Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Тольяттинский государственный университет

Кафедра электрооборудования автомобилей и электромеханика

ИССЛЕДОВАНИЕ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ФАЗЫМ РОТОРОМ

Методические указания к лабораторной работе А3

Тольятти 2007

УДК 621 313.3(076.5)

ИССЛЕДОВАНИЕ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ФАЗЫМ РОТОРОМ: метод. Указание/Сост. Петунин Ю.П., Бахарев Н.П – Тольятти:ТГУ, 2007

Изложены цель, задачи и программа работы, даны методические указания по проведению исследований намагничивания сердечников трансформаторов.

Для студентов спец. 14.06.01

Табл. 3. Библиогр. 4 назв.

Составители. Петунин Ю.П., Бахарев Н.П.

Научный редактор: Карковский П.И.

Утверждено редакционно-издательской секцией методического совета института.

© Тольяттинский государственный университет.

1. Цель и задачи работы

Цель работы: Достичь глубокого знания характеристик асинхронного двигателя с фазным ротором в различных режимах его работы, приобрести навыки экспериментального их определения.

Задачи работы: Изучить теоретический материал по теме «Режимы работы много фазных асинхронных машин», методику экспериментального определения характеристик асинхронного трехфазного двигателя с фазным ротором и методику построения круговой диаграммы по опытам холостого хода и короткого замыкания.

2. УКАЗАНИЯ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К РАБОТЕ

В процессе подготовки и проведения лабораторной работы необходимо изучить следующие темы: «Аналитическое и графическое определение электромеханических характеристик асинхронных машин», «Особые виды и режимы работы многофазных асинхронных машин». Эти темы необходимо изучить по конспекту и по [1…3].

3. Программа работы

3.1. Выполнить задания-тесты по теме занятия.

3.2. Изучить электрическую схему лабораторного стенда, определить исходное положение реостатов, переключателей, тумблеров.

3.3. Снять характеристики холостого хода

, , .

3.4. Снять характеристики короткого замыкания

, , .

3.5. Снять рабочие характеристики

, , , , .

3.6. Построить по опытным данным холостого хода и короткого замыкания круговую диаграмму.

4. Экспериментальное исследование характеристик асинхронного двигателя с фазным ротором

4.1. Снятие характеристик холостого хода

К характеристикам холостого хода относятся зависимости , , , при постоянстве частоты питающей сети и нулевой нагрузке на валу двигателя .

Убедившись в том, что рукоятка пускового реостата находится в положении «пуск», а цепь нагрузки генератора разомкнута, подают на обмотку статора номинальное напряжение.

По мере разгона двигателя ступени пускового реостата постепенно выводят, и по окончании пуска, когда частота вращения ротора близка к синхронной , реостат должен быть полностью выведен .

После окончания процесса пуска регулятором напряжения (РН) устанавливают напряжение и снимают первые показания приборов. Последующие показания приборов снимают при постепенном понижении напряжения U₁ до величины U₁=0,3 U_Н. Данные опыта заносят в табл.1 и строят характеристики холостого хода и магнитную характеристику (рис.1).

Таблица 1

№ n/n	U0, В	I0, А	P0, Вт	cosφ0	Iоμ, А	sinφ0	Iоб, А	Iос, А	Кμ	примечание
1 2 . . 6										r1= UH= I1H=

По измерениям величин определяем:

коэффициент мощности ,

где P₀ – мощность, потребляемая при холостом ходе,

приходящаяся на три фазы:

.

Здесь α₁, α₂, α₃ – показания ваттметра в делениях;

Сw – цена деления ваттметра;

U – линейное напряжение сети, В;

I₀ – фазный ток холостого хода;

– реактивная составляющая тока холостого хода, А;

По магнитной характеристике можно определить реактивную составляющую тока холостого хода, приходящуюся на воздушный зазор I_об и на сталь I_ос, коэффициент насыщения при номинальном напряжении U_H и сделать вывод о состоянии магнитной цепи исследуемого двигателя.

Опыт холостого хода позволяет осуществить: разделение потерь холостого хода на механические и потери в стали.

, Вт откуда , Вт где r₁ – активное сопротивление обмотки статора , Ом.

Для разделения потерь холостого хода необходимо построить зависимость , которая приближается к прямолинейной зависимости, так как потери в стали примерно пропорциональны квадрату ЭДС, а механические потери не зависят от нее (рис.2). Путем экстраполяции прямой до оси ординат определяют величину механических потерь, которые равны отрезку 0а.

Расчетные данные, необходимо для построения графика , свести в табл.2.

Таблица 2

№ n/n	U0, В	Р0, Вт	, Вт	, Вт	, Вт	, Вт	Примечание
1 2 . . 6							= при U1=UH

4.2. Снятие характеристик короткого замыкания

Под характеристиками короткого замыкания понимают зависимости , , при и s =1 (ротор замкнут накоротко и заторможен).

Перед началом опыта необходимо убедиться в том, что на двигатель подается напряжение U=0.

Первые показания приборов в опыте снимают при напряжении U, соответствующем току I_к =(1,0…1,2)I_н, а затем, регулируя напряжение, постепенно уменьшают ток I_к до нуля (при проведении опыта желательно получить 5-6 точек). Во избежание недопустимого перегрева обмотки отсчет следует вести по возможности быстро. Результаты измерений заносят в табл.3.

Таблица 3

№ n/n	U, B	Iк, А	α1, дел.	α2, дел.	α3, дел.	Рк, Вт		примеч.
1 2 . . . 6

Рисунок 1 – Характеристика намагничивания двигателя

Рисунок 2 – Разделение потерь холостого хода

На основе измерений вычисляются:

мощность, потребляемая двигателем при опыте,

, Вт

коэффициент мощности

По результатам опыта и вычислений строятся характеристики короткого замыкания.

4.3. Экспериментальное определение рабочих характеристик

Рабочие характеристики представляют собой зависимости подводимой мощности Р₁ , частоты вращения n, электромагнитного вращающего момента М_ЭМ, коэффициента мощности и КПД от полезного мощности на валу Р₂ при номинальном напряжении и частоте питающей сети, т.е. , , , , при U=U_H и .

При проведении опыта ток I₁ в обмотке статора двигателя должен изменяться в пределах от I₀ до I₁=1,2I_H таким образом, чтобы получилось 5…6 точек рабочих характеристик. Нагрузкой для двигателя является генератор постоянного тока.

Скольжение S при нагрузке определяется с помощью магнитоэлектрического амперметра, включенного в цепь ротора. Для чего при каждом значении тока нагрузки определяют число полных колебаний N стрелки амперметра за фиксированное время t.

Данные опыта заносят в табл.4.

Таблица 4

№ n/n

IA, А

IB, А

IC, А

PA, Вт

PB, Вт

PC, Вт

PΣ, Вт

N кол.

t, с

n,об/мин

Ua, В

Ia, А

примеч.

1 2 . . 6

Для каждого значения нагрузочного тока необходимо определить средний фазный ток двигателя I₁ по формуле

, А, где I_A, I_B, I_C – ток в фазах A, B и C, и выполнить указанные вычисления.

Мощность, потребляемая двигателем,

, Вт, где Р_А, Р_В, Р_С – мощность фаз А, В и С.

Коэффициент мощности .

Потери в обмотке статора , Вт.

Добавочные потери , Вт.

Электромагнитная мощность , Вт.

Частота тока в роторе , Гц.

Скольжение двигателя , где – частота питающей сети, Гц.

Частота вращения поля , об/мин, где р – число пар полюсов двигателя.

Частота вращения ротора , об/мин.

Электрические потери в обмотке ротора , Вт.

Электромагнитный вращающий момент , кГм.

Суммарные потери , Вт.

Полезная мощность двигателя , Вт.

КПД двигателя .

Результаты расчетов заносят в табл.5 и стоит рабочие характеристики.

Таблица 5

I1, A	P2, Вт	cosφ	PM1, Вт	Pдоб, Вт	η	MЭМ, кГм	S	P2, Вт
1 2 . . 6