23472

Кафедра электрических машин и электрооборудования

Б3.В8 ЭЛЕКТРОПРИВОД И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

для подготовки бакалавров по направлению 110800 Агроинженерия

Профили подготовки Технические системы в агробизнесе

Технический сервис в агропромышленном комплексе Технологическое оборудование для хранения и переработки сельскохозяйственной продукции

Уфа 2013

УДК 621.3 ББК 31.2 Л 12

Рекомендовано к изданию методической комиссией факультета механизации сельского хозяйства, протокол № 3 от «17» сентября 2013 г.

Составители: к.т.н., ст. преп. Осипов Я.Д., ассистент Эбингер В.В.

Рецензент: зав. кафедрой эксплуатации машинно-тракторного парка и автомобилей, к.т.н., доцент Бакиев И.Т.

Ответственный за выпуск: зав. кафедрой электрических машин и электрооборудования, д.т.н., профессор Аипов Р.С.

2

ОГЛАВЛЕНИЕ

2Лабораторная работа №2 Исследование нагрева электродвигателя и определение его посто-

3Лабораторная работа № 3 Изучение аппаратуры и характерных схем управления электро-

6Лабораторная работа №6 Схема автоматизированного управления электроприводом

3

ВВЕДЕНИЕ

Лабораторный практикум по дисциплине «Электропривод и электрооборудование» предназначен для студентов очной и заочной форм обучения и призван способствовать освоению рабочей программы по указанной дисциплине.

Структура лабораторного практикума включает шесть разделов, каждый из которых отражает содержание соответствующей лабораторной работы.

Тематика лабораторных работ полностью соответствует содержанию рабочей программы дисциплины Б3.Б8 «Электропривод и электрооборудование» для подготовки бакалавров по направлению 110800 Агроинженерия.

Содержание лабораторного практикума направлено на углубленное изучение студентами наиболее важных модулей теоретического курса и включает: цель работы, программу работы, краткие теоретические сведения, описание лабораторной установки, требования техники безопасности, порядок выполнения работы (т.е. рекомендуемую последовательность действий с необходимыми методическими указаниями), требования к содержанию и оформлению отчета по работе, а также библиографический список.

Перед началом цикла лабораторных работ студенты проходят первичный инструктаж по технике безопасности согласно требований [6]. Перед началом каждой лабораторной работы студенты проходят текущий инструктаж по технике безопасности непосредственно на рабочем месте.

4

Лабораторная работа №1

РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА С АСИНХРОННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

1 Цель работы

Изучение основных способов регулирования частоты вращения трехфазных асинхронных электродвигателей.

2 Программа работы

2.1Ознакомиться с оборудованием лабораторных установок и записать его паспортные данные.

2.2Оформить в отчете и собрать поочередно схемы лабораторных установок для регулирования частоты вращения асинхронных двигателей изменением числа пар полюсов (р) в статоре, введением в цепь ротора активного сопротивления (R1), изменением частоты тока (f) и питающего напряжения (U).

2.3Выполнить регулирование частоты вращения n, [об/мин] указанными

впункте 2.2 способами, снять зависимости n = f(p), n = f(R1), n = f(f) и n = f(U).

2.4Построить графики расчетных и опытных характеристик, выполнить сравнительный анализ способов регулирования частоты вращения электродвигателей.

3 Краткие теоретические сведения

Расчет механических характеристик трехфазного асинхронного двигателя по паспортным (каталожным) данным производят для пяти точек для данного числа пар полюсов в следующей последовательности:

1) Cинхронная скорость (первая точка)

где f – частота тока сети, Гц; p – число пар полюсов.

2) Номинальные момент, скорость и скольжение (вторая точка)

Мн Рн ;

н

(2.2)

н 2 nн ; 60

5

sн о н ,

о

где Рн – номинальная мощность, Вт;

nн – номинальная частота вращения, мин-1; ωо – синхронная частота вращения, рад/с.

3)Максимальные момент, скорость и скольжение (третья точка)

Мкр М*кр Мн ;

где Мн – номинальный момент, Н·м; М*кр – максимальный момент в относительных единицах; sн – номинальное скольжение.

4) Минимальные момент, скорость и скольжение (четвертая точка)

где М*пуск – момент при пуске в относительных единицах.

4 Описание лабораторной установки и порядок выполнения работы

4.1 Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором изменением числа пар полюсов статора

Изменение числа пар полюсов для регулирования частоты вращения производят на отключенном от сети двигателе посредством переключения выводов обмоток по схеме, представленной на рисунке 2.1.

Для каждой схемы включения асинхронного двигателя при помощи ручного механического тахометра на холостом ходу измеряется частота вращения ротора, фиксируются показания измерительных приборов. Результаты измерений заносятся в таблицу 2.1.

6

Синхронная частота вращения магнитного поля определяется по формуле

Таблица 2.1 Зависимость частоты вращения ротора от числа пар полюсов статора

Средняя частота вращения ротора, об/мин

Синхронная частота вращения магнитного поля, об/мин

Напряжение сети, В

Рисунок 2.1 Схемы включения обмоток многоскоростного асинхронного двигателя на различное число пар полюсов:

а– четыре пары полюсов (двойной треугольник);

б– две пары полюсов (двойная звезда)

Уисследуемого двигателя по паспортным данным рассчитать механические характеристики для числа пар полюсов, равным два и четыре. По результатам расчетов построить естественные механические характеристики асинхронного двигателя.

4.2Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя изменением активного сопротивления в цепи фазного ротора

Для проведения эксперимента по регулированию частоты вращения изменением сопротивления в цепи ротора собирают электрическую схему, представленную на рисунке 2.2.

7

Лабораторная установка состоит из автоматического выключателя с комбинированным расцепителем QF1, испытуемого трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором М1, трехфазного реостата Rр .

Опыты проводят для пяти различных сопротивлений реостата в цепи фазного ротора (от Rр = max до Rр = 0). При помощи ручного тахометра фиксируют изменение частоты вращения ротора двигателя на холостом ходу. Результаты опытов заносят в таблицу 2.2.

Таблица 2.2 Зависимость частоты вращения ротора асинхронного двигателя от сопротивления (Rр) в цепи ротора

~220 В A B C

QF1

M M1

Rр

Рисунок 2.2 Схема регулирования частоты вращения двигателя введением в цепь ротора активного сопротивления

По результатам полученных данных построить зависимость n = f(Rр). Возможность регулирования частоты вращения данным способом выте-

кает из соотношений

s (nо nр )/nо ,

где С – постоянный коэффициент;

r2 – активное сопротивление цепи ротора двигателя, Ом;

8

X – индуктивное сопротивление, Ом;

U – напряжение питания, В;

s– скольжение.

Уисследуемого двигателя рассчитать и построить механические характеристики рабочего участка 0 кр для каждого значения сопротивления ро-

тора, при этом следует иметь в виду, что максимальный момент не зависит от сопротивления в цепи ротора, при увеличении этого сопротивления увеличивается скольжение при данном моменте по зависимости

где sи и sе - соответственно естественное и искусственное скольжение при номинальном моменте;

R2 - сопротивление ротора, принимаемое равным 0,25 Ом;

Rдоп - дополнительное сопротивление в цепи ротора, Ом.

4.3 Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя изменением напряжения, подводимого к статору

Для регулирования частоты вращения изменением напряжения источника питания собирается схема лабораторной установки, приведенная на рисунке 2.3. Регулирование частоты вращения данным способом возможно исходя из соотношения 4.7.

Лабораторная установка состоит из автоматического выключателя с комбинированным расцепителем QF1, испытуемого трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором М1, трехфазного автотрансформатора TV1, вольтметра PV1.

В качестве регулятора напряжение применяется трехфазный автотрансформатор (ТV1). Выводы обмоток TV1 подключается к источнику питания и нагрузке по схеме, приведенной в его паспорте.

При каждом значении напряжения механическим тахометром измеряется частота вращения ротора. Результаты замеров заносят в таблицу 2.3.

Таблица 2.3. Зависимость частоты вращения асинхронного двигателя от напряжения питания

Для исследуемого двигателя М3 построить зависимость n = f(U) и расчетные механические характеристики для трех произвольно взятых значений напряжения U источника питания.

9