Содержание отчета:

Название и цель работы. Схема лабораторной установки, паспортные данные исследуемой машины. Информация по каждому опыту (название опыта, краткое описание опыта, экспериментальные и расчетные данные, построенные характеристики). Выводы.

Контрольные вопросы:

1. Объяснить устройство и принцип действия однофазного асинхронного двигателя с рабочей и пусковой обмотками на статоре.

2. Как зависит от напряжения при холостом ходе однофазного двигателя?

3. Как определяются механические потери однофазного асинхронного двигателя по данным опыта холостого хода?

4. Чему равен пусковой момент однофазного асинхронного двигателя при отключенной пусковой обмотке и почему?

5. Почему по окончании пуска пусковая обмотка должна быть отключена?

6. Построить векторную диаграмму токов рабочей и пусковой обмотки для момента начала пуска.

7. Почему в данной конструкции двигателя не достигается кругового вращающегося поля при пуске?

8. Почему трехфазный асинхронный двигатель с теми же выходными параметрами имеет меньшие габариты, чем однофазный?

9. Почему изменится направление вращения однофазного двигателя, если изменить направление тока при пуске в одной из его обмоток?

Лабораторная работа №11

Тема:Испытание асинхронного двигателя с фазным ротором.

Цель работы:знакомство с устройством и принцип действия асинхронного двигателя с фазным ротором. Приобретение навыков по проведению испытания двигателя. Изучение методики получения рабочих характеристик асинхронной машины по круговой диаграмме.

Содержание работы:

1. Изучить устройство и принцип действия асинхронного двигателя с фазным ротором.

2. Измерить сопротивления обмоток двигателя.

3. Провести опыты:

• холостого хода;

• определения коэффициента трансформации;

• короткого замыкания.

4. Построить упрощенную круговую диаграмму асинхронной машины и с помощью диаграммы определить ее рабочие характеристики.

5. Снять рабочие характеристики двигателя экспериментальным путем.

6. Проанализировать полученные результаты.

Порядок проведения работы:

1. Изучить устройство и принцип действия исследуемого асинхронного двигателя с фазным ротором, записать его паспортные данные.

2. Определить с помощью моста постоянного тока активные сопротивления обмоток двигателя отдельно для каждой фазы. Результаты изменения занести в таблицу 11.1.

Таблица 11.1. Сопротивления обмоток асинхронного двигателя.

	Обмотка	, Ом	, Ом	, Ом
Статор	С1-С4
	С2-С5
	С3-С6
Ротор	Р1-Р2
	Р1-Р3
	Р2-Р3

Определить средние значения сопротивления фазных обмоток статора и ротора, пользуясь выражениями:

,

, где,,- активные сопротивления каждой их фазных обмоток статора, измеренные при помощи моста постоянного тока;,,- то же для ротора.

Измерить температуру воздуха в помещении и произвести пересчет сопротивлений обмоток к рабочей температуре , используя выражения:

,

, где- температурный коэффициент сопротивления (для меди);

T– температура, при которой проводится опыт, в градусах Кельвина.

Результаты расчетов свести в таблицу 11.1.

3. Собрать схему для проведения опытов (рис.11.1).

Провести опыты холостого хода, короткого замыкания и определения коэффициента трансформации.

3.1. Опыт холостого хода.

Перед включение лабораторной установки QF1, QF2, QS1 должны находиться в положении «откл.», а ползунок реостата PR1 – в положении «min», вольтметр PV1 переключен на диапазон «0…250В», SA4 – переключен на диапазон тока «0…30А», SA5 – переключен на диапазон мощности «0…1кВт», ручка регулятора напряжения TV – в крайнем правом положении до упора (что соответствует напряжению на его выходе, равному нулю). Убедиться, что стопорный болт, которой находится на корпусе электромагнитного тормоза, не будет препятствовать вращению двигателя.

Включить QF1, установить на выходе регулятора TV напряжение 220В. Переведя QS1 в положение «вкл.», запустить двигатель. Снять данные для одной точки . Замеры токов и мощностей проводить пофазно при помощи переключателя SA2. Данные занести в таблицу 11.2. Установку отключить, переведя QF1 и QS1 в положение «откл.».

Таблица 11.2. Данные опыта холостого хода.

Экспериментальные данные							Расчетные данные
В	А	А	А	Вт	Вт	Вт	А	Вт	ВА	о.е.	град

На основании экспериментальных данных сделать необходимые расчеты и результаты занести в таблицу 11.2. Расчетные соотношения:

;

;

;

;

.

3.2. Определение коэффициента трансформации.

Перед включением лабораторной установки все выключатели, переключатели и регулирующие устройства должны находиться в положении, указанном в пункте 3.1 (опыт холостого хода).

Разомкнуть обмотку ротора (убрать перемычку Р1-Р2). Включить QF1, установить напряжение на выходе регулятора . Переведя QS1 в положение «вкл.», запустить двигатель. Для данного значения первичного напряжения определить вторичное напряжение и записать его в таблицу 11.3. Установку отключить, переведя QF1 и QS1 в положение «откл.».Установить на место перемычку Р1-Р2, замкнув разомкнутую обмотку ротора.

Таблица 11.3. Данные опыта по определению коэффициента трансформации.

Экспериментальные данные		Расчетные данные
В	В	В	о.е.

По результатам экспериментальных данных рассчитать коэффициент трансформации, используя выражения:

;.

3.3. Опыт короткого замыкания.

Перед включением лабораторной установки все выключатели, переключатели и регулирующие устройства должны находиться в положении, указанном в пункте 3.1 (опыт холостого хода).

Затормозить ротор двигателя при помощи электромагнитного тормоза, включив QF2 и переведя ползунок реостата PR1 в положение «max». Дополнительно застопорить ротор двигателя стопорным болтом, который находится на корпусе электромагнитного тормоза.Включить QF1 и установить напряжение на выходе регулятора TV равное нулю. Включить двигатель, переведя QS1 в положение «вкл.». При помощи регулятора увеличивать напряжение, подводимое к двигателю, до тех пор, пока ток его не достигнет номинального значенияА. В этой точке снять показания приборов и данные записать в таблицу 11.4. Определить температуру машины.

Установку отключить в следующей последовательности. Установить напряжение на выходе регулятора TV равное нулю и отключить QF1 и QS1. Ползунок реостата PR1 перевести в положение «min» и отключить QF2. Стопорный болт перевести в такое положение, чтобы он не препятствовал вращению ротора.

Используя экспериментальные данные, сделать необходимые расчеты:

;

;

;

;;

;;.

Результаты расчетов занести в таблицу 11.4.

Таблица 11.4. Данные опыта короткого замыкания.

Экспериментальные данные

Расчетные данные

В

А

А

А

Вт

Вт

Вт

А

Вт

о.е.

град

Ом

Ом

Ом

ВА

4. Построить упрощенную круговую диаграмму и с ее помощью определить характеристики асинхронно машины.

4.1. Исходные данные для построения круговой диаграммы.

Исходные данные для построения круговой диаграммы определяют из опытов холостого хода и короткого замыкания. Из опыта холостого хода берется ток холостого хода ,и. Из опыта короткого замыкания определяют:

• ток короткого замыкания при номинальном напряжении:

;

;

где и- ток и напряжение, определяемые в опыте к.з.;

- номинальное фазное напряжение машины.

• сопротивление короткого замыкания машины, приведенное к рабочей температуре:

,

где T– температура машины в опыте к.з., в градусах Кельвина.

Из опыта к.з. также берется значение .

Для построения круговой диаграммы необходимо также определить:

• масштаб токов (принятьА/мм);

• масштаб мощностей, Вт/мм:

;

• масштаб моментов, Н·м/мм:

,

где - синхронная частота вращения двигателя,().

Исходные данные для построения круговой диаграммы занести в таблицу 11.5.

Таблица 11.5. Исходные данные для построения круговой диаграммы.

А	град	Ом	А	град	Ом	А/мм	Вт/мм	Н·м/мм

4.2. Методика построение круговой диаграммы.

Круговую диаграмму строить в масштабе на миллиметровой бумаге. Порядок построения следующий (смотри рис.11.2):

1. Проведя оси координат, строят вектор напряжения .

2. Строят вектор тока холостого хода под угломк, и вектор тока короткого замыканияпод угломк.

3. Соединив точки H и K прямой HK и проведя прямую HC (параллельно оси абсцисс), восстанавливают к середине HK перпендикуляр до пересечения с прямой HC.

4. Из точки радиусомпроводят окружность токов.

5. Строят линию моментов (линию электромагнитной мощности) HT из условия .

6. Строят шкалу скольжения. Для этого в точке на оси абсцисс восстанавливают перпендикуляр, проходящий через H. Затем из точкипараллельно линии электромагнитной мощности проводят прямуюдо пересечения с продолжением линии полезной мощности HK. В точкескольжение равно нулю, в точке E равно 1. Наносят шкалу на отрезокот 0 до 1.

7. Для определения на оси ординат строят полуокружность произвольного диаметра.

Н₀

H

0

D

c

Рис.11.2. Построение круговой диаграммы асинхронного двигателя.

4.3. Определение рабочих характеристик с помощью круговой диаграммы.

Для определения рабочих характеристик двигателя задаются значениями тока . Из точкиОоткладывают вектор тока. Из точкиDопускают перпендикуляр на ось абсцисс. Тогда:;;;;;;.

Скольжение определяется продолжением линии НДдо пересечения со шкалой скольжения в точкеs. Соответствующая этой точке цифра на шкале скольжения выражает величину скольжения в относительных единицах.

Для определения максимального момента двигателя следует из точки опустить перпендикуляр на линию электромагнитной мощностиHTи продолжить его до пересечения с окружностью токов (точкаq). Из точкиqпровести прямую параллельную оси ординат, до пересечения с линией электромагнитной мощности (точкаn). Тогда максимальный момент равен:

.

Задаваясь значениями тока статора ;;;;и отметив на окружности токов точки,,и т.д., определить данные, необходимые для построения рабочих характеристик двигателя.

Результаты занести в таблицу 11.6.

Таблица 11.6. Характеристики двигателя, определенные из круговой диаграммы.

№ пп
	мм	А	мм	Вт	мм	Вт	мм	Н·м	о.е.	о.е.	о.е.
1.
2.
3.
4.
5.

По полученным из круговой диаграммы результатам построить рабочие характеристики ,,,s,,. Графики строить отдельно по каждому параметру.

Определить по круговой диаграмме ,,и рассчитать:

• перегрузочную способность двигателя:

;

• кратность пускового момента:

.

4.4. Сравнить паспортные данные электродвигателя с данными, полученными из круговой диаграммы для точки .

Заполнить таблицу 11.7, в которой:

;;,

где - номинальная частота вращения двигателя,.

Таблица 11.7. Номинальные параметры электродвигателя.

, Вт		, Вт		, о.е.		, о.е.		, о.е.
пасп.	диагр.	пасп.	диагр.	пасп.	диагр.	пасп.	диагр.	пасп.	диагр.

Проанализировать полученные результаты.

5. Снять рабочие характеристики двигателя ,,,s, ,экспериментальным путем.

Перед включением лабораторной установки все автоматы, выключатели и регулирующие устройства должны находиться в положении, указанном в пункте 3.1 (опыт холостого хода).

Включить QF1, установить напряжение на выходе регулятора TV 220В. Переведя QS1 в положение «вкл.», запустить двигатель. Включив QF2 подать напряжение на катушку электромагнитного тормоза. Изменять нагрузку двигателя при помощи реостата PR1 от холостого хода (ползунок реостата PR1 – в положении «min») до тех пор, пока двигателя не станет равен. При этом поддерживать напряжение, подаваемое на обмотку статора двигателя, неизменнымВ. Ток и мощность замерять пофазно. Для определения скольжения использовать специальный прибор для измерения частоты тока ротора (ИЧТР) и электрический секундомер PS, замеряя времяt, за которое происходитNвспышек светодиода на приборе ИЧТР. Для построения характеристик снять 5…6 точек. Результаты занести в таблицу 11.8. Лабораторную установку отключить в следующей последовательности: ползунок реостата PR1 перевести в положение «min», отключить QF2, затем отключить двигатель, переведя QF1 и QS1 в положение «откл.».

Таблица 11.8. Рабочие характеристики двигателя.

Экспериментальные данные

Расчетные данные

В

А

А

А

Вт

Вт

Вт

Н·м

шт.

с

А

Вт

ВА

о.е.

о.е.

рад/с

Вт

о.е.

Используя экспериментальные данные, сделать необходимые расчеты:

;;

;;

;,

где N– число вспышек светодиода на приборе ИЧТР за времяt.

;рад/с;

;.

Результаты расчетов занести в таблицу 11.8.

По данным таблицы 11.8 построить рабочие характеристики двигателя ,,,s,,совмещено на графиках, полученных по круговой диаграмме.

Проанализировать полученные результаты.