close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Bondarenko Novopaschin Elektricheskie mash

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки
Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет
Факультет инженерной экологии
и городского хозяйства
Кафедра автоматики и электротехники
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
Методические указания
к выполнению лабораторных работ
по курсу «Электротехника» и «Электроснабжение зданий»
Санкт-Петербург
2012
1
УДК 621.3
Рецензент канд. техн. наук, доцент В. В. Кузнецов (СПбГАСУ)
Электрические машины: метод. указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Электротехника» и «Электроснабжение
зданий» / сост.: А. В. Бондаренко, В. Ф. Новопашин; под ред.
А. В. Бондаренко; СПбГАСУ. – СПб., 2012. – 75 с.
Рассмотрены порядок исследования электрических машин переменного
тока с короткозамкнутым ротором и фазовым ротором, двигатели постоянного
тока, генераторы и т. д. Представлена также работа по исследованию электрических машин с использованием компьютерного комплекса.
Предназначены для студентов всех специальностей при выполнении лабораторных работ по курсу «Электротехника» и «Электроснабжение зданий»
в лабораториях кафедры автоматики и электротехники СПбГАСУ.
Табл. 17. Ил. 53. Библиогр.: 4 назв.
Лабораторная работа № 1
ИССЛЕДОВАНИЕ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ
Цели работы – изучение конструкции асинхронного двигателя
с короткозамкнутым ротором, экспериментальное получение рабочих
характеристик двигателя, анализ экспериментальных рабочих характеристик.
1. Теоретические пояснения
Общие вопросы
Для преобразования электрической энергии в механическую
в различных силовых установках применяют, главным образом, трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.
Принцип действия асинхронного двигателя основан на явлении
взаимодействия вращающегося магнитного поля, создаваемого обмоткой статора, с токами роторной обмотки, в результате чего создается
вращающий момент.
Для оценки свойств электрической машины и пригодности ее
к работе в заданных условиях необходимо иметь рабочие характеристики машины. Для асинхронного двигателя применяются два основных метода опытного определения рабочих характеристик: непосредственный и косвенный. Непосредственный метод получения рабочих
характеристик путем изменения момента нагрузки на валу применяется обычно для двигателей малой мощности. В данной лабораторной работе используется косвенный метод.
Устройство и основные элементы конструкции
Санкт-Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет, 2012
2
Основными частями машины являются статор и ротор. Их сердечники собираются из листов электротехнической стали (рис. 1.1),
которые до сборки обычно покрываются с обеих сторон специальным лаком. Тем самым предотвращается образование больших вихревых токов в стали сердечников.
3
На рис. 1.1 показаны листы, из которых собираются статор и ротор машин
небольшой и средней мощностей. Они
обычно штампуются при помощи штампа, позволяющего одним ударом получить необходимую форму листа со всеми отверстиями. Отверстия на внутренРис. 1.1. Листы сердечников: ней окружности листов статора и на
1 – статора; 2 – ротора
внешней окружности листов ротора после сборки их образуют пазы статора
и ротора, в которые закладываются проводники обмоток.
На рис. 1.2 показан короткозамкнутый двигатель в разобранном
виде.
Сердечник статора помещается
в корпусе, который служит его внешней частью. Сердечник ротора укрепляется непосредственно на валу двигателя или на втулке (в форме крестовины), надетой на вал двигателя.
Вал вращается в подшипниках, Рис. 1.2. Асинхронный двигатель
c короткозамкнутым ротором
укрепленных в боковых щитах, назыв разобранном виде:
ваемых подшипниковыми щитами.
а – статор; б – ротор; в – подМашины мощностью до 500–600 кВт шипниковые щиты; г – вентилятор; д – отверстия для входа
(иногда и выше) снабжаются подшипи
выхода
охлаждающего воздуха;
никами качения (шариковыми и рое – клеммник для подключения
питания
Рис. 1.3. Асинхронный двигатель
большой мощности со стояковыми
подшипниками
4
ликовыми), при большей мощности – подшипниками скольжения.
При внешнем диаметре сердечника статора свыше 1 м обычно
применяют стояковые подшипники (рис. 1.3).
Подшипниковые щиты прикрепляются к корпусу статора
при помощи болтов или шпилек.
Щиты и корпус статора обычно выполняются литыми из чугуна. Для
малых машин их часто делают литыми из сплава с большим содержанием алюминия, что уменьшает вес машины.
Обмотки статора
Обмотки и сердечники статора и ротора являются основными
частями электрической машины. Они и создают в ней условия для
электромагнитных процессов, протекающих при преобразовании электрической энергии в механическую или при обратном преобразовании.
Максимальная электродвижущая сила (ЭДС), наведенная в проводнике,
(1)
Eм = Bм l v ,
где Вм – максимальная индукция в воздушном зазоре;
l – активная длина проводника;
v – скорость поля относительно проводника.
Частота наведенной в проводнике ЭДС при двух полюсах (одна
пара полюсов p = 1)
n
f = ,
60
где n – частота вращения, об/мин.
При числе полюсов, равном 2р, частота будет в р (p = 2) раз больше:
pn
,
(2)
60
так как в этом случае за один оборот ротора мимо проводника пройдут
р северных и р южных полюсов.
Если вместо одного витка взять катушку, состоящую из w витков, то ЭДС в катушке будет в w раз больше, чем в одном витке:
E к = ωк Е max = 4,44 f k у ωк Ф max ,
(3)
f =
где f – частота сети;
k у – коэффициент ускорения;
Ф max – максимальное значение магнитного поля.
5
Обмотка статора обычно состоит из катушек, равномерно сдвинутых одна относительно другой по окружности статора. Стороны
катушек закладываются в пазы. Закладывают в паз или одну катушечную сторону, или две катушечные стороны одну над другой. В соответствии с этим различают однослойные и двухслойные обмотки.
Обмотки короткозамкнутых роторов
Такие обмотки, как правило, выполняются в виде беличьих клеток, состоящих из
стержней и замыкающих их на торцах колец
(рис. 1.4).
Для машин до
100 кBт они обычно
Рис. 1.4. Короткозамкнувыполняются путем
тая обмотка ротора в виде
заливки расплавбеличьей клетки
ленного алюминия
в пазы ротора. При
этом одновременно отливаются и короткоза- Рис. 1.5. Алюминиевая
мыкающие торцовые кольца вместе с венти- короткозамкнутая обмотка
ляционными крыльями (рис. 1.5).
ротора
Пазы ротора показаны на рис. 1.6.
a
б
в
г
В проводниках замкнутой обM
мотки ротора при этом будут навоM
N
диться токи. Их направления указаM
n1ω1
ны на рис. 1.7. Они найдены по праn2ω2
вилу правой руки, позволяющему
определить направление наведенного тока в проводнике, перемещающемся относительно поля. Пользуясь правилом левой руки, найдем
направления электромагнитных сил,
S
действующих на ротор и заставляющих его вращаться.
Ротор двигателя будет вращать- Рис. 1.7. Пояснение принципа действия асинхронного двигателя
ся в направлении вращения поля. Его
частота вращения n2, об/мин, будет меньше частоты вращения поля n1,
так как только в этом случае возможны наведение токов в обмотке
ротора и возникновение электромагнитных сил и вращающего момента.
Частота вращения поля n1 называется синхронной частотой вращения.
Скорость поля относительно ротора (n1 – n2) называется частотой скольжения, а отношение этой частоты к частоте поля, обозначаемое через s, называется скольжением.
s=
Рис. 1.6. Пазы ротора
Принцип действия асинхронного двигателя
Для лучшего понимания принципа действия асинхронного двигателя вначале примем, что его вращающееся поле создается путем
вращения двух полюсов (постоянных магнитов или электромагнитов),
как показано на рис. 1.7.
n1 − n2
.
n1
Обозначим через М вращающий момент, который нужно приложить к полюсам (см. рис. 1.7), чтобы вращать их c частотой n1, об/мин,
или с угловой частотой, рад/с,
ω=
2πn1
.
60
(5)
Тогда мощность, необходимая для вращения полюсов,
Pэ.м = Mω1.
6
(4)
7
(6)
На ротор и полюсы действуют одинаковые электромагнитные
силы (действие равно противодействию). Они создают одинаковые
вращающие моменты, а так как момент, действующий на полюсы (на
рис. 1.7 показан пунктирной стрелкой), равен М, то и на ротор действует момент М. Следовательно, механическая мощность, развиваемая ротором,
(7)
P2′ = Mω 2 ,
Механическая мощность на валу двигателя P2 (полезная мощность) меньше механической мощности P2′ , развиваемой ротором.
Чтобы получить Р2, нужно вычесть из P2′ механические потери Pмехх
на трение в подшипниках и вращающихся частях о воздух, потери Рс.р
в зубцах статора и ротора, вызываемые пульсациями поля в них,
и небольшие добавочные потери Pдоб, возникающие при нагрузке
и вызываемые полями рассеяния статора и ротора:
где угловая частота ротора, рад/с,
ω2 =
P2 = P2′ − Pмех − Pс доб − Pдоб .
2πn1
.
60
При работе машины двигателем P2′ < Pэ.м , так как
(8)
2
<
1
.
Можно считать, что разность мощностей Рэ.м и P2′ равна толькоо
электрическим потерям в обмотке ротора, имеющей m2 фаз при токе
в фазе I2 и ее активном сопротивлении r2, так как потерями в стали
ротора можно пренебречь:
Pэ.м − P2′ = Pэ 2 =
2
m2 I 2 r2 .
(9)
Мощность Pэ.м передается вращающимся полем ротору. Она называется электромагнитной мощностью, или мощностью вращающегося поля.
В реальной асинхронной машине, работающей двигателем, электромагнитная мощность Рэ.м равна первичной мощности Р1, подведенной к статору, за вычетом Рэ1 электрических потерь в обмотке
статора
Pэ1 = m1 I12 r1 ,
(10)
где m1 – число фаз; I1 – ток в фазе обмотки статора; r1 – ее активное
сопротивление,
и потерь в стали статора Pс1, т. е.
Pэ.м = P1 − Pэ1 − Pc1 .
8
(11)
(12)
Энергетическая диаграмма асинхронного двигателя
Наглядное представление о распределении мощностей в асинхронном двигателе дает его энергетическая диаграмма,
приведенная на рис. 1.8. Она соответствует (11) и (12).
Из написанных ранее соотношений
(6), (7) следует:
Pэ.м − P2′ = M (ω1 − ω2 )
ω1
=
ω2
Р1
Рэ1
Рс1
Рэ.м
Рэ2
Рмех
= sω1M = sPэ.м = Pэ 2 ,
Рэ.м
Р′2
Р2
Рдоб
Рс доб
Рис. 1.8. Энергетическая
диаграмма асинхронного
двигателя
ω1 − ω2 n1 − n2
= s.
=
ω1
n1
Асинхронные двигатели выполняются таким образом, чтобы их
скольжение было невелико. Оно для нормальных двигателей мощностью от 1 до 1000 кВт при их номинальной нагрузке составляет приблизительно 1–6 %.
Частота вращения поля (синхронная частота) определяется, как
указывалось, по формуле
так как
n1 =
60 f1
,
p
где f1 – частота тока статора; р – число пар полюсов его обмотки.
9
(13)
При стандартной частоте f = 50 Гц синхронные частоты вращения для различных чисел полюсов имеют значения, приведенные
в табл. 1.1.
Таблица 1.1
p
n1
2
3000
4
1500
6
1000
8
750
10
600
12
500
Частота вращения ротора, об/мин,
n2 = (1 − s )n1 .
Номинальная частота вращения n2н, получающаяся при номинальной нагрузке на валу, указывается на щитке двигателя. Она в обычных случаях позволяет определить синхронную частоту вращения,
число полюсов двигателя и его номинальное скольжение sн.
Например, на щитке двигателя, предназначенного для работы при
частоте тока f1 = 50 Гц, указана частота вращения n2н = 730 об/мин. Ближайшая синхронная частота вращения равна 750 об/мин (см. табл. 1.1),
чему соответствует число пар полюсов р = 8.
Скольжение
да они используются для регулируемых электроприводов. Рассмотрим возможные способы регулирования частоты вращения.
1. Частоту вращения асинхронного двигателя можно регулировать путем изменения напряжения U1 на зажимах статора. Однако такой способ регулирования при малом сопротивлении роторной цепи
позволяет изменять частоту вращения лишь в очень небольших пределах.
2. В необходимых случаях плавное регулирование частоты вращения осуществляется путем изменения частоты f1 тока, подводимого к двигателю. При этом изменяется частота вращения поля n1 =
60 f1
,
p
Асинхронные двигатели обычно применяются для электроприводов, которые работают с постоянной частотой вращения. Но иног-
а следовательно, и ротора.
Такой способ регулирования требует наличия отдельного генератора переменного тока с регулируемой частотой.
3. На практике применяется также способ ступенчатого изменения частоты вращения путем изменения числа пар полюсов обмотки
статора. Соответствующее переключение обмотки производится сравнительно просто, если нужно увеличить или уменьшить число пар
полюсов вдвое. В этом случае каждая фаза обмотки статора делится
на две одинаковые части, которые можно включать последовательно
или параллельно. При обмотке статора, переключаемой на различные числа пар полюсов, как правило, применяется короткозамкнутый
ротор с беличьей клеткой.
Достоинством многоскоростного двигателя в случае его применения, например, для токарного станка является то, что при изменении момента нагрузки он работает на каждой ступени частоты вращения с незначительным ее изменением, как и обычный асинхронный двигатель. К недостаткам этого типа двигателей нужно отнести
увеличенные размеры по сравнению с размерами обычного двигателя и вследствие этого более высокую стоимость.
Механические характеристики n2 = f (M) многоскоростного двигателя приведены на рис. 1.9.
4. Имеется группа асинхронных двигателей с фазным ротором,
для регулирования частоты вращения которых используется реостат
в цепи ротора, имеющего обмотку, присоединенную к контактным
кольцам. (Двигатели с фазным ротором рассматриваются в лабораторной работе № 2.)
10
11
s=
750 − 730
100 ≈ 2,67 % .
750
Пуск короткозамкнутых двигателей
Характерной особенностью пуска короткозамкнутых двигателей
является большой пусковой ток, превышающий номинальный в 5–8 раз.
Такие двигатели выполняются, как отмечалось, с роторной обмоткой в виде беличьей клетки.
Короткозамкнутые двигатели обычно пускаются в ход путем
непосредственного включения их в сеть.
Применяют также с целью уменьшения пусковых токов запуск
двигателей по схеме «звезда» с последующим переводом в основной
режим включения по схеме «треугольник».
Регулирование скорости вращения
Увеличение активного сопротивления цепи ротора привоn2 = n1
дит к увеличению скольжения
и, следовательно, к уменьшению
частоты вращения двигателя.
n2′ = n1′
5. На практике используется
также реостатно-импульсный споМ
соб регулирования, при котором
0
Мя
в цепь статора включаются дополРис. 1.9. Механические характенительные резисторы, которые
ристики n2 = f (M) многоскоров определенные моменты времестного двигателя для двух ступеней ни шунтируются управляемыми
скорости
ключами.
n2
рукции с обдувом внешней поверхности корпуса статора делаются
также с корпусом статора и щитами из алюминия. Они входят в серию АОЛ.
Рис. 1.10. Двигатель серии А
с фланцем для крепления
Рис. 1.11. Двигатель серии АО
Некоторые серии асинхронных машин
Основной серией трехфазных асинхронных двигателей массового применения является серия А. В нее входят двигатели мощностью от 0,6 до 125 кВт. На базе серии А разработаны различные
модификации: двигатели с повышенным пусковым моментом, повышенной способностью к перегрузке по моменту, повышенным
скольжением, с контактными кольцами и др. На рис. 1.10 представлен двигатель серии А.
Все двигатели этой серии выполняются с короткозамкнутой
алюминиевой клеткой на роторе. Общепринятой конструкцией для
них является защищенная конструкция, при которой исключается
попадание в машину капель воды, падающих сверху или под углом
45° к горизонтали. Двигатели серии А имеют корпус и подшипниковые щиты, выполненные из чугуна или при малых мощностях –
из алюминиевого сплава. В последнем случае они обозначаются
как серия АЛ.
На рис. 1.11 представлен двигатель серии АО. Двигатели этой
серии имеют закрытую конструкцию с обдувом внешней ребристой
поверхности корпуса статора, который осуществляется при помощи
вентилятора. Последний помещен на валу двигателя между внутренним щитом, закрывающим ротор двигателя, и внешним щитом с отверстиями для прохода воздуха. Малые двигатели закрытой конст12
Рабочие характеристики асинхронного двигателя
Для полного выявления свойств двигателя служат его рабочие
характеристики – так принято называть зависимости от полезной
мощности Р2 двигателя на валу частоты вращения n, вращающего
момента Мвр, коэффициента мощности cos 1 и КПД .
Рабочие характеристики приведены на рис. 1.12.
Рабочие характеристики двигателей небольшой мощности могут быть найдены путем непосредственного измерения тока I1, мощности P1, частоты вращения n2 и момента на валу Мв при различных
нагрузках двигателя. Нагрузка двигателя при этом осуществляется
с помощью какого-либо тормоза, позволяющего измерить создаваемый им тормозящий момент Мв, кг м.
При опыте непосредственной нагрузки напряжение U1 и частоту тока f1 устанавливают равными номинальным значениям U1н и f1н.
По данным измерений рассчитывается мощность, Вт:
P2 = 9,81ω2 M в = 9,81
и коэффициенты:
cos ϕ1 =
2πn2
M в = 1,02 M в
60
P
P1
n − n2
s= 1
η= 2 .
;
;
m1U 1 I1
n1
P1
13
В лабораторной работе № 1 тормозящий момент создается генератором постоянного тока, включенным соосно с исследуемым двигателем. Расчетные формулы приведены в указаниях по обработке
результатов эксперимента.
Анализ характеристик асинхронного двигателя
Полный набор характеристик асинхронного двигателя приведен
на рис. 1.12.
1. Зависимость cos
двигателя от нагрузки
1
Изменения cos 1 обусловлены следующими далее соотношениями. Намагничивающий ток двигателя мало зависит от нагрузки,
а главный магнитный поток машины при возрастании нагрузки незначительно уменьшается. Но активный ток двигателя пропорционален его механической нагрузке. Таким образом, с увеличением нагрузки двигателя относительное значение реактивного тока быстро
убывает и cos 1 увеличивается. При холостом ходе двигателя его коэффициент мощности довольно низок – примерно 0,2. С увеличением нагрузки он быстро возрастает и достигает максимального значения (0,8–0,95) при нагрузке, близкой к номинальной. Таким образом,
даже у полностью загруженного двигателя реактивный ток составляет 30–60 % тока статора.
n, cos ϕ,
Мвр, М2,
I1, Р1, s, η
Мвр
η
cos ϕ1
n
s
cos ϕ0
Мвр0
P2ном
Рис 1.12. Характеристики асинхронного двигателя
14
Неполная загруженность асинхронных двигателей – это одна из
главных причин низкого коэффициента cos 1 промышленных предприятий. Естественным способом повышения cos 1 является полная
загрузка асинхронных двигателей.
2. Коэффициент полезного действия
КПД определяется отношением полезной мощности на валу Р2
к мощности Pl, определяющей потребление двигателем энергии из сети:
= Р2/Pl или
= (Р2/Pl ) 100, % .
Мощность P1 равна сумме полезной мощности и мощности всех
потерь в двигателе:
Pl = Р2 + Pпот.
Мощность всех потерь в двигателе можно разделить на постоянную составляющую, практически не зависящую от нагрузки, и переменную составляющую, зависящую от нее.
Мощностью постоянных потерь в двигателе можно считать
мощность потерь в сердечнике статора из-за гистерезиса и вихревых
токов и мощность механических потерь, которая определяется экспериментально из опыта холостого хода двигателя.
Мощность переменных потерь в двигателе равна мощности
потерь на нагревание проводов обмоток статора и ротора.
Максимального значения (65–95 %) КПД достигает, если переменные потери равны постоянным. У большинства двигателей этот
максимум КПД имеет место примерно при нагрузке, равной 75 %
номинальной, так как двигатели проектируются с учетом того обстоятельства, что далеко не всегда они полностью загружены.
3. Скольжение s
Режим работы трехфазной асинхронной машины определяется
электромагнитным взаимодействием токов в обмотках статора
и ротора.
Взаимодействие вращающегося магнитного поля, создаваемого
токами в обмотках статора, с токами ротора вынуждает ротор вращаться по направлению вращения поля. Но чем быстрее вращается
15
n
n1
0
s
Рис. 1.13. Режим двигателя
1
ротор, тем меньше индуцируемые в его
обмотке ЭДС, а следовательно, и токи.
Если частота вращения поля n1, а частота вращения ротора n, то режим работы асинхронной машины можно характеризовать скольжением
s = (n1 – n)/n1 или в процентах s = [(n1 – n)/n1] 100.
В режиме двигателя (0 < s < 1) характеристика n = f (s ) линейна
(рис. 1.13).
4. Скоростная характеристика
Зависимость n = f ( P2 ) – скоростная характеристика – мало отличается по форме от механической характеристики двигателя n(Мвр).
Она может быть названа жесткой (см. рис. 1.3), при этом скольжение
s = f ( P2 ) = (n0 – n)/n0 .
5. Вращающий момент Мвр
Вращающий момент Мвр, развиваемый двигателем, складывается из полезного момента М2 (преодоление нагрузки на валу двигателя) и момента холостого хода М0. Последний покрывает механические потери двигателя. Этот момент можно приближенно считать не
зависящим от нагрузки двигателя. Полезный момент М2 = Р2/ р; если
бы скорость р была строго постоянна, то зависимость М2(Р2) была
бы линейна, но скорость двигателя немного уменьшается с увеличением Р2, поэтому график зависимости Мвр(Р2) немного отклоняется
вверх. Соответственно график вращающего момента Мвр(Р2), складывающегося из момента холостого хода и полезного момента, пересекает ось ординат в точке, соответствующей М0, а затем почти прямолинеен и лишь немного изгибается вверх.
Кривая полезного механического момента M2 будет проходить
параллельно М2(Р2), но из нулевой точки.
16
6. Зависимость фазного тока от нагрузки
Зависимость фазного тока от нагрузки I1 = f ( P2 ) аналогична зависимости для вращающего момента Мвр(Р2).
Рекомендуемая литература для самостоятельной работы
1. Касаткин А. С. Электротехника: учебник для вузов / А. С. Касаткин,
М. В. Немцов. – 7-е изд. – М.: Высш. шк., 2002.
2. Воробьев А. В. Электротехника и электрооборудование строительных
процессов: учебник для вузов / А. В. Воробьев. – М.: Изд-во АСВ, 1995.
3. Данилов И. А. Общая электротехника с основами электроники: учеб.
пособие для студ. неэлектротехн. спец. средних спец. учеб. заведений /
И. А. Данилов, П. М. Иванов. – 4-е изд. – М.: Высш. шк., 2000.
2. Описание лабораторного стенда
Состав стенда
Схема установки для проведения исследований приведена
на рис. 1.14.
Установка состоит из исследуемого двигателя М1, питаемого от
сети 380 В через трансформатор, генератора G/M, нагрузочных реостатов и приборов.
Перечень аппаратуры приведен в табл. 1.2.
Описание электрической схемы соединений
М1 (102.1) – испытуемый асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.
G1 (201.2) – источник синусоидального напряжения промышленной частоты 50 Гц.
G2 (206.1) – источник питания двигателя постоянного тока, используемый для питания регулируемым напряжением обмотки возбуждения машины постоянного тока.
G4 (101.2) – машина постоянного тока, работающая в режиме
генератора с независимым возбуждением и выступающая в качестве
нагрузочной машины.
17
Таблица 1.2
Рис. 1.14. Схема установки для исследования асинхронного двигателя
с короткозамкнутым ротором
Обозначение
G1
18
Наименование
Тип
Параметры
Трехфазный источник питания
201.2
G2
Источник питания двигателя
постоянного тока
206.1
G4
Машина постоянного тока, работающая в режиме генератора
101.2
G5
Преобразователь угловых перемещений
104
М1
Машина переменного тока
102.1
А2
Трехфазная трансформаторная
группа
347.1
А6
А10
Трехполюсный выключатель
Активная нагрузка
301.1
306.1
Р1
Блок мультиметров
508.2
Р2
Измеритель мощностей
507.2
Р3
Указатель частоты вращения
506.2
~ 400 В / 16 А
– 0–250 В /
3 А (якорь) /
– 200 В / 1 А (возбуждение)
90 Вт / 220 В /
0,56 А (якорь) /
2×110 В / 0,25 А
(возбуждение)
6 вых. каналов / 2500
импульсов
за оборот
100 Вт / ~ 230 В /
1500 мин−1
3×80 В ⋅ А;
230 В / 242, 235, 230,
226, 220, 133, 127 В
~ 400 В / 10 А
220 В / 3 × 0–50 Вт
3 мультиметра
0–1000 В /
0–10 А /
0–20 МОм
15, 60, 150, 300,
600 В /
0,05; 0,1; 0,2; 0,5 А
– 2000–0–2000 мин−1
G5 (104) – преобразователь угловых перемещений, генерирующий импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения Р3
электромашинного агрегата.
Р3 (506.2) – указатель частоты вращения.
Испытуемый асинхронный двигатель М1 получает питание через трехфазную трансформаторную группу А2 от трехфазного источника питания G1.
Активная нагрузка А10 (306.1) используется для нагрузки генератора G4.
19
С помощью мультиметров блока Р1 (508.2) контролируются ток
статорной обмотки испытуемого двигателя М1 (Р1.1), ток (Р1.2)
и напряжение (Р1.3) якорной обмотки генератора G4.
С помощью измерителя Р2 (507.2) контролируются активная
и реактивная мощности, потребляемые испытуемым двигателем М1.
3. Указания по подготовке стенда к проведению эксперимента
Убедитесь, что стенд обесточен и устройства, используемые
в эксперименте, отключены от сети электропитания. Нажмите кнопку отключения «красный грибок».
Стенд считается обесточенным при несветящихся светодиодах
источника G1 (201.2).
Соберите электрическую схему установки в соответствии
с рис. 1.14.
Соберите электрическую
М1
схему соединений тепловой защиты машины переменного
тока в соответствии с рис. 1.15.
Соедините гнезда защитG1
ного заземления « » устройств,
Рис. 1.15. Схема тепловой защиты
используемых в эксперименте,
с гнездом «РЕ» трехфазного источника питания G1(201.2).
Переключатель режима работы источника G2 (206.1) установите в положение «РУЧН.».
Регулировочную рукоятку источника G2 (206.1) поверните до
упора против часовой стрелки.
Регулировочные рукоятки активной нагрузки А10 (306.1) поверните до упора против часовой стрелки.
Установите переключателем в трехфазной трансформаторной
группе А2 (347.1) номинальные напряжения вторичных обмоток трансформаторов 220 В.
Включите выключатели «СЕТЬ» блоков, задействованных в эксперименте.
Активизируйте мультиметры блока Р1, задействованные в эксперименте.
20
Включите источник G1 (201.2). О наличии напряжений фаз на
его выходе должны сигнализировать светящиеся светодиоды.
Пустите двигатель М1 нажатием кнопки «ВКЛ.» выключателя А6.
Нажмите кнопку «ВКЛ.» источника G2 (206.1) для подачи постоянного напряжения на обмотку возбуждения генератора G4 и установите регулировочной рукояткой постоянное напряжение 220 В.
4. Порядок выполнения экспериментов
Изменяя положение регулировочных рукояток активной нагрузки А10 (306.1), тем самым изменяя нагрузку, устанавливайте U2 в соответствии с табл. 1.3.
В табл. 1.3 заносите показания:
1) амперметра Р1.1 (фазный ток Iф1 двигателя М1);
2) ваттметра (W) измерителя мощностей Р2 (активная Pф1 мощность фазы двигателя М1);
3) варметра (var) измерителя мощностей Р2 (реактивная Qф1
мощность фазы двигателя М1);
4) указателя Р3 (частота вращения n двигателя М1);
5) амперметра Р1.2 (ток I2 якорной обмотки генератора G4);
6) вольтметра Р1.3 (напряжение U2 якорной обмотки генератора G4).
По завершении эксперимента отключите источник G1.
Выключите выключатели «СЕТЬ» блоков, задействованных
в эксперименте.
Далее выполните обработку результатов эксперимента.
Таблица 1.3
Iф1, A
Pф1, Вт
Qф1, вар
n, мин−1
I2, A
U2, В
1180 1170 1165 1160 1155 1150 1145 1140 1135 1130
21
5. Обработка результатов
Контрольные вопросы
Используя данные табл. 1.2, вычислите для каждого значения
тока Iф1 значения полезной активной мощности Р2, полной потребляемой из сети активной мощности P1, полезного механического момента М, коэффициента мощности cos , скольжения s и коэффициента полезного действия асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
P2 = I 2 ⋅ U 2 ;
P1 = 3Pф1 ;
M =
3
( Pф1 − 21I ф21 );
50 π
cos ϕ =
Pф1
2
Pф1 + Qф1
2
;
1. Какова конструкция статора асинхронного двигателя?
2. Какова конструкция короткозамкнутого ротора?
3. Какие способы включения асинхронных двигателей вы знаете?
4. Что дает пуск двигателя способом переключения обмоток
статора со «звезды» на «треугольник»?
5. Какие характеристики асинхронного двигателя называются
рабочими?
6. Почему ротор асинхронного двигателя не может вращаться с
синхронной скоростью, т. е. со скоростью вращения магнитного поля
статора?
7. Как определяется мощность двигателя в лабораторной работе?
8. Как определить скольжение?
9. Что является нагрузкой двигателя в лабораторной установке?
Выполните анализ рабочих характеристик.
n 

s = 1 −
100;
 1500 
η=
P2
100.
3Pф1
Полученные результаты занесите в табл. 1.3.
Используя данные табл. 1.3 и 1.4, постройте рабочие
характеристики I = f1(P2), P1 = f2(P2), s = f3(P2), = f4(P2), cos = f5(P2),
M = f 6 (P 2 ) и n = f 7 (P 2 ) трехфазного асинхронного двигателя
с короткозамкнутым ротором.
Таблица 1.4
Iф1, A
P2, Вт
P1, Вт
М, Н ⋅ м
cos ϕ
s, %
η, %
n, мин–1
22
23
Лабораторная работа № 2
ИССЛЕДОВАНИЕ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
С ФАЗНЫМ РОТОРОМ
Асинхронный двигатель с фазным ротором имеет лучшие пусковые и регулировочные свойства, однако ему присущи бóльшие масса, размеры и стоимость, чем асинхронному двигателю с короткозамкнутым ротором.
Цели работы – изучение конструкции асинхронного двигателя
с фазным ротором, экспериментальное получение рабочих характеристик двигателя, анализ экспериментальных рабочих характеристик, анализ работы двигателя с использованием виртуального осциллографа.
1. Теоретические пояснения
Двигатель с фазным ротором
Рис. 2.2. Асинхронный двигатель с контактными
кольцами в разобранном виде:
а – статор; б – ротор; в – подшипниковые щиты;
г – вентилятор; д – отверстия для входа и выхода
охлаждающего воздуха; ж – контактные кольца;
з – щеткодержатели и щетки
Конструкция и работа электродвигателя с фазным ротором
и с короткозамкнутым ротором аналогичны.
В асинхронных электродвигателях большой мощности и специ1
альных машинах малой мощности
для улучшения пусковых и регулировочных свойств применяются
3
фазные роторы.
2
В этих случаях на роторе ук4
ладывается
трехфазная обмотка
5
(рис. 2.1) с геометрическими осями фазных катушек 1, сдвинутыми
в пространстве относительно друг
Рис. 2.1. Схема подключения
друга на 120°. Фазы обмотки сореостатов к фазному ротору
единяются звездой и концы их присоединяются к трем контактным
кольцам 3, насаженным на вал 2 и электрически изолированным как
от вала, так и друг от друга. С помощью щеток 4, находящихся в скользящем контакте с кольцами 3, имеется возможность включать в цепи
фазных обмоток регулировочные реостаты 5.
На рис. 2.2 показан асинхронный двигатель с контактными кольцами в разобранном виде.
Вопросы, связанные с пуском в ход электрических двигателей,
имеют большое практическое значение. При их разрешении приходится считаться с условиями работы сети, к которой подключается двигатель, и с требованиями, которые предъявляются к электроприводу.
Под электроприводом понимается устройство, состоящее из электродвигателя вместе с относящейся к нему аппаратурой и предназначенное для приведения во вращение рабочей машины (какого-либо станка, насоса, вентилятора, экскаватора, прокатного стана, конвейера и др.).
Для оценки пусковых свойств электродвигателя установлены
следующие основные показатели:
начальный пусковой ток Iнач или его кратность Iнач/Iн;
начальный пусковой момент Мнач или его кратность Мнач/Мн.
Кроме того в ряде случаев имеет значение продолжительность
разбега двигателя вместе с приводимым им во вращение механизмом
и иногда плавность разбега.
24
25
Пуск в ход асинхронных двигателей
Пуск двигателей с контактными кольцами
Короткозамкнутые двигатели иногда пускаются для ограничения пускового тока при пониженном напряжении. Для этой цели
в цепь статора на время пуска включают активное сопротивление, реактор или автотрансформатор.
Применяется также пуск при переключении обмотки статора со
«звезды» на «треугольник», если при данном напряжении сети она
должна быть соединена в «треугольник».
Двигатели с контактными кольцами пускаются в ход при помощи реостата, включаемого в роторную цепь
и называемого пусковым. Схема его
приведена на рис. 2.3.
Двигатель с контактными кольRдоб
цами, пускаемый в ход при помощи
пускового реостата, обладает хорошиРис. 2.3. Схема пуска в ход
ми пусковыми характеристиками.
трехфазного асинхронного
двигателя с контактными коль- Пусковой ток имеет относительно нецами (Rдоб – пусковой реостат; большое значение, и, следовательно,
РМ – рабочая машина)
подключение двигателя к электрической сети, особенно маломощной, не
будет вызывать резких изменений режима ее работы.
На рис. 2.4 показано изменение вращающего момента при выключении ступеней пускового реостата за время разбега двигателя.
Таким образом, изменяя активное
М
сопротивление обмотки ротора,
R2′ < R2′′ < R2′′′
можно менять положение максимуМmах
ма кривой M(s). При увеличении соM n′′′
противления Rдоб максимум кривой
M n′′
Мн
сдвигается в сторону бóльших знаM n′
чений скольжения, при этом вся кривая сдвигается вправо.
′ S opt
′′ Sopt
′′′
1
S opt
s
0
Пусковые реостаты изготовляются
из проволоки или ленты, обычРис. 2.4. Кривые М = f (s ) при
но намотанной в виде спирали на
различных сопротивлениях
фарфоровые столбики. Для проволороторной цепи
м
26
ки или ленты берут металл повышенного удельного сопротивления
(нихром и др.), обладающий высокой износоустойчивостью. Такие
реостаты имеют воздушное охлаждение, если они предназначаются
для частых пусков в ход, или масляное охлаждение. В последнем случае спирали помещаются в баке с маслом. Переключение ступеней
реостата, присоединенных к контактам, помещенным на доске из изоляционного материала, производится при помощи ручки, скользящей
по контактам.
Следует иметь в виду, что пусковые реостаты рассчитываются
на кратковременную нагрузку, поэтому их ступени нельзя оставлять
на долгое время под током во избежание чрезмерного нагрева.
При пуске в ход двигателя с контактными кольцами нужно до
включения рубильника или масляного выключателя убедиться в том,
что весь реостат введен в цепь ротора. После включения надо пусковое сопротивление выводить постепенно, чтобы стрелка амперметра,
который должен быть включен в цепь статора, не отклонялась дальше допустимого значения.
Регулирование скорости вращения
Асинхронные двигатели обычно применяются для электроприводов, которые работают с постоянной частотой вращения. Но иногда они используются для регулируемых электроприводов. Рассмотрим возможные способы регулирования частоты вращения.
1. Для регулирования частоты вращения асинхронного двигателя с фазным ротором (с контактными кольцами) используется реостат в цепи ротора, имеющего обмотку, присоединенную к контактным кольцам.
Увеличение активного сопротивления цепи ротора приводит
к увеличению скольжения, следовательно, к уменьшению частоты вращения двигателя, что видно из M = f (s ) при различных Rдоб, представленных на рис. 2.4.
Регулирование здесь возможно в широких пределах, причем
плавность регулирования, очевидно, зависит от числа ступеней
реостата.
Указанный способ регулирования неэкономичен, так как он связан с непроизводительной затратой энергии в реостате.
27
При регулировании частоты
вращения двигателя
n2 = n1
с помощью реостата в цепи
ротора следует иметь в виду,
Rдоб = 0
что его механическая харакRдоб > 0
теристика (рис. 2.5) может
получиться резко падаюМ
щей, недопустимой, напри0
Мя
мер, для электропривода
Рис. 2.5. Механические характеристики
к токарному станку.
n2 = f (M) двигателя
2. Частоту вращения
с контактными кольцами при сопротивлеасинхронного
двигателя
нии Rдоб = 0 и при Rдоб > 0
можно регулировать также
путем изменения напряжения U1 на зажимах статора. Однако такой
способ регулирования при малом сопротивлении роторной цепи позволяет изменять частоту вращения лишь в небольших пределах
3. Достаточно эффективно регулирование частоты вращения
осуществляется путем изменения частоты f1 тока, подводимого к двиn2
60 f1
, а слеp
довательно, и ротора. Такой способ регулирования требует наличия
отдельного генератора переменного тока с регулируемой частотой.
4. На практике применяется также способ ступенчатого изменения частоты вращения путем изменения числа пар полюсов обмотки
статора. Соответствующее переключение обмотки производится сравнительно просто, если нужно увеличить или уменьшить число пар
полюсов вдвое. В этом случае каждая фаза обмотки статора делится
на две одинаковые части, которые можно включать последовательно
или параллельно.
При обмотке статора, переключаемой на различные числа пар
полюсов, как правило, применяется короткозамкнутый ротор в виде
беличьей клетки, представленный в лабораторной работе № 1.
гателю. При этом изменяется частота вращения поля n1 =
Серийные двигатели с фазным ротором
Рис. 2.6. Трехфазный асинхронный двигатель с контактными кольцами
Они изготовляются для эксплуатации в угольной и нефтяной промышленности, для нужд электростанций и других областей. Эти двигатели имеют защищенную конструкцию с самовентиляцией, как
и большинство асинхронных двигателей. Подвод воздуха здесь осуществляется через отверстия, расположенные в нижних частях подшипниковых щитов, выход воздуха – через
боковые закрытые жалюзи отверстия
с обеих сторон корпуса статора.
Выпускаются также двигатели серии АК – двигатели с контактными Рис. 2.7. Двигатель серии АК
кольцами мощностью до 125 кВт (справа кожух, закрывающий
контактные кольца)
(рис. 2.7).
Рекомендуемая литература для самостоятельной работы
1. Касаткин А. С. Электротехника: учебник для вузов / А. С. Касаткин,
М. В. Немцов. – 7-е изд. – М.: Высш. шк., 2002.
2. Воробьев А. В. Электротехника и электрооборудование строительных
процессов: учебник для вузов / А. В. Воробьев. – М.: Изд-во АСВ, 1995.
3. Данилов И. А. Общая электротехника с основами электроники: учеб.
пособие для студ. неэлектротехн. спец. средних спец. учеб. заведений /
И. А. Данилов, П. М. Иванов. – 4-е изд. – М.: Высш. шк., 2000.
Двигатели большой мощности (от 140 до 1250 кВт) с фазным ротором (с контактными кольцами) объединены в серию ФАМСО (рис. 2.6).
28
29
2. Описание лабораторного стенда
Схема установки для проведения исследований приведена на рис. 2.8.
Установка состоит из исследуемого двигателя М1, питаемого от
сети 380 В через трансформатор, генератора G/M, нагрузочных реостатов и приборов.
Перечень аппаратуры приведен в табл. 2.1.
Рис. 2.8. Схема установки для исследования асинхронного двигателя
с фазным ротором
Описание электрической схемы соединений
М1 (102.1) – испытуемый асинхронный двигатель с фазным ротором.
G1 (201.2) – источник синусоидального напряжения промышленной частоты 50 Гц.
G2 (206.1) – источник питания двигателя постоянного тока, используемый для питания регулируемым напряжением обмотки возбуждения машины постоянного тока.
G4 (101.2) – машина постоянного тока, работающая в режиме
генератора с независимым возбуждением и выступающая в качестве
нагрузочной машины.
G5 (104) – преобразователь угловых перемещений, генерирующий импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения Р3
электромашинного агрегата.
Р3 (506.2) – указатель частоты вращения.
Испытуемый асинхронный двигатель с фазным ротором М1 получает питание через трехфазную трансформаторную группу А2 от
трехфазного источника питания G1.
Реостат А9 служит для вывода энергии скольжения при испытании двигателя М1 с фазным ротором.
Активная нагрузка А10 используется для нагружения генератора G4.
С помощью мультиметра блока Р1 (Р1.1) контролируется ток
статорной обмотки испытуемого двигателя М1.
С помощью мультиметра блока Р1 (Р1.3) контролируется напряжение генератора.
С помощью измерителя Р2 контролируется активная мощность,
потребляемая испытуемым двигателем М1.
30
31
Таблица 2.1
Обозначение
G1
Наименование
Тип
Параметры
Трехфазный источник питания
201.2
G2
Источник питания двигателя
постоянного тока
206.1
G4
Машина постоянного тока, работающая в режиме генератора
101.2
G5
Преобразователь угловых перемещений
104
М1
Машина переменного тока
102.1
А2
Трехфазная трансформаторная
группа
347.1
301.1
307.1
3 × 0–40 Ом / 1 А
А10
Трехполюсный выключатель
Реостат для цепи ротора машины переменного тока
Активная нагрузка
~ 400 В / 16 А
− 0–250 В /
3 А (якорь) /
− 200 В / 1 А (возбуждение)
90 Вт / 220 В /
0,56 А (якорь) /
2×110 В / 0,25 А (возбуждение)
6 вых. каналов / 2500
импульсов
за оборот
100 Вт / ~ 230 В /
1500 мин−1
3×80 В ⋅ А;
230 В / 242, 235, 230,
226, 220, 133, 127 В
~ 400 В / 10 А
306.1
Р1
Блок мультиметров
508.2
Р2
Измеритель мощностей
507.2
Р3
Указатель частоты вращения
506.2
220 В / 3×0–50 Вт;
3 мультиметра
0–1000 В /
0–10 А /
0–20 МОм
15, 60, 150, 300, 600 В /
0,05; 0,1; 0,2; 0,5 А
–2000–0–2000 мин−1
А6
А9
3. Указания по подготовке стенда к проведению эксперимента
Убедитесь, что стенд обесточен и устройства, используемые
в эксперименте, отключены от сети электропитания. Нажмите кнопку отключения «красный грибок».
Стенд считается обесточенным при несветящихся светодиодах
источника G1 (201.2).
32
Соберите электрическую схему установки в соответствии с рис. 2.8.
Соберите электрическую схему соединений тепловой защиты
машины переменного тока в соответствии с рис. 2.9.
Соедините гнезда защитноМ1
го заземления « » устройств, используемых в эксперименте, с
гнездом «РЕ» трехфазного источника питания G1 (201.2).
G1
Переключатель режима раРис. 2.9. Схема тепловой защиты
боты источника G2 (206.1) установите в положение «РУЧН.».
Регулировочные рукоятки реостата А9 поверните против часовой стрелки до упора.
Регулировочную рукоятку источника G2 (206.1) поверните до
упора против часовой стрелки.
Регулировочные рукоятки активной нагрузки А10 (306.1) поверните до упора против часовой стрелки.
Установите переключателем в трехфазной трансформаторной
группе А2 (347.1) номинальные напряжения вторичных обмоток трансформаторов 220 В.
Включите выключатели «СЕТЬ» блоков, задействованных в эксперименте.
Активизируйте мультиметры блока Р1, задействованные в эксперименте.
Включите источник G1 (201.2). О наличии напряжений фаз на
его выходе должны сигнализировать светящиеся светодиоды.
Пустите двигатель М1 нажатием кнопки «ВКЛ.» выключателя А6.
Нажмите кнопку «ВКЛ.» источника G2 (206.1) для подачи
постоянного напряжения на обмотку возбуждения генератора G4
и установите регулировочной рукояткой постоянное напряжение
220 В.
Далее следует приступить к снятию естественной и трех искусственных механических характеристик исследуемого асинхронного двигателя с фазным ротором.
33
4. Порядок выполнения экспериментов
Таблица 2.3
Для снятия естественной механической характеристики установить на реостате А9 (307.1) сопротивление в каждой фазе, равное нулю
(ручки поверните против часовой стрелки до упора).
Для снятия искусственных механических характеристик установить на реостате А9 (307.1) сопротивление в каждой фазе, равное
6 Ом, затем 10 Ом и для снятия последней характеристики – 16 Ом.
Изменяя положение регулировочных рукояток активной нагрузки А10 (306.1), тем самым изменяя нагрузку, устанавливайте U2 в соответствии с табл. 2.2.
В табл. 2.2 (таблицы для всех экспериментов аналогичны) заносите:
1) значение установленных сопротивлений фаз ротора;
2) показания амперметра Р1.1 (фазный ток Iф1 двигателя М1);
3) показания ваттметра (W) измерителя мощностей Р2 (активная Pф1 мощность фазы двигателя М1);
4) показания указателя Р3 (частота вращения n двигателя М1);
5) данные вольтметра Р1.3 (напряжение U2 якорной обмотки
генератора G4).
По завершении эксперимента отключите источник G1.
Выключите выключатели «СЕТЬ» блоков, задействованных
в эксперименте.
Таблица 2.2
Iф1, A
Pф1, Вт
n, мин−1
U2, В
1180 1170 1160 1150 1140 1130 1120 1110 1100
М, Н ⋅ м
n, мин−1
Используя данные таблиц, постройте естественную и искусственные механические характеристики n = f (M ) трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором.
Графики механических характеристик следует располагать на
одном рисунке.
Контрольные вопросы
1. Какова конструкция статора асинхронного двигателя?
2. Какова конструкция фазного ротора?
3. Как осуществляется пуск асинхронного двигателя с фазным
ротором?
4. Какие способы регулирования скорости асинхронного двигателя вы знаете?
5. Как осуществляется регулирование скорости асинхронного
двигателя с фазным ротором?
6. Какие характеристики асинхронного двигателя называются
механическими?
7. Что является нагрузкой двигателя в лабораторной работе?
8. Как определяется момент, развиваемый двигателем, в лабораторной работе?
9. Как определить скольжение?
190
5. Обработка результатов эксперимента
Вычислите электромагнитный момент М, H м, двигателя М1
для каждого значения тока Iф1 из полученных таблиц по формуле
3
( Pф1 − 21 ⋅ I ф12 ),
50 π
и занесите его в таблицы, аналогичные табл. 2.3.
M =
34
35
Принцип действия машины постоянного тока
Лабораторная работа № 3
ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА
С НЕЗАВИСИМЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ
Цели работы – изучение конструкции генератора постоянного
тока, экспериментальное получение характеристик генератора постоянного тока с независимым возбуждением, анализ экспериментальных характеристик.
1. Теоретические пояснения.
Электрические машины постоянного тока в режиме генератора
Устройство электрической машины постоянного тока
Электрическая машина постоянного тока состоит из двух основных частей: неподвижной части (индуктора) и вращающейся части
(якоря с обмоткой).
На рис. 3.1 изображена конструктивная схема машины постоянно5
1
го тока.
4
Индуктор состоит из станины 1
цилиндрической формы, изготовлен2
3
ной из ферромагнитного материала,
и полюсов с обмоткой возбуждения 2,
закрепленных на станине. Обмотка
Рис. 3.1. Конструкция мавозбуждения создает основной магшины постоянного тока
нитный поток. Этот поток может создаваться постоянными магнитами, укрепленными на станине.
Якорь состоит из следующих элементов: сердечника 3, обмотки
4, уложенной в пазы сердечника, коллектора 5. Сердечник якоря для
уменьшения потерь на вихревые точки набирается из изолированных
друг от друга листов электротехнической стали.
36
Рассмотрим работу машины поN
1
стоянного тока на модели (рис. 3.2).
n2
2
Проводники якорной обмотки
расположены на поверхности якоря.
Очистим внешние поверхности проводников от изоляции и наложим на
проводники неподвижные контактные
4
3
S
щетки. Они размещены на линии геометрической нейтрали, проведенной Рис. 3.2. Модель машины постоянного тока:
посредине между полюсами.
Приведем якорь машины во вра- 1 – полюсы индуктора; 2 – якорь;
щение в направлении, указанном 3 – проводники; 4 – контактные
щетки
стрелкой.
Определим направление ЭДС, индуцированных в проводниках
якорной обмотки, по правилу правой руки.
На рис. 3.2 крестиком обозначены ЭДС, направленные от нас,
точками – ЭДС, направленные к нам. Соединим проводники между
собой так, чтобы ЭДС в них складывались. Для этого соединяют последовательно конец проводника, расположенного в зоне одного полюса, с концом проводника, расположенного в зоне полюса противоположной полярности (рис. 3.3).
Два проводника, соединенные последовательно, образуют один виток или
одну катушку. ЭДС проводников, расположенных в зоне одного полюса, различны
по величине. Наибольшая ЭДС индуцируРис. 3.3. Соединение
ется в проводнике, расположенном под
проводников генератора
серединой полюса, ЭДС, равная нулю, – в
проводнике, расположенном на линии геометрической нейтрали.
Если соединить все проводники обмотки по определенному правилу последовательно, то результирующая ЭДС якорной обмотки будет равна нулю, ток в обмотке отсутствует. Контактные щетки делят
якорную обмотку на две параллельные ветви. В верхней параллельной ветви индуцируется ЭДС одного направления, в нижней параллельной ветви – противоположного направления.
37
ЭДС, снимаемая контактными щетками, равна сумме электродвижущих сил проводников, расположенных между щетками.
На рис. 3.4 представлена схема замещения якорной обмотки.
В параллельных ветвях действуют
E
одинаковые ЭДС, направленные встречIя
но друг другу. При подключении к якор2
ной обмотке сопротивления в параллельIя
E
ных ветвях возникают одинаковые токи
2
Iя
Rя
Рис. 3.4. Схема замещения
якорной обмотки
Iя
, через сопротивление Rн протекает ток Iя.
2
ЭДС якорной обмотки пропорциональна частоте вращения якоря n2 и магнитному потоку индуктора Ф:
E = c E n2Ф ,
(1)
где c E – постоянная генератора.
В реальных электрических машинах постоянного тока используется специальное контактное устройство – коллектор, который
устанавливается на одном валу с сердечником якоря и состоит из отдельных изолированных друг от друга и от вала якоря медных пластин. Каждая из пластин соединена с одним или несколькими проводниками якорной обмотки. На коллектор накладываются неподвижные
контактные щетки. С помощью контактных щеток вращающаяся якорная обмотка соединяется с сетью постоянного тока или с нагрузкой.
Работа электрической машины постоянного тока
в режиме генератора
Любая электрическая машина обладает свойством обратимости, т. е. может работать в режиме генератора или двигателя. Если
к зажимам приведенного во вращение якоря генератора присоединить
сопротивление нагрузки, то под действием ЭДС якорной обмотки
в цепи возникает ток
E = U + I я Rя ,
где U – напряжение на зажимах генератора;
Rя – сопротивление обмотки якоря.
38
(2)
U = E − I я Rя .
Уравнение (2) называется основным уравнением генератора.
С появлением тока в проводниках обмотки возникнут электромагнитные силы.
На рис. 3.5 схематично изображен
N
n2
генератор постоянного тока, показаны
Mэ.м
направления токов в проводниках якорной
обмотки.
Воспользовавшись правилом левой
Iя
руки, видим, что электромагнитные силы
S
создают электромагнитный момент Мэ.м,
препятствующий вращению якоря гене- Рис. 3.5. Направления токов
ратора.
и магнитный момент
Чтобы машина работала в качестве
генератора, необходимо первичным двигателем вращать ее якорь, преодолевая тормозной электромагнитный момент.
Генераторы с независимым возбуждением
Магнитное поле генератора с независимым возбуждением создается током, подаваемым от постороннего источника энергии в обмотку возбуждения полюсов.
Схема генератора с независимым возбуждением показана на рис. 3.6.
Магнитное поле генераторов с независимым возбуждением может создаваться от постоянных магнитов (рис. 3.7).
N
)
)
)
S
Рис. 3.6. Генератор
с независимым возбуждением
Рис. 3.7. Генератор
с постоянными магнитами
39
Зависимость ЭДС генератора от тока возбуждения называется
характеристикой холостого хода E = U x.x = f ( I в ) .
Характеристику холостого хода получают при разомкнутой внешней цепи (Iя) и постоянной частоте вращения (n2 = const).
Характеристика холостого хода генератора показана на рис. 3.8.
Из-за остаточного магнитного потока ЭДС генератора не равна
нулю при токе возбуждения, равном нулю.
При увеличении тока возбуждения ЭДС генератора сначала возрастает пропорционально.
Соответствующая часть характеристики холостого хода будет
прямолинейна. Но при дальнейшем увеличении тока возбуждения
происходит магнитное насыщение машины, отчего кривая будет иметь
изгиб. При последующем возрастании тока возбуждения ЭДС генератора почти не меняется.
Если уменьшать ток возбуждения, кривая размагничивания не
совпадает с кривой намагничивания из-за явления гистерезиса.
Зависимость напряжения на внешних зажимах машины от величины тока нагрузки U = f (I) при токе возбуждения Iв = const называют
внешней характеристикой генератора U = E − I я Rя . Внешняя характеристика генератора изображена на рис. 3.9.
U
E
Ux.x = E
0
0
Iв
Рис. 3.8. Характеристика
холостого хода генератора
I = Iя
Рис. 3.9. Внешняя
характеристика генератора
С ростом тока нагрузки напряжение на зажимах генератора уменьшается из-за увеличения падения напряжения в якорной обмотке.
Самовозбуждающиеся генераторы имеют одну из трех схем:
с параллельным, последовательным или смешанным возбуждением.
Чтобы генератор самовозбудился, необходимо выполнение определенных условий. Основным из этих условий является наличие
остаточного магнитного потока между полюсами. При вращении якоря
остаточный магнитный поток индуцирует в якорной обмотке небольшую остаточную ЭДС.
Рекомендуемая литература для самостоятельной работы
1. Касаткин А. С. Электротехника: учебник для вузов / А. С. Касаткин,
М. В. Немцов. – 7-е изд. – М.: Высш. шк., 2002.
2. Воробьев А. В. Электротехника и электрооборудование строительных
процессов: учебник для вузов / А. В. Воробьев. – М.: Изд-во АСВ, 1995.
3. Данилов И. А. Общая электротехника с основами электроники: учеб.
пособие для студ. неэлектротехн. спец. средних спец. учеб. заведений /
И. А. Данилов, П. М. Иванов. – 4-е изд. – М.: Высш. шк., 2000.
2. Описание лабораторного стенда
Состав стенда
Схема установки для проведения исследований приведена
на рис. 3.10.
Установка состоит из исследуемого генератора G/M, синхронного электродвигателя M1, блоков питания, нагрузочного реостата А10
и измерительных приборов.
Перечень аппаратуры приведен в табл. 3.1.
Описание электрической схемы
Недостатком генератора с независимым возбуждением является
необходимость иметь отдельный источник питания. Но при определенных условиях обмотку возбуждения можно питать током якоря
генератора.
Источник G1 – источник синусоидального напряжения промышленной частоты.
Источник питания двигателя постоянного тока G2 используется
для питания регулируемым напряжением обмотки возбуждения машины постоянного тока G4, работающей в режиме генератора с независимым возбуждением.
Активная нагрузка А10 используется для нагружения генератора G4.
40
41
Генераторы с самовозбуждением
Таблица 3.1
Рис. 3.10. Схема установки для исследования генератора постоянного тока
с независимым возбуждением
Обозначение
G1
42
Наименование
Тип
Параметры
Трехфазный источник питания
201.2
G2
Источник питания двигателя
постоянного тока
206.1
~ 400 В / 16 А
− 0–250 В /
3 А (якорь) /
− 200 В / 1 А (возбуждение)
G3
Возбудитель синхронной
машины
209.2
− 0–40 В / 3,5 А
301.1
307.1
3 × 0–40 Ом / 1 А
А10
Трехполюсный выключатель
Реостат для цепи ротора машины
переменного тока
Активная нагрузка
90 Вт / 220 В /
0,56 А (якорь) /
2×110 В / 0,25 А (возбуждение)
6 вых. каналов / 2500
импульсов
за оборот
100 Вт / ~ 230 В /
1500 мин−1
3×80 В ⋅ А /
230 В / 242, 235, 230,
226, 220, 133, 127 В
~ 400 В / 10 А
306.1
Р1
Блок мультиметров
508.2
Р3
Указатель частоты вращения
506.2
220 В / 3×0–50 Вт;
3 мультиметра
0–1000 В /
0–10 А /
0–20 МОм
–2000–0–2000 мин−1
G4
Машина постоянного тока
101.2
G5
Преобразователь угловых
перемещений
104
М1
Машина переменного тока
102.1
А2
Трехфазная трансформаторная
группа
347.1
А6, А8
А9
Возбудитель G3 служит для питания обмотки возбуждения машины переменного тока М1, работающей в режиме синхронного двигателя.
Преобразователь угловых перемещений G5 генерирует импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения Р3 электромашинного агрегата.
Машина (синхронный двигатель) М1 получает питание от источника G1 через трехфазную трансформаторную группу А2 и вык43
лючатель А6 и позволяет снимать требуемые характеристики генератора G4 при постоянстве частоты вращения n.
Реостат А9 выполняет роль резистора синхронизации и подключается выключателем А8 к обмотке возбуждения синхронного двигателя М1 на этапе пуска последнего.
С помощью мультиметров блока Р1 контролируются ток возбуждения Iв, ток нагрузки Iн и напряжение Uг якорной обмотки испытуемого генератора G4 (напряжение генератора).
3. Указания по подготовке стенда к проведению эксперимента
Убедитесь, что стенд обесточен и устройства, используемые
в эксперименте, отключены от сети электропитания. Нажмите кнопку отключения «красный грибок».
Стенд считается обесточенным при несветящихся светодиодах
источника G1 (201.2).
Соберите электрическую схему установки в соответствии
с рис. 3.10.
Соберите электрическую
М1
схему соединений тепловой защиты машины переменного тока
в соответствии с рис. 3.11.
Соедините гнезда защитноG1
го заземления « » устройств,
используемых
в эксперименте,
Рис. 3.11. Схема тепловой защиты
с гнездом «РЕ» трехфазного источника питания G1 (201.2).
Переключатели режима работы источника G2, возбудителя G3
и выключателей А6 и А8 установите в положение «РУЧН.».
Регулировочные рукоятки источника G2 (206.1) и возбудителя
G3 (209.2) поверните до упора против часовой стрелки.
Регулировочные рукоятки активной нагрузки А10 (306.1) поверните до упора против часовой стрелки, отключив нагрузку полностью.
Установите переключателем в трехфазной трансформаторной
группе А2 (347.1) номинальные напряжения вторичных обмоток трансформаторов 230 В.
Установите в каждой фазе реостата A9 (307.1) сопротивление 8 Ом.
44
Включите выключатели «СЕТЬ» блоков, задействованных в эксперименте (А6, А8, Р1, Р3).
Активизируйте мультиметры блока Р1, задействованные в эксперименте.
Включите выключатель А8 (301.1) кнопкой «ВКЛ.».
Включите источник G1 (201.2). О наличии напряжений фаз на
его выходе должны сигнализировать светящиеся светодиоды.
Включите выключатель «СЕТЬ» возбудителя G3 (209.2) и, вращая его регулировочную рукоятку, установите на его выходе напряжение, равное 20 В.
Включите выключатель А6 кнопкой «ВКЛ.». При этом двигатель М1 должен начать вращаться.
Нажмите кнопку «ВКЛ.» возбудителя G3. Двигатель М1 при этом
должен перейти из асинхронного в синхронный режим работы с сетью. Частота его вращения n должна достичь 1500 мин–1.
Отключите выключатель А8 кнопкой «ОТКЛ.».
Включите выключатель «СЕТЬ» и нажмите кнопку «ВКЛ.» источника G2 (206.1).
Вращая регулировочную рукоятку источника G2, установите ток
возбуждения Iв, равный 0,1 А.
4. Порядок выполнения экспериментов
Снятие характеристики холостого хода E0 = f(Iв)
Регулировочную рукоятку источника G2 (206.1) поверните против часовой стрелки до упора.
Проверьте, равна ли нулю нагрузка генератора G4 (нагрузка отключена), что соответствует установке регулировочных рукояток источника активной нагрузки А10 (306.1) на «0».
Нажмите кнопку «ВКЛ.» источника G2 (206.1) для подачи постоянного напряжения на обмотку возбуждения генератора G4.
Вращая регулировочную рукоятку источника G2, изменяйте ток
возбуждения Iв исследуемого генератора G4 в сторону увеличения
в диапазоне 0–0,18 А и заносите показания амперметра Р1.1 (ток Iв)
+
+
и вольтметра Р1.3 (ЭДС E0 генератора G4) в строки I в и E0 табл. 3.2,
а затем уменьшайте ток возбуждения Iв генератора G4 в диапазоне
45
0,18–0 А и заносите показания амперметра Р1.1 (ток Iв) и вольтметра
−
−
Р1.3 (ЭДС E0 генератора G4) в строки I в и E0 табл. 3.2.
Таблица 3.4
Iн, А
Iв, А
0,0
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
Таблица 3.2
I в+ , A
0,0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,16
0,18
E0+ , В
I в− , A
0,0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,16
0,18
E0− , В
Снятие внешней характеристики Uг = f(Iн)
Регулировочную рукоятку источника G2 (206.1) поверните против часовой стрелки до упора.
Вращая регулировочную рукоятку источника G2, установите
и поддерживайте неизменным в ходе эксперимента ток возбуждения Iв,
равный 0,15 А.
Перемещая регулировочные рукоятки нагрузки А10, изменяйте
ток в нагрузке Iн заносите показания амперметра Р1.2 и вольтметра
Р1.3 (напряжение Uг, вырабатываемое генератором G4) в табл. 3.3.
Таблица 3.3
Завершение экспериментов
По завершении экспериментов отключите выключатель А6 нажатием кнопки «ОТКЛ.».
Отключите источник G1 нажатием на кнопку «красный грибок».
Отключите выключатель «СЕТЬ» возбудителя G3, выключателей
А6 и А8, блока мультиметров Р1 и указателя частоты вращения Р3.
5. Результаты работы
Используя результаты табл. 3.2, постройте характеристику холостого хода E0 = f1(Iв), состоящую из восходящей и нисходящей ветвей.
Используя данные табл. 3.3, постройте внешнюю характеристику Uг = f2(Iн) при n = const, Iв = const .
Используя данные табл. 3.4, постройте регулировочную характеристику Iв = f3(Iн) при n = const, Uя = const.
Контрольные вопросы
Верните регулировочные рукоятки активной нагрузки А10 в положение «0».
Установите путем регулирования тока возбуждения Iв напряжение Uг, вырабатываемое генератором G4, равное 100 В.
Перемещая регулировочные рукоятки активной нагрузки А10 по
часовой стрелке и поддерживая путем регулирования тока возбуждения Iв напряжение генератора Uг неизменным и равным 100 В, изменяйте ток Iн якорной обмотки генератора G4 и заносите показания
амперметров Р1.1 (ток Iв) и Р1.2 (ток Iн) в табл. 3.4.
1. Какова конструкция генератора постоянного тока?
2. Какая зависимость называется характеристикой холостого хода
генератора?
3. Чем объясняется различие между восходящей и нисходящей
ветвями характеристики холостого хода?
4. Какая зависимость называется внешней характеристикой генератора?
5. Чем объясняется разность в величине напряжения на зажимах
генератора при изменении нагрузки?
6. Как можно сохранить напряжение на зажимах генератора постоянным при изменении нагрузки?
7. Какая зависимость называется регулировочной характеристикой генератора?
8. От чего зависит величина остаточной ЭДС генератора?
46
47
Iн, А
Uг, В
140
135
130
125
120
115
110
105
Снятие регулировочной характеристики Iв = f(Iн)
Лабораторная работа № 4
ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА
С НЕЗАВИСИМЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ
Цели работы – изучение конструкции электродвигателя постоянного тока с независимым возбуждением, экспериментальное получение характеристик двигателя постоянного тока с независимым возбуждением, анализ экспериментальных характеристик.
1. Теоретические пояснения
Устройство электрической машины постоянного тока
Электрическая машина постоянного тока состоит из двух основных частей: неподвижной части (индуктора) и вращающейся части
(якоря с барабанной обмоткой).
На рис. 4.1 изображена конструктивная
схема машины постоянного тока.
5
1
Индуктор состоит из станины 1
4
цилиндрической формы, изготовленной
из ферромагнитного материала, и полю2
3
сов с обмоткой возбуждения 2, закрепленных на станине. Обмотка возбуждения
создает основной магнитный поток, котоРис. 4.1. Конструкция
машины постоянного тока
рый может создаваться постоянными магнитами, укрепленными на станине.
Якорь состоит из следующих элементов: сердечника 3, обмотки
4, уложенной в пазы сердечника, коллектора 5. Сердечник якоря для
уменьшения потерь на вихревые точки набирается из изолированных
друг от друга листов электротехнической стали.
Принцип действия машины постоянного тока
Рассмотрим работу машины постоянного тока на модели, представленной на рис. 4.2.
48
Проводники якорной обмотки
N
1
расположены на поверхности якоря.
n2
2
Очистим внешние поверхности проводников от изоляции и наложим на
проводники неподвижные контактные
щетки.
Контактные щетки размещены на
4
3
S
линии геометрической нейтрали, проведенной посредине между полюсами. Рис. 4.2. Модель машины поПриведем якорь машины во врастоянного тока:
щение в направлении, указанном
1 – полюсы индуктора;
стрелкой.
2 – якорь; 3 – проводники;
4 – контактные щетки
Определим направление ЭДС, индуктированных в проводниках якорной
обмотки, по правилу правой руки.
На рис. 4.2 крестиком обозначены ЭДС, направленные от нас,
точками – ЭДС, направленные к нам. Соединим проводники между
собой так, чтобы ЭДС в них складывались. Для этого соединяют последовательно конец проводника, расположенного в зоне одного полюса, с концом проводника, расположенного в зоне полюса противоположной полярности.
Два проводника, соединенные последовательно, образуют один
виток или одну катушку. ЭДС проводников, расположенных в зоне
одного полюса, различны по величине.
Наибольшая ЭДС индуцируется в проводнике, расположенном
под серединой полюса. ЭДС равна нулю в проводнике, расположенном на линии геометрической нейтрали.
Если соединить все проводники обмотки по определенному правилу последовательно, то результирующая ЭДС якорной обмотки равна нулю, ток в обмотке отсутствует. Контактные щетки делят якорную обмотку на две параллельные ветви. В верхней параллельной
ветви индуцируется ЭДС одного направления, в нижней параллельной ветви – противоположного направления. ЭДС, снимаемая контактными щетками, равна сумме электродвижущих сил проводников, расположенных между щетками.
На рис. 4.3 представлена схема замещения якорной обмотки.
49
E
Iя
2
Iя
2
E
Iя
В параллельных ветвях действуют одинаковые ЭДС, направленные
встречно друг другу. При подключении
к якорной обмотке сопротивления в параллельных ветвях возникают одина-
Iя
, через сопротивление Rн
2
протекает ток Iя. ЭДС якорной обмотки пропорциональна частоте вращения
якоря n2 и магнитному потоку индуктора Ф:
Rя
Рис. 4.3. Схема замещения
якорной обмотки
ковые токи
E = c E n2 Ф ,
(1)
где c E – постоянная генератора.
В реальных электрических машинах постоянного тока используется специальное контактное устройство – коллектор. Коллектор
устанавливается на одном валу с сердечником якоря и состоит из отдельных изолированных друг от друга и от вала якоря медных пластин. Каждая из пластин соединена с одним или несколькими проводниками якорной обмотки. На коллектор накладываются неподвижные
контактные щетки. С помощью контактных щеток вращающаяся якорная обмотка соединяется с сетью постоянного тока или с нагрузкой.
Работа электрической машины постоянного тока
в режиме двигателя
Под действием напряжения, подведенного к якорю двигателя,
в обмотке якоря появится ток Iя. При взаимодействии тока с магнитным полем индуктора возникает электромагнитный вращающий
момент
(2)
M э.м = с М I я Ф ,
где сМ – постоянная двигателя.
На рис. 4.4 схематично изображен двигатель постоянного тока
и выделен проводник якорной обмотки.
Ток в проводнике направлен от нас. Направление электромагнитного вращающего момента определится по правилу левой руки.
50
Якорь вращается против часовой стрелки. В проводниках якорной обмотки индуцируется ЭДС, направление которой
S
N
определяется правилом правой руки. Эта
ЭДС направлена встречно току якоря, ее
называют противо-ЭДС.
Мэ.м
В установившемся режиме электРис. 4.4. Схема работы
ромагнитный вращающий момент M э.м
двигателя
уравновешивается противодействующим тормозным моментом М2 механизма, приводимого во вращение:
M э.м = M 2 .
Iя
Rя
На рис. 4.5 показана схема замещения якорной обмотки двигателя. ЭДС
направлена встречно току якоря. В соотРис. 4.5. Схема
ветствии со вторым законом Кирхгофа
замещения якорной
− E = −U + I я Rя ,
обмотки двигателя
откуда
(3)
U = E + I я R я = с Е Фn 2 + I я R я .
Уравнение (3) называется основным уравнением двигателя.
Из уравнения (3) можно получить формулы:
Iя =
U −E
,
Rя
(4)
n2 =
U − I я Rя
.
сЕ Ф
(5)
Магнитный поток Ф зависит от тока возбуждения Iв, создаваемого в обмотке возбуждения. Из формулы (5) видно, что частоту вращения двигателя постоянного тока n2 можно регулировать следующими способами:
изменением тока возбуждения с помощью реостата в цепи обмотки возбуждения;
изменением напряжения U на зажимах якорной обмотки.
51
Чтобы изменить направление вращения двигателя на обратное
(реверсировать двигатель), необходимо изменить направление тока
в обмотке якоря или индуктора.
Механические характеристики электродвигателей
постоянного тока
Rв
Iя
Iв
I
Uв
U
Рис. 4.6. Обмотка возбуждения,
подключенная параллельно
якорной обмотке
Iя =
n2 =
Рассмотрим двигатель с независимым возбуждением в установившемся режиме работы (рис. 4.6).
Обмотка возбуждения подключена
к отдельному источнику. Магнитный поток Ф может регулироваться изменением тока реостатом возбуждения Rв или изменением питающего напряжения.
Основные уравнения:
M э.м = M 2 = cM ФI я ,
откуда
M2
CM Ф ;
(6)
U
I R
U
RM
− я я =
− я 22 .
с Е Ф сЕ Ф сЕ Ф сЕ сM Ф
Механической характеристикой двигателя называется зависимость частоты вращения якоря n2 от момента M2 на валу двигателя
при U = const и Iв = const.
Уравнение (6) является уравнением
n2
механической характеристики двигателя
с параллельным возбуждением.
Эта характеристика является жесткой.
М2
0
С увеличением нагрузки (момента) частоРис. 4.7. Механическая та вращения такого двигателя уменьшаетхарактеристика двигателя ся по линейному закону в небольшой стес независимым
пени (рис. 4.7).
Рабочие характеристики электродвигателей
постоянного тока
Зависимости частоты вращения n, тока якоря Iя, вращающего
момента М и коэффициента полезного действия от полезной мощности Р2 на валу двигателя при постоянном напряжении цепей якоря
и возбуждения (Iя = const) называют рабочими характеристиками.
Механическая и рабочие характеристики двигателя независимого
возбуждения аналогичны характеристикам двигателя параллельного
возбуждения.
Рабочие характеристики
n, М
двигателей параллельного и неn
Iя , η
зависимого возбуждения предη
ставлены на рис. 4.8.
Так как с увеличением поIя
лезной мощности Р2 вращающий
момент возрастает, частота враМ
щения двигателя уменьшается
Рн Р2
(сравните с механической характеристикой). С увеличением враРис. 4.8. Рабочие характеристики
щающего момента увеличиваетдвигателя с независимым
ся и пропорциональный ему
возбуждением
ток якоря.
Машину проектируют таким образом, чтобы наибольший КПД достигался при нагрузках, несколько меньших номинальной.
Рекомендуемая литература для самостоятельной работы
1. Касаткин А. С. Электротехника: учебник для вузов / А. С. Касаткин,
М. В. Немцов. – 7-е изд. – М.: Высш. шк., 2002.
2. Воробьев А. В. Электротехника и электрооборудование строительных
процессов: учебник для вузов / А. В. Воробьев. – М.: Изд-во АСВ, 1995.
3. Данилов И. А. Общая электротехника с основами электроники: учеб.
пособие для студ. неэлектротехн. спец. средних спец. учеб. заведений /
И. А. Данилов, П. М. Иванов. – 4-е изд. – М.: Высш. шк., 2000.
возбуждением
52
53
2. Описание лабораторного стенда
Состав стенда
Рис. 4.9. Схема установки для исследования двигателя постоянного тока
с независимым возбуждением
Схема установки для проведения исследований приведена
на рис. 4.9.
Установка состоит из исследуемого двигателя M2, синхронного
генератора переменного тока G6, блоков питания, нагрузочного реостата А10 и измерительных приборов.
Перечень аппаратуры приведен в табл. 4.1.
Расчет показаний измерителя мощностей
Цена одного деления шкалы измерителя мощностей P, Вт, и Q,
вар, может быть определена по формуле
U ⋅I
,
300 ⋅ k
где U и I – установленные переключателями значения напряжения
и тока;
300 – полное число делений шкалы;
k – множитель, установленный переключателем; принимает
значения 1 или 10.
Показания измерителя мощностей могут быть определены по
формуле
P = СN или Q = СN ,
где P и Q – величина измеренной мощности;
С – цена одного деления шкалы;
N – количество делений шкалы, показываемых прибором.
С=
Описание электрической схемы соединений
Источник G1 – источник синусоидального напряжения промышленной частоты.
Источник питания G2 двигателя постоянного тока используется
для питания регулируемым напряжением якорной обмотки и обмотки возбуждения машины постоянного тока М2, работающей в режиме двигателя с независимым возбуждением.
54
55
Таблица 4.1
Обозначение
G1
Наименование
Тип
Параметры
Трехфазный источник питания
201.2
G2
Источник питания двигателя
постоянного тока
206.1
~ 400 В / 16 А
− 0–250 В /
3 А (якорь) /
− 200 В / 1 А (возбуждение)
G3
Возбудитель синхронной
машины
209.2
G5
Преобразователь угловых
перемещений
104
G6
Машина переменного тока
102.1
М2
Машина постоянного тока
101.2
А10
Активная нагрузка
Реостат возбуждения машины
постоянного тока
306.1
Р1
Блок мультиметров
508.2
Р2
Измеритель мощностей
507.2
Р3
Указатель частоты вращения
506.2
А11
308.1
− 0–40 В / 3,5 А
6 вых. каналов / 2500
импульсов
за оборот
100 Вт / ~ 230 В /
1500 мин−1
90 Вт / 220 В /
0,56 А (якорь) /
2×110 В / 0,25 А
(возбуждение)
220 В / 3×0–50 Вт;
0–2000 Ом
0,1–0,5 А
3 мультиметра
0–1000 В /
0–10 А /
0–20 МОм
15, 60, 150, 300,
600 В /
0,05; 0,1; 0,2; 0,5 А
–2000–0–2000 мин−1
Возбудитель G3 служит для питания обмотки возбуждения машины переменного тока G6, работающей в режиме синхронного генератора.
Преобразователь угловых перемещений G5 генерирует импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения Р3 электромашинного агрегата.
Синхронный генератор G6 питает активную нагрузку А10, выступая в качестве нагрузочной машины.
56
С помощью мультиметров блока Р1 контролируются напряжение и ток якорной обмотки и напряжение на обмотке возбуждения
двигателя М2.
Измеритель мощностей Р2 служит для измерения активной мощности синхронного генератора G6.
3. Указания по подготовке стенда к проведению эксперимента
Убедитесь, что стенд обесточен и устройства, используемые
в эксперименте, отключены от сети электропитания. Нажмите кнопку отключения «красный грибок».
Стенд считается обесточенным при несветящихся светодиодах
источника G1 (201.2).
Соберите электрическую схему установки в соответствии с рис. 4.9.
Соберите электрическую
М1
схему соединений тепловой защиты машины переменного тока
в соответствии с рис. 4.10.
Соедините гнезда защитного
G1
заземления « » устройств, используемых в эксперименте, Рис. 4.10. Схема тепловой защиты
с гнездом «РЕ» трехфазного источника питания G1 (201.2).
Переключатели режима работы источника G2 (206.1) и возбудителя G3 (209.2) установите в положение «РУЧН.».
Регулировочные рукоятки источника G2 и возбудителя G3 поверните против часовой стрелки до упора.
Установите в каждой фазе активной нагрузки А10 суммарную
ее величину 100 %.
Включите выключатель «СЕТЬ» блока мультиметров Р1 (508.2)
и указателя частоты вращения Р3 (507.2) .
Активизируйте мультиметры блока Р1, задействованные в эксперименте.
Включите источник G1 (201.2). О наличии напряжений фаз на
его выходе должны сигнализировать светящиеся светодиоды.
Включите выключатель «СЕТЬ» и нажмите кнопку «ВКЛ.» источника G2.
Источник G3 остается отключенным.
57
4. Порядок выполнения экспериментов
Определение механической характеристики n = f(М)
двигателя постоянного тока
Установите переключатель реостата A11 (308.1) в положение R = 0.
Вращая регулировочную рукоятку источника G2, разгоните двигатель М2 до частоты вращения n, равной 1500 мин–1.
Включите выключатель «СЕТЬ» и нажмите кнопку «ВКЛ.» возбудителя G3.
Вращая регулировочную рукоятку возбудителя G3, изменяйте ток
якоря Iя двигателя М2 (ток не должен превышать значения 1,0 А)
и заносите показания амперметра Р1.1 (ток Iя), вольтметра Р1.2 (напряжение Uя якоря двигателя М2) и указателя Р3 (частота вращения n)
в табл. 4.2.
Таблица 4.2
Iя , A
Uя, В
n, мин−1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
По завершении эксперимента сначала у возбудителя G3, а затем
у источника G2 поверните регулировочную рукоятку против часовой
стрелки до упора.
Отключите источники G2 и G3.
Определение рабочих характеристик n = f(Р2), М = f(Р2),
= f(Р2) двигателя постоянного тока с независимым
возбуждением
Включите «СЕТЬ» блока мультиметров Р1 и измерителя мощностей Р2.
Активизируйте мультиметры блока Р1, задействованные в эксперименте.
Источник G3 отключен.
Вращая регулировочную рукоятку источника G2, разгоните двигатель М2 до частоты вращения n, равной 1400 мин–1.
Включите «СЕТЬ» и нажмите кнопку «ВКЛ.» возбудителя G3.
Вращая регулировочную рукоятку возбудителя G3, изменяйте ток
якоря Iя двигателя М2 в диапазоне 0–1 А и заносите показания амперметра Р1.1 (ток Iя), ваттметра измерителя Р2 (активная мощность P2′ ,
потребляемая одной фазой синхронного генератора G6), вольтметра
Р1.2 (напряжение Uя якорной обмотки двигателя М2), вольтметра Р1.3
(напряжение обмотки возбуждения Uв двигателя М2) и указателя Р3
(частота вращения n) в табл. 4.3.
Таблица 4.3
Iя , А
P2′ , Вт
Uя, В
Uв, В
n, мин−1
По завершении эксперимента сначала у возбудителя G3, а затем
у источника G2 поверните регулировочную рукоятку против часовой
стрелки до упора.
Отключите источники G2 и G3.
Снятие семейства механических характеристик
Установите переключатель реостата A11 (308.1) в положение R = 0.
Регулировочные рукоятки источников G2 и G3 поверните против часовой стрелки до упора.
Установите в каждой фазе активной нагрузки А10 суммарную
ее величину 100 %.
Измерьте одним из мультиметров активное сопротивление
Rст статорной обмотки двигателя М2 (должно быть примерно равно
2,1 кОм).
1. Отключите источники G2 и G3, если они включены.
Установите переключатель реостата A11 (308.1) в положение R = 0.
Регулировочные рукоятки источников G2 и G3 поверните против часовой стрелки до упора.
Установите в каждой фазе активной нагрузки А10 суммарную
ее величину 100 %.
Включите «СЕТЬ» блока мультиметров Р1 и измерителя мощностей Р2.
58
59
Активизируйте мультиметры блока Р1, задействованные в эксперименте.
Источник G3 отключен.
Включите источник G2 и, вращая регулировочную рукоятку, разгоните двигатель М2 до частоты вращения n, равной 1000 мин–1.
Включите возбудитель G3.
Вращая регулировочную рукоятку возбудителя G3, изменяйте ток
якоря Iя двигателя М2 в диапазоне 0–1 А и заносите показания амперметра (ток Iя) и вольтметра (Uя) в таблицу, аналогичную по форме
табл. 4.2.
Включите возбудитель G3.
Вращая регулировочную рукоятку возбудителя G3, изменяйте ток
якоря Iя двигателя М2 в диапазоне 0–1 А и заносите показания амперметра (ток Iя) и вольтметра (Uя) в таблицу, аналогичную по форме
табл. 4.2.
Таким образом будут получены четыре таблицы для построения
семейства механических характеристик двигателя постоянного тока
в зависимости от напряжения возбуждения.
2. Отключите источники G2 и G3, если они включены.
Установите переключатель реостата A11 (308.1) в положение R = 600.
Включите источник G2 и, вращая регулировочную рукоятку, разгоните двигатель М2 до частоты вращения n, равной 1000 мин–1.
Включите возбудитель G3.
Вращая регулировочную рукоятку возбудителя G3, изменяйте ток
якоря Iя двигателя М2 в диапазоне 0–1 А и заносите показания амперметра (ток Iя) и вольтметра (Uя) в таблицу, аналогичную по форме
табл. 4.2.
По завершении экспериментов сначала у возбудителя G3, а затем у источника G2 поверните регулировочную рукоятку против часовой стрелки до упора, нажмите кнопку «ОТКЛ.».
Отключите выключатели «СЕТЬ» источника G3 и источника G2.
Отключите выключатели «СЕТЬ» приборов, задействованных в
экспериментах.
Отключите источник G1 нажатием на кнопку «красный грибок».
3. Отключите источники G2 и G3, если они включены.
Установите переключатель реостата A11 (308.1) в положение
R = 1000.
Включите источник G2 и, вращая регулировочную рукоятку, разгоните двигатель М2 до частоты вращения n, равной 1000 мин–1.
Включите возбудитель G3.
Вращая регулировочную рукоятку возбудителя G3, изменяйте ток
якоря Iя двигателя М2 в диапазоне 0–1 А и заносите показания амперметра (ток Iя) и вольтметра (Uя) в таблицу, аналогичную по форме
табл. 4.2.
1. Используя данные табл. 4.2, для каждого значения частоты
вращения n вычислите по формуле
60
M=
(U я − 65 ⋅ I я ) I я
2 πn
и занесите в табл. 4.4 значения электромагнитного момента двигателя М2.
4. Отключите источники G2 и G3, если они включены.
Установите переключатель реостата A11 (308.1) в положение
R = 1800.
Включите источник G2 и, вращая регулировочную рукоятку, разгоните двигатель М2 до частоты вращения n, равной 1000 мин–1.
60
Завершение экспериментов
5. Результаты работы
Таблица 4.4
−1
n, мин
М, Н ⋅ м
Используя данные табл. 4.4, постройте искомую статическую
механическую характеристику n = f (M ) двигателя постоянного тока.
Постройте отдельный график.
2. Используя данные табл. 4.3 и измеренное значение активного
сопротивления Rст обмотки возбуждения двигателя М2, для каждого значения частоты вращения n вычислите и занесите в табл. 4.5 значения:
61
полезной активной мощности двигателя М2 по формуле
P2 = 3P2′ ;
активной мощности, потребляемой двигателем М2,
U в2
;
Rст
электромагнитного момента двигателя М2 по формуле
P1 = U я I я +
60
(U я − 65 I я ) I я ;
2 πn
коэффициента полезного действия двигателя М2 по формуле
M=
η=
P2
100 .
P1
Таблица 4.5
−1
n, мин
Р2, Вт
Р1, Вт
М, Н · м
η, %
3. Как изменить направление вращения якоря двигателя?
4. Каково назначение главных и добавочных полюсов в двигателе?
5. Какие способы применяют для регулирования скорости вращения электрических двигателей постоянного тока?
6. Почему регулирование частоты вращения якоря двигателя
потоком возбуждения производится путем уменьшения тока возбуждения по сравнению с номинальным?
7. Какие последствия для двигателя постоянного тока имеет
обрыв обмотки возбуждения?
8. Какие зависимости называются рабочими характеристиками
двигателя?
9. Как в лабораторной работе определяется момент на валу двигателя?
10. Что является нагрузкой двигателя в лабораторной установке?
Используя данные табл. 4.5, постройте искомые рабочие характеристики n = f (Р2), М = f (Р2), = f (Р2) двигателя постоянного тока
с независимым возбуждением.
Данные функции постройте на одном графике.
3. Используя данные таблиц, по п. 4 рассчитайте и заполните
таблицы, аналогичные табл. 4.4, для соответствующих значений состояния реостата A11 (0, 600, 1000 и 1800 Ом).
По данным полученных таблиц построить семейство статических механических характеристик n = f(М).
Постройте отдельный график.
Контрольные вопросы
1. Какова конструкция электродвигателя постоянного тока?
2. Почему необходим пусковой реостат при пуске двигателя
в ход и как он используется?
62
63
Лабораторная работа № 5
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ТРЕХФАЗНОГО
АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ
ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ВИРТУАЛЬНОГО
КОМПЬЮТЕРНОГО КОМПЛЕКСА ПРИБОРОВ
Рис. 5.2. Электрическая схема соединений
Цели работы – регистрация и отображение на компьютере режимных параметров и характеристик при исследовании работы трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым и фазным ротором, анализ характеристик и оценка пускового тока.
1. Виртуальный измерительный комплекс
Состав оборудования
К компьютеру А5
Вычислительное оборудование состоит из персонального компьютера с Windows XP, на котором установлены программно-моделирующая система LabVIEW и плата ввода аналоговых сигналов PCI-6023E.
Логическая структура компьютерной среды приведена на рис. 5.1.
Рис. 5.1. Логическая структура компьютерной среды
Аналоговые входы
Драйверы NI-DAQ
Рекомендуемая схема подключения блока датчиков в составе
принципиальной схемы для исследования режимных параметров работы трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором приведена на рис. 5.2.
64
65
Перечень аппаратуры приведен в табл. 5.1.
Таблица 5.1
ОбознаНаименование
чение
G1
Трехфазный источник питания
Тип
Параметры
201.2
G2
Источник питания двигателя
постоянного тока
206.1
G4
Машина постоянного тока
101.2
G5
Преобразователь угловых
перемещений
104
М1
Машина переменного тока
102.1
А2
Трехфазная трансформаторная
группа
347.1
А4
Коннектор
330
А5
Персональный компьютер
550
А6, А8
Трехполюсный выключатель
Реостат для цепи ротора
машины переменного тока
Активная нагрузка
301.1
~ 400 В / 16 А
− 0–250 В / 3 А (якорь) /
− 200 В / 1 А
(возбуждение)
90 Вт / 220 В / 0,56 А
(якорь) / 2×110 В /
0,25 А (возбуждение)
2500 импульсов
за оборот
100 Вт / ~ 230 В /
1500 мин−1
3×80 В ⋅ А; 230 В /
242, 235, 230, 226, 220,
133, 127 В
8 аналог. входов; 2 аналог. выхода; 8 цифр.
входов/выходов
Windows ХР,
плата сбора информации PCI-6023E
~ 400 В / 10 А
307.1
3 × 0–40 Ом / 1 А
306.1
220 В / 3×0–50 Вт
3 датчика напряжения
±100; 1000 В / ±5 В; 3
датчика тока ±1; 5 А /
±5 В
–2000–0–2000 мин−1
А9
А10
А12
Блок датчиков тока
и напряжения
402.3
Р3
Указатель частоты вращения
506.2
Описание схемы электрических соединений и аппаратура
Источник G1 (см. перечень аппаратуры) – источник синусоидального напряжения промышленной частоты.
66
G2 – источник питания двигателя постоянного тока; используется для питания нерегулируемым напряжением обмотки возбуждения
машины постоянного тока G4, работающей в режиме генератора
с независимым возбуждением и выступающей в качестве нагрузочной машины.
Преобразователь угловых перемещений G5 генерирует импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения Р3 электромашинного агрегата.
Испытуемый асинхронный двигатель М1 получает питание через выключатель А6 и трехфазную трансформаторную группу А2 от
трехфазного источника G1.
Выключатель А8 служит для закорачивания обмоток ротора двигателя М1 при пуске его с короткозамкнутым ротором.
Реостат А9 служит для вывода энергии скольжения при испытании двигателя М1 с фазным ротором.
Датчики тока и напряжения в блоке А12 обеспечивают гальваническую развязку силовой и измерительной цепей и преобразуют
ток и напряжение статорной обмотки испытуемого двигателя М1
в пропорциональные им нормированные напряжения.
Через аналоговые входы АСН0, АСН8, АСН1, АСН9, АСН2,
АСН10, АСН3, АСН11 коннектора А4 нормированные напряжения
с блока А12, пропорциональные току и напряжениям статорной обмотки, а также частоте вращения испытуемого двигателя М1, вводятся в компьютер А5.
Сигнал АСН0–АСН8 – частота вращения вала двигателя – поступает на коннектор А4 непосредственно с указателя частоты вращения Р3.
Сигнал АСН1–АСН9 – ток фазы А – поступает с измерительного трансформатора тока блока датчиков тока и напряжения А12.
Сигнал АСН2–АСН10 – напряжение фазы А – поступает с измерительного трансформатора напряжения блока датчиков тока и напряжения А12.
Сигнал АСН3–АСН11 – напряжение фазы В – поступает с измерительного трансформатора напряжения блока датчиков тока и напряжения А12.
На рис. 5.3 показано размещение измерительных блоков на стенде.
67
2
1
1
4
3
2
м
Рис. 5.3. Измерительные блоки:
1 – коннектор; 2 – блок датчиков тока и напряжения; 3 – компьютерный шлейф; 4 – указатель частоты вращения
Прикладная программа «Регистратор режимных
параметров машины переменного тока»
Для запуска программы «Регистратор режимных параметров
машины переменного тока» необходимо последовательно на рабочем
столе щелкнуть мышкой по этикеткам «Пуск», «Программы», «Учебная техника», «Электрические машины» и «Машины переменного
тока». В результате на экране дисплея откроется панель программы.
Панель индикации программы
«Регистратор режимных параметров машины переменного тока»
содержит два поля (рис. 5.4).
1
На верхнем поле будет построена механическая характеристика
исследуемого двигателя (зависи2
мость частоты вращения от электромагнитного момента). На
нижнем поле отображаются временные диаграммы параметров
состояния двигателя при исслеРис. 5.4. Панель индикации
программы «Регистратор
довании.
режимных параметров машины
переменного тока»
68
Рис. 5.5. Работа с программой «Регистратор
режимных параметров машины
переменного тока»
Для выполнения программой считывания параметров двигателя
и построения механической характеристики необходимо очистить
верхнее поле и запустить программу (рис. 5.5, поз. 1 и 2). В результате очистится верхнее поле, а маркер построения механической характеристики установится в нулевое (0,0) положение (см. рис. 5.4,
поз. 1). На нижнем поле начнется движение красной нулевой линии
(см. рис. 5.4, поз. 2).
Временный останов программы производится щелчком мыши
по значку
.
Продолжение работы вызывает щелчок мыши по зеленому
значку
.
Закрытие программы осуществляется щелчком мышки по стандартной кнопке закрытия
.
Неочевидные возможности интерфейса программы
Масштабирование осциллограмм производится путем нажатия
на графике левой клавиши мыши и, не отпуская ее, перемещения манипулятора слева направо и сверху вниз. Возврат к начальному масштабу осуществляется обратным перемещением манипулятора – справа налево и снизу вверх.
69
Двигать график осциллограмм относительно осей координат
можно путем нажатия и удержания на нем правой кнопки мыши и ее
одновременного перемещения в нужную сторону.
На экране отображаются текущие координаты указателя
мыши, что позволяет определить значения величин.
Очистить область построения механической характеристики
можно, нажав на соответствующую виртуальную кнопку или на клавишу «Пробел».
Рекомендуемая литература для самостоятельной работы
1. Касаткин А. С. Электротехника: учебник для вузов / А. С. Касаткин,
М. В. Немцов. – 7-е изд. – М.: Высш. шк., 2002.
2. Воробьев А. В. Электротехника и электрооборудование строительных
процессов: учебник для вузов / А. В. Воробьев. – М.: Изд-во АСВ, 1995.
3. Данилов И. А. Общая электротехника с основами электроники: учеб.
пособие для студ. неэлектротехн. спец. средних спец. учеб. заведений /
И. А. Данилов, П. М. Иванов. – 4-е изд. – М.: Высш. шк., 2000.
4. Галишников Ю. П. Электрические машины: руководство по выполнению базовых экспериментов. ЭМ.001 РБЭ (904) / Ю. П. Галишников,
П. Н. Сенигов, М. А. Карпеш. – Челябинск: ООО «Учебная техника», 2005.
2. Подготовка стенда к выполнению экспериментов
При выполнении экспериментов используется схема (см. рис.
5.2), аналогичная схеме, примененной в лабораторной работе № 2, но
дополненная блоком датчиков тока и напряжения (А 12) для подключения компьютера.
1. Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.
Соберите электрическую схему соединений тепловой защиты
машины переменного тока (рис. 5.6).
Соедините гнезда защитного
М1
заземления « » устройств, используемых в эксперименте, с гнездом «РЕ» трехфазного источника
питания G1 (201.2).
G1
2. Соберите электрическую
Рис. 5.6. Схема тепловой защиты
схему эксперимента, приведенную
70
на рис. 5.2. В этом случае будут измеряться и вводиться в компьютер
следующие параметры: число оборотов вала электродвигателя, ток
фазы А, напряжение фазы А, напряжение фазы В.
Установите тумблеры (см. рис. 5.2 и. 5.3) аналоговых входов платы А12 в следующие положения:
сигнал АСН0–АСН8 – частота вращения вала двигателя –
в состояние 1:1 (вниз);
сигнал АСН1–АСН9 – ток фазы А – в состояние 1:10 (вверх);
сигнал АСН2–АСН10 – напряжение фазы А – в состояние 1:1 (вниз);
сигнал АСН3–АСН11 – напряжение фазы В – в состояние 1:1 (вниз).
Переключатель режима работы источника G2 (206.1) установите в положение «РУЧН.».
Регулировочными рукоятками реостата А9 установите сопротивление, равное нулю.
Регулировочную рукоятку источника G2 (206.1) поверните до
упора против часовой стрелки.
Регулировочные рукоятки активной нагрузки А10 (306.1) поверните до упора против часовой стрелки.
Установите переключателем в трехфазной трансформаторной
группе А2 (347.1) номинальные напряжения вторичных обмоток трансформаторов 220 В.
Включите выключатели «СЕТЬ» блоков, задействованных в эксперименте.
Приведите в рабочее состояние персональный компьютер А5.
Запустите прикладную программу «Регистратор режимных параметров машины переменного тока». Нажмите на виртуальную кнопку «Запустить» на экране компьютера для перевода программы в режим записи.
3. Порядок выполнения экспериментов по исследованию
механических характеристик
Задание
Снять естественную механическую характеристику исследуемого асинхронного двигателя с фазным ротором при сопротивлении
активной нагрузки A10, равной нулю.
71
Снять три искусственные механические характеристики исследуемого асинхронного двигателя с фазным ротором при сопротивлении активной нагрузки в фазах ротора 6, 10 и 15 Ом (A10).
Распечатать характеристики и сравнить с характеристиками,
полученными при выполнении лабораторной работы № 2.
Пояснить работу исследуемого асинхронного двигателя с фазным
ротором при различных сопротивлениях активной нагрузки в роторе.
но получить ряд механических характеристик, соответствующих различным режимам работы двигателя (рис. 5.8).
1
2
Порядок снятия характеристик
1. Нажмите последовательно кнопки «ВКЛ.» источника G2, выключателя А6 и затем не позднее чем через 10 с остановите двигатель.
В результате должны записаться в компьютер данные о режимных
параметрах асинхронного двигателя М1 на интервале пуска и механическая характеристика (рис. 5.7).
Отключите источник G2 и
отключите питание двигателя.
Остановите запись процессов, нажав на виртуальную
кнопку «Остановить».
2. Повторите процесс для
2
записи всех характеристик.
1
Для снятия естественной
3
механической характеристики
установить на реостате А9
(307.1) сопротивление в каждой
Рис. 5.7. Результаты эксперимента:
фазе, равное нулю. Для снятия
1 – ток фазы А, цвет синий;
искусственных механических
2 – частота вращения, цвет
характеристик установить на
зеленый; 3 – значение момента,
реостате А9 (307.1) сопротивлецвет красный
ние в каждой фазе, равное 6 Ом,
затем 10 Ом и для снятия последней характеристики – 15 Ом.
3. По окончании исследований нажмите кнопку «ОТКЛ.» источника G1, отключите от сети измерительные приборы и выключите
компьютер.
4. Если при последующем запуске программы не осуществлять
«очистку механической характеристики», то на одном графике мож72
3
4
5
Рис. 5.8. Механические характеристики
Получите механические характеристики на одном графике.
73
Оглавление
Лабораторная работа № 1. Исследование асинхронного электродвигателя
с короткозамкнутым ротором ...............................................................................3
Лабораторная работа № 2. Исследование асинхронного электродвигателя
с фазным ротором ...............................................................................................24
Лабораторная работа № 3. Исследование генератора постоянного тока
с независимым возбуждением ............................................................................36
Лабораторная работа № 4. Исследование двигателя постоянного тока
с независимым возбуждением ............................................................................48
Лабораторная работа № 5. Исследование работы трехфазного
асинхронного двигателя с фазным ротором при использовании
виртуального компьютерного комплекса приборов .........................................64
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
Методические указания
к выполнению лабораторных работ
по курсу «Электротехника» и «Электроснабжение зданий»
Составители: Бондаренко Анатолий Васильевич
Новопашин Владимир Федорович
Редактор А. В. Афанасьева
Корректоры М. А. Молчанова, К. И. Бойкова
Компьютерная верстка И. А. Яблоковой
Подписано к печати 27.12.12. Формат 60 84 1/16. Бум. офсетная.
Усл. печ. л. 4,3. Тираж 500 экз. Заказ 194. «С» 105.
Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет.
190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 4.
Отпечатано на ризографе. 190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 5.
74
75
ДЛЯ ЗАПИСЕЙ
76
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
1 387 Кб
Теги
elektricheskikh, bondarenko, masha, novopaschin
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа