статора - 8, вентилятор -

10, колпак - 12, ребра - 13, лапы – 14, болт заземление – 15 [7] 100