Рабочие и механические характеристики

Рабочими характеристиками АД называют зависимости тока машины , момента на валу М, коэффициента мощности , коэффициента полезного действия и скольжения s от полезной мощности двигателя при неизменных напряжении и частоте (рис.2).

Механической характеристикой называется зависимость скорости ротора n от момента М при неизменных напряжении и частоте . Характер механической характеристики легко объясняется рассмотренной выше зависимостью и формулой (2). Характер зависимости определяется механической характеристикой c учетом формулы (14).

Число оборотов АД незначительно снижается с увеличением момента в пределах от 0 до максимального значения. Такая характеристика называется жесткой. В области режимов, где кривая может быть принята за прямую, двигатель работает устойчиво при увеличении момента до критического значения _, который характеризует перегрузочную способность машины.

Рис. 1 Графики зависимостей: , ,

Рис.2. Рабочие характеристики двигателя

Рис.3. Механическая характеристика асинхронного двигателя

ПАСПОРТНЫЕ ДАННЫЕ

На паспорте АД указываются следующие данные:

1. Условное обозначение типа двигателя.

2. Завод-изготовитель.

3. Год выпуска.

4. Заводской номер.

5. Номинальная мощность на валу в кВт.

6. Линейные напряжения в вольтах.

7. Линейный ток при соответствующих линейных напряжениях в амперах.

8. Частота в Гц.

9. Число оборотов в минуту при номинальной нагрузке.

Для двигателей с фазным ротором указывается также напряжение на контактных кольцах при неподвижном роторе и ток в роторе при номинальной нагрузке.

Иногда указывается и при номинальной нагрузке.

ХОД РАБОТЫ

Испытание модели АД

Собрать схему для демонстрации вращающегося магнитного поля статора. Использовать трансформатор трехфазный 220B/12B и учебную модель АД с фазным напряжением 6B. Предложить схемы включения трансформатора и статора АД. В качестве ротора использовать беличье колесо.

Произвести пуск и реверсирование.

Испытание АД

1. Произвести разметку концов фаз статорной обмотки ( ; ; )

I. а)	II. б)
Рис.4. Разметка фаз статорной обмотки

Это осуществляется с помощью вольтметра, подключаемого одним зажимом к сети, а вторым – к одному из зажимов фазы (рис.4а). К свободным пяти зажимам фаз поочередно подсоединяется второй конец сети. Показание вольтметра свидетельствует о том, что данный зажим относится к той же фазе.

2. Размечаются начало и конец каждой фазы. Для этого одну из фаз включают в электрическую цепь (например, I-I^/, см. рис.4б) под фазное напряжение.

Из оставшихся двух фаз одну произвольно размечают, приняв один зажим за начало , а второй за конец фазы и соединяют с неразмеченной фазой (рис.4б). Если вольтметр, включенный последовательно в цепь этих фаз, дает показание, то это значит, что с принятым условно началом фазы соединен конец неразмеченной фазы (случай а) рис.5). Если отклонение стрелки вольтметра незначительное или отсутствует, то это значит, что к началу произвольно размеченной фазы подключено начало неразмеченной фазы (случай б) рис.5).

Аналогичным путем размечают зажимы третьей фазы. В этом случае в сеть включается одна из уже размеченных фаз, а две остальные включают последовательно по схеме (рис.4б).

Начало третьей фазы маркируют , а конец -

III. а)	IV. б)
Рис.5 Определение концов фаз обмоток статора

3. Собрать электрическую цепь по схеме рис.6 и 7 и при включенной емкости определить s и для следующих режимов работы:

а)холостой ход;

б) ;

в) .

Здесь – номинальная мощность двигателя, соответствующая его расчетной, т.е. номинальной нагрузке. Нагрузка двигателя производится механическим тормозом. Результаты измерений занести в таблицу.

Рис.6. Электрическая схема включения АД

Рис.7. Схема управления асинхронным короткозамкнутым двигателем

– предохранители - катушка магнитного пускателя – контакты магнитного пускателя стоп, пуск – кнопки управления , – тепловые реле - блок-контакты

Для определения скольжения s вблизи вала двигателя устанавливается индукционная катушка, замкнутая на микроамперметр. Поток рассеяния ротора будет индуктировать в катушке электродвижущую силу и, соответственно, ток роторной частоты. С этой частотой будет колебаться стрелка микроамперметра. Скольжение , где m – число полных колебаний стрелки микроамперметра за время t (m берут не менее 15-20 колебаний).

4. Вычислить емкость конденсаторов, необходимую для полной компенсации угла сдвига фаз в случае номинальной нагрузки двигателя . При этом емкость одной из фаз батареи конденсаторов, включенной треугольником, определяется из следующих соображений: реактивная составляющая тока статора должна быть равна линейному току батареи конденсаторов , отсюда , тогда

Здесь – емкость фазы конденсаторной батареи;

– линейное напряжение;

– реактивная проводимость фазы конденсаторной батареи;

– номинальный ток фазы статора;

– угол сдвига фаз в режиме до компенсации;

– фазное напряжение.

5. Набрав необходимую емкость в каждой батарее конденсаторов, произвести измерения для тех же режимов, что и в режиме пункта 3, результаты измерений занести в таблицу.

Таблица

Режи-мы вклю-чения

Режимы работы

IВ

s

B

A

A

A

А

Bт

Вт

Вт

Вт

с

Без ком-пенса-ции

Холостой ход

С ком-пенса-цией

Холостой ход

6. Построить в одной системе координат и проанализировать кривые для случаев:

а) работы двигателя без компенсации; а также кривые , n = f₃(P₁), и .

7. Построить совмещенные векторные диаграммы токов в режиме для случаев, приведенных в пункте 6.

8. Вычислить номинальный момент на валу двигателя .

9. Включить трехфазный двигатель в однофазную сеть. Для этого подать однофазное напряжение на начала двух статорных обмоток, соединенных звездой, а конденсаторную батарею включить между оставшимся началом и одним из включенных под напряжение.

10. Сделать выводы по работе.

Лабораторная работа № 8

ГЕНЕРАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА ПАРАЛЛЕЛЬНОГО

И СМЕШАННОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ.

Цель работы: ознакомиться с конструкцией генератора постоянного тока, аппаратурой измерения и управления, характеристиками и методами испытания.

Оборудование:

1. Одноякорный преобразователь «двигатель-генератор».

2. Вольтметр постоянного тока 15В.

3. Амперметр постоянного тока 15А.

4. Амперметр постоянного тока 1.5А.

5. Реостат 160Ом, 0.2А.

6. Реостаты 30Ом, 5А – 3 шт.

7. Выпрямитель ВСА-4.

Контрольные вопросы

1. Объяснить принцип действия генератора постоянного тока (независимого и параллельного возбуждения).

2. Что такое реакция якоря?

3. Что такое характеристика холостого хода генератора и что она показывает.

4. Объяснить ход внешних характеристик генератора для различных типов возбуждения

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Работа генератора постоянного тока основана на законе электромагнитной индукции, согласно которому при пересечении проводником магнитных линий в проводнике индуктируется ЭДС.

Индуктированная в якоре, при его вращении, ЭДС будет переменной и для её выпрямления на якоре имеется коллектор.

В генераторе смешанного возбуждения имеются две обмотки возбуждения: параллельная и последовательная.

Ток параллельной обмотки невелик и составляет 1-5% номинального тока.

Ток якоря, следовательно, равен:

,

(1)

где –ток якоря,

–ток параллельной обмотки возбуждения,

-ток нагрузки и он же ток последовательной обмотки.

Зависимости между отдельными величинами, характеризующими свойства генератора, обычно даются в виде характеристики

Основными характеристиками являются:

-характеристика холостого хода,

-внешняя характеристика,

регулировочная характеристика.

Характеристика холостого хода

Напряжение на зажимах генератора, как и всякого источника тока, будет меньше его ЭДС на величину внутреннего падения напряжения:

,

(2)

где –ЭДС якоря, –сопротивление цепи якоря

Характеристикой холостого хода называется зависимость ЭДС генератора от тока возбуждения при работе генератора вхолостую с постоянной скоростью вращения, обычно номинальной

Рис. 1. Схема генератора параллельного возбуждения;

-ток якоря, - ток нагрузки, – ток возбуждения,– якорь,– параллельная обмотка возбуждения, - регулировочный реостат,– первичный двигатель.

При холостом ходе ток якоря равен току возбуждения, при своем наибольшем значении составляет лишь 3-5 % номинального тока генератора, тогда падением напряжения в цепи якоря можно пренебречь и считать

(3)