1. Цель работы

   1. Исследование рабочих свойств электродвигателя путем снятия соответствующих опытных характеристик

2. Программа работы

   1. Изучить схемы для исследования асинхронного электродвигателя с фазным ротором (в дальнейшем изложении АДФР)

   2. Исследовать двигатель в режиме короткого замыкания. Исследовать двигатель в режиме холостого хода

   3. По опытам холостого хода и короткого замыкания рассчитать параметры двигателя, построить схему замещения

   4. Снять рабочие характеристики двигателя по методу непосредственной нагрузки при введении сопротивлений в цепь ротора

   5. Провести обработку экспериментальных данных, составить отчет и сделать заключение по работе

3. Приборы и оборудование

В лабораторной работе используются следующие модули:

• модуль питания стенда (МПС);

• модуль питания (МП);

• силовой модуль (СМ);

• модуль измерителя мощности (МИМ);

• модуль добавочных сопротивлений №1 (МДС1);

• модуль добавочных сопротивлений №2 (МДС2);

• модуль ввода/вывода (МВВ).

4. Порядок выполнения работы

   1. Перед проведением лабораторной работы необходимо привести модули в исходное состояние:

Для проведения работы на персональном компьютере должно быть загружено ПО Labdrive и выбрана соответствующая работа.

2. Опыт короткого замыкания

Опыт короткого замыкания проводится при неподвижном (заторможенном) роторе s = 1 и пониженном напряжении, при котором ток статора примерно равен номинальному току статора .

Схема для проведения опыта короткого замыкания представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема для проведения опыта короткого замыкания

Опыт проводится в следующей последовательности:

• включить автоматические выключатели QF1 и QF2 соответственное МПС и МП;

• переключателем SA1 МДС1 вводить сопротивление в цепь статора до тех пор, пока ток статора примерно будет равен номинальному. Данные занести в таблицу 1.

Таблица 1 – данные опыта

Данные опыта				Расчетные данные
U1ФК	I1ФК	P1ФК		P1К	ΔPЭЛ.1	ΔPCТ	PЭМ.К	МЭМ.К	zK	rK	xK
В	A	Вт		Вт	Вт	Вт	Вт	Н∙м	Ом	Ом	Ом

Расчетные данные.

Трехфазная активная мощность при опыте короткого замыкания, Вт: .

Электрические потери в цепи статора, Вт: .

Потери в стали при напряжении U_1K, Вт: ,

где – потери в стали при номинальном напряжении, Вт.

Электромагнитная мощность при опыте короткого замыкания, : .

Электромагнитный момент при опыте короткого замыкания, Н∙м:

,

где n₁ – синхронная частота вращения, об/мин;

– синхронная угловая частота вращения, рад/сек: ,

где p – число пар полюсов (Приложение Б).

Электромагнитный момент при номинальном напряжении, Н∙м: .

Кратность пускового момента: ,

где и – номинальная мощность на валу и угловая номинальная частота вращения (Приложение Б).

Кратность пускового тока: .

3. Опыт холостого хода

Схема для проведения опыта холостого хода представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Схема для проведения опыта холостого хода

Опыт проводится в следующей последовательности:

• включить автоматические выключатели QF1 и QF2 соответственное МПС и МП;

• переключатель SA1 МДС1 установить из положения «∞» в положение «0», напряжение принимает значение, равное номинальному, запускается асинхронный двигатель. Данные занести в таблицу 2.

Таблица 2 – данные опыта

Данные опыта				Расчетные данные
U1ФН	I10	P1Ф	n		P10		ΔPЭЛ.1	P0m	ΔPCТ	ΔPCТ.1
В	A	Вт	об/мин	рад/с	Вт		Вт	Вт	Вт	Вт

Расчетные данные.

Коэффициент мощности ,

где P₁₀ – активная мощность трех фаз, Вт: .

Электрические потери в цепи статора, Вт: .

Потери в стали сердечника статора при номинальном напряжении, Вт:

,

где r₁ – активное сопротивление фазы статора при температуре окружающей среды, Ом (Приложение Б);

– механические потери асинхронного двигателя (Приложение Б);

– механические потери машины постоянного тока (Приложение Б).

Потери в стали сердечника статора при любом другом напряжении могут быть пересчитаны через квадрат напряжения: ,

где – потери в стали при любом значении напряжения U₁, Вт.

Значение тока холостого хода в относительных единицах: .

4. Расчет параметров асинхронного двигателя. Построение схемы замещения

Из опыта холостого хода:

• активное сопротивление намагничивающей цепи ;

• полное сопротивление намагничивающей цепи ;

• индуктивное сопротивление намагничивающей цепи .

Из опыта короткого замыкания:

• полное сопротивление ;

• активное сопротивление ; ;

• индуктивное сопротивление ; .

Т-образная схема замещения асинхронного двигателя представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Т-образная схема замещения.

5. Снятие рабочих характеристик

Схема для снятия рабочих характеристик, представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 – Схема для снятия рабочих характеристик.

Опыт проводится в следующей последовательности:

• переключателем SA1 модуля МДС1 ввести сопротивление (задается преподавателем);

• включить автоматы QF1 и QF2 модулей МПС и МП, запустится асинхронный двигатель. Нагрузкой ГПТ служат сопротивления RP1 модуля МДС2;

• переключателем SA1 МДС2, уменьшая сопротивление, увеличивать нагрузку ГПТ, пока ток якоря ГПТ не достигнет номинального значения I_НАГР = I_Я ≈ I_ЯН (I_ЯН = 1,3А, изменить сопротивление в цепи ротора и повторить опыт.

Опытные данные со стороны, как асинхронного двигателя, так и генератора, занести в таблицы 3 и 4.

Таблица 3 – данные опыта

Со стороны асинхронного двигателя

Данные опыта

Расчетные данные

U1Ф

I1Ф

P1

n

I2

U1

ΔPЭЛ.1

ΔPCТ

PЭМ

s

ΔPЭЛ.2

ΔPМЕХ

ΔPЭЛ.ДОБ

Р2

МЭМ

В

A

Вт

об/мин

A

1/c

В

Вт

Вт

Вт

Вт

Вт

Вт

Вт

Вт

%

Н∙м

Таблица 4 – данные опыта

Со стороны ГПТ
Данные опыта		Расчетные данные
IЯ	UЯ	СМ	МЭМ	IЯ0	М0	М2	Р2
A	В		Н∙м	А	Н∙м	Н∙м	Вт	%

Расчетные данные со стороны асинхронного двигателя:

Частота вращения электродвигателя, рад/с: .

Электрические потери в обмотке статора асинхронного двигателя: ,

где r₁ – активное сопротивление фазы статора, приводится в паспортных данных двигателя, Ом (Приложение Б).

Потери в стали сердечника статора при номинальном напряжении, Вт:

,

где – механические потери асинхронного двигателя, Вт (Приложение Б);

– механические потери машины постоянного тока, Вт (Приложение Б).

Потери в стали при напряжении U_1Ф, Вт: ,

Электромагнитная мощность, Вт: .

Скольжение: .

Электрические потери в обмотке ротора, Вт: .

Электрические потери в добавочных сопротивлениях ротора, Вт: .

Суммарные потери в двигателе, Вт: .

Полезная мощность на валу двигателя, Вт: .

Полезный момент на валу двигателя, Н∙м: .

Электромагнитный момент двигателя, Н∙м: .

где – синхронная угловая частота вращения электродвигателя, 1/с.

Коэффициент полезного действия, %: .

Коэффициент мощности (расчетный): .

Электромагнитный момент ГПТ, Н∙м: ,

где C_M – принимается из тарировочной кривой, (Приложение В).

Момент холостого хода ГПТ, Н∙м: ,

где – ток холостого хода, принимается из тарировочной кривой машины постоянного тока (Приложение В) и пропорционален механическим потерям и потерям стали ГПТ, А.

Полный момент на валу ГПТ, Н∙м: .

Полезная мощность на валу ГПТ, Вт: .

Рабочие характеристики представляют собой графически изображенные зависимости тока статора, потребляемой из сети активной мощности, частоты вращения, скольжения, электромагнитного момента, КПД и коэффициента мощности от полезной мощности на валу двигателя:

.

По данным опыта построить механическую и электромеханическую характеристики.