Исследование переходных процессов 4 страница
· Произвести измерения U1, I1, P1, U2, I2 и занести результаты в строку 2 таблицы 7.4.
· Повторить измерения в положениях «2» и «3» переключателя S и занести результаты в строки 3 и 4 таблицы 7.4.
· Перенести результаты измерений U1, U20, I10 и P10 из первой строки таблицы 7.3 в строку 1 таблицы 7.4.
При оформлении отчёта по результатам эксперимента рассчитываются активная мощность в нагрузке трансформатора P2=U2·I2·cosj2, значение КПД трансформатора ηэ=100P2/P1 и коэффициент мощности cosj1=P1/(U1н·I1). Результаты расчётов помещаются в таблицу 7.4. Следует иметь ввиду, что нагрузка трансформатора чисто активная, поэтому фазовый сдвиг между напряжением и током в нагрузке трансформатора j2 равен нулю ( 
).
Падения напряжений на активном сопротивлении и индуктивном сопротивлении рассеяния вторичной обмотки (I2·R2 и I2·Xр2), напряжение на зажимах вторичной обмотки U2р и значение КПД трансформатора ηр рассчитываются с использованием результатов опыта короткого замыкания (таблица 7.2) и холостого хода (таблица 7.3) по формулам
Таблица 7.4
| № п/п | Результаты измерений | Результаты вычислений | ||||||||||
| U1 н В | I1 А | Р1 Вт | U2 В | I2 А | Р2 Вт | ηэ % | cosφ1 | I2·R2 | I2·Xр2 | U2р | ηр % | |
| В | ||||||||||||
4 Исследование формы тока и напряжения в обмотках трансформатора.
· Установить переключатель S в положение «хх»
· Подключить вход осциллографа к гнездам x1-x2.
· Настроить изображение сигнала и зарисовать кривую тока первичной обмотки трансформатора в режиме холостого хода.
· Подключить вход осциллографа к гнездам x3-x4.
· Настроить изображение сигнала и зарисовать кривую напряжения вторичной обмотки трансформатора в режиме холостого хода.
Содержание отчета
1. Схема лабораторной установки (рис.7.1).
2. Расчетные формулы и результаты расчетов. Заполненные таблицы 7.1–7.4.
3. Схема замещения трансформатора с указанием расчетных значений параметров ее элементов.
4. Семейство кривых I1(b), cosj1(b), P1(b), U2(b), U2р(b), hр(b), hэ(b), построенных по данным таблицы 7.4 и размещенных на одном рисунке.
5. Построенные в масштабе векторные диаграммы для исследуемого трансформатора для режимов холостого хода, короткого замыкания и нагрузки (для любого выбранного положения переключателя П).
6. Выводы по работе.
Лабораторная работа 8
Исследование трехфазного асинхронного двигателя
с короткозамкнутым ротором
Цель работы – экспериментальное исследование статических характеристик трехфазного асинхронного двигателя в различных режимах его работы.
Указания по выполнению работы
К выполнению работы следует приступать после изучения раздела “Трехфазные асинхронные двигатели” по одному из учебников списка литературы, приведённого в конце настоящего пособия.
Описание лабораторной установки
 |
Лабораторная установка (рис. 8.1) содержит электромеханический блок и комплект измерительной и регулирующей аппаратуры.
Электромеханический блок включает испытуемый трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором АД, нагрузочную машину НМ, электромеханический тахогенератор ТГ и устройство измерения вращающего момента испытуемого двигателя. Роторы всех машин жестко связаны между собой с помощью соединительных муфт. Статор исследуемой машины подвешен соосно с валом ротора и снабжён противовесом P. При нагрузке на вал статор отклоняется от положения равновесия до тех пор, пока момент, создаваемый противовесом 
, не уравновесит момент нагрузки 
. Измерение момента нагрузки производится по углу отклонения a. Для снижения погрешности отсчёта угол отклонения статора увеличивается зубчатой передачей. Цена деления шкалы угломерного устройства – 19 Г·см/град или 19,4·10–4 Н·м/град.
В качестве испытуемой используется машина типа ДТ-75 с номинальным фазным напряжением 220 В. Для предотвращения выхода из строя двигателя все испытания проводятся при пониженном напряжении. Обмотки статора АД соединены треугольником и через выключатель S1 подключены к сети с линейным напряжением 127 В. Паспортные данные на испытуемый двигатель представлены в таблице 8.1.
Таблица 8.1
| Тип | Uф н В | Iф н А | P2 н Вт | n2 н об/мин | ηн % | cosφ | f Гц | р |
| ДТ-75 | 0.4 | 0.76 |
Нагрузочный момент на валу АД создается двигателем постоянного тока с параллельным возбуждением типа ЭП мощностью 245 Вт и напряжением питания 110 В. Регулирование нагрузочного момента осуществляется изменением напряжения на якоре этой машины с помощью реостатов R1 и R2 при неизменном напряжении 110 В на обмотке возбуждения.
Скорость вращения ротора исследуемой машины измеряется с помощью тахогенератора ТГ, в качестве которого используется машина постоянного тока типа ДПР с возбуждением от постоянных магнитов, работающая в режиме генератора. Величина ЭДС якоря ТГ пропорциональна скорости вращения, поэтому её можно определить по показаниям вольтметра постоянного тока Vтг.
Для измерения активной мощности, потребляемой исследуемой машиной, величин фазных напряжений и линейных токов используется измерительный комплект К505.
Программа работы
1. Исследование режима холостого хода двигателя.
2. Снятие рабочих характеристик двигателя.
3. Снятие механических характеристик двигателя.
Методика выполнения работы
1 Исследование режима холостого хода
В этом режиме потери в ферромагнитном сердечнике, обмотках статора и ротора, механические потери (на трение в подшипниках, на самовентиляцию) и добавочные потери испытуемого асинхронного двигателя должны быть скомпенсированы вращающим моментом нагрузочной машины. Развиваемый испытуемым асинхронным двигателем электромагнитный момент должен быть равен нулю, что можно обеспечить лишь в том случае, если обе электрические машины – АД и НМ – будут иметь одинаковое направление вращения. Для создания режима холостого хода испытуемого АД необходимо:
· При разомкнутом выключателе S2 с помощью выключателя S1 кратко-временно подать питание на испытуемую машину и заметить направление вращения вала*.
· При разомкнутом выключателе S1 с помощью выключателя S2 кратковременно подать питание на нагрузочную машину и заметить направление вращения вала. Если направление вращения вала НМ противоположно направлению вращения вала АД, то следует изменить направление вращения АД. Для этого, убедившись в том, что выключатель S1 выключен, нужно поменять местами два любых линейных провода.
· После согласования направлений вращения обеих электрических машин следует замкнуть выключатель S2 и установить движки регулировочных реостатов R1 и R2 в крайние положения, при которых вал установки будет неподвижен.
· Включить S1 и, плавно перемещая движки потенциометров R1 и R2, увеличить напряжение на якоре нагрузочной машины до такой величины, при которой стрелка указателя момента встанет на нулевую отметку.
· Произвести измерение линейных напряжений, токов и активных мощностей** в положениях «A» и «B» переключателя фаз комплекса К50, а также напряжения на зажимах тахогенератора. Результаты измерений занести в таблицу 8.2.
Таблица 8.2
| Результаты измерений | Результаты вычислений | ||||||
| Uл В | Iл А | PА | PB | Uтг х В | P1х Вт | cosj1х | Kтг В/(об/ мин) |
| Вт | |||||||
· Не выключая S1 и S2 перейти к снятию рабочих характеристик АД.
При оформлении отчета следует рассчитать мощность, потребляемую из питающей сети в режиме холостого хода P1х= PА±PB, коэффициент мощности в режиме холостого хода 
и коэффициент передачи тахогенератора Kтг=Uтг х/n1, где п1=60·f /р – скорость вращения магнитного поля статора АД, р – количество пар полюсов статора АД. Результаты расчета поместить в таблицу 8.2.
2 Снятие рабочих характеристик двигателя.
· Постепенно уменьшая напряжение на якоре машины постоянного тока с помощью потенциометров R1 и R2 и увеличивая тем самым момент нагрузки на выходном валу испытуемого двигателя АД, провести 5-6 измерений Uл, Iл, PА, PB и Uтг в диапазоне моментов 0 £ M2 £ M2н/3. Показания приборов занести в таблицу 8.3. По завершении эксперимента разомкнуть S1 и S2.
Таблица 8.3
| № п/п | Результаты измерений | Результаты вычислений | ||||||||||
| Uл В | Iл А | PА | PB | М2 Н·м | Uтг В | P1 Вт | s | P2 Вт | h % | cosj1 | n2 об/мин | |
| Вт | ||||||||||||
| 1. | ||||||||||||
| ... | ||||||||||||
| 6. |
При оформлении отчета по результатам измерений следует рассчитать мощность, потребляемую из питающей сети P1=PА±PB, коэффициент мощности 
, скорость вращения ротора n2=Uтг/Kтг, скольжение s=(n1–n2)/n1, полезную механическую мощность на валу P2=M2·p·n2/30 и коэффициент полезного действия АД h=100·P2/P1. Результаты расчета поместить в таблицу 8.3.
3 Снятие механических характеристик двигателя.
3.1 Генераторный режим.
В генераторном режиме ротор асинхронного двигателя под действием вращающего момента нагрузочной машины вращается со скоростью, большей скорости вращения магнитного поля (n2>n1). Электромагнитный момент испытуемого двигателя – отрицательный (M2<0).
Для выполнения опыта необходимо:
· Замкнуть выключатели S1 и S2 и с помощью движков реостатов R1 и R2 вывести АД в режим, при котором напряжение зажимах тахогенератора достигнет величины »1,3·Uтг х. Занести результаты измерения Uл, Iл, M2 и Uтг в строку 1 таблицы 8.4.
Таблица 8.4
| № п/п | Режим работы | Результаты измерений | Результаты вычислений | |||||
| Uл В | Iл А | Uтг В | M2 Н·м | n2 об/мин | s | |||
| Генератор | ||||||||
| ¼ | ||||||||
| хх | ||||||||
| … | Двигатель | |||||||
| max | ||||||||
| … | ||||||||
| кз | ||||||||
| … | ЭМТ | |||||||
· Уменьшая потенциометрами R1 и R2 момент нагрузочной машины и постепенно снижая скорость вращения ротора до скорости холостого хода, провести измерения еще в трех точках диапазона, занося результаты в строки 2¼4 таблицы 8.4.
3.2 Двигательный режим
В двигательном режиме асинхронный двигатель создаёт положительный момент (M2>0) и вращается со скоростью, меньшей скорости вращения магнитного поля (0<n2<n1).
Для выполнения опыта необходимо:
· C помощью движков реостатов R1 и R2 вывести АД в режим, при котором его электромагнитный момент достигнет максимального значения М2 max, а скорость вращения – критического значения n2 кр. Занести результаты измерения Uл, Iл, M2 и Uтг в строку 10 таблицы 8.4.
· Уменьшая величину электромагнитного момента от М2 max до нуля (ре-жим холостого хода) провести измерения еще в 4 точках диапазона. Показания приборов занести последовательно в строки с 9 по 6 таблицы 8.4.
· C помощью движков реостатов R1 и R2 вывести АД в режим короткого замыкания (пусковой режим), при котором скорость вращения ротора равна нулю, а развиваемый электромагнитный момент соответствует пусковому Мп. Занести результаты измерения Uл, Iл, M2 и Uтг в строку 13 таблицы 8.4.
· Провести измерения еще в двух точках двигательного режима при значениях скорости вращения ротора в диапазоне n2 кр>n2>0, занося показания приборов в строки 12-11 таблицы 8.4.
3.3 Режим электромагнитного тормоза (режим противовключения)
В этом режиме ротор асинхронного двигателя под действием вращающего момента нагрузочной машины вращается в направлении, противоположном вращению магнитного поля (n2<0). Электромагнитный момент испытуемого двигателя положительный (M2>0).
Для выполнения опыта необходимо:
· Разомкнуть S1 и S2 и изменить направление вращения АД, поменяв местами два любых линейных провода, подходящих к зажимам S1.
· Замкнуть S1 и S2 и устанавливать с помощью движков реостатов R1 и R2 такие значения скорости вращения ротора АД, при которых напряжение на зажимах тахогенератора принимает значения »0,2Uтг х, »0,4Uтг х и »0,6Uтг х. Занести результаты измерения Uл, Iл, M2 и Uтг в строки 14-16 таблицы 8.4.
При оформлении отчета по результатам измерений необходимо рассчитать значения скорости вращения ротора n2 и скольжения s.
Содержание отчета
1. Схема лабораторной установки (рис.8.1).
2. Расчетные формулы и результаты расчетов. Заполненные таблицы 8.1–8.4.
3. Семейство кривых п2(Р2), М2(Р2), Iл(Р2), η(Р2), cosφ2(Р2), построенных по данным таблицы 8.3 и размещенных на одном рисунке.
4. Графики механических характеристик n2(M2) и M2(s), построенных по данным таблицы 8.4.
5. Выводы по работе.
Лабораторная работа 9
Исследование синхронных микродвигателей
Цель работы – исследование характеристик трехфазных синхронных реактивного и гистерезисного двигателей.
Указания по выполнению работы
Перед выполнением работы следует изучить раздел «Синхронные машины» по одному из учебников списка литературы, приведённого в конце на-стоящего пособия.
Описание лабораторной установки
Лабораторная установка (рис.9.1) содержит 2 электромеханических блока (ЭМБ), строботахометр СТ-3, лабораторный автотрансформатор (ЛАТр), диодный выпрямитель (В) и измерительный комплекс К50.
Каждый из ЭМБ содержит исследуемый синхронный двигатель (СД) и нагрузочное устройство (НУ). Включение ЭМБ в электрическую схему установки осуществляется с помощью штепсельного разъема (ШР).
Объектами исследований являются синхронный реактивный двигатель типа IМ-47 и синхронный гистерезисный двигатель типа Г-506 с техническими характеристиками, представленными в таблице 9.1.
Таблица 9.1
| IМ-47 | Г-506 | |
| Номинальная мощность на валу P2н, Вт | ||
| Частота f, Гц | ||
| Напряжение U, В | ||
| Потребляемый ток Iн, А | 0,75 | 1,2 |
| Скорость вращения п1, об/мин | ||
| Номинальный момент Mн, Н·м | 0,1 | 0,2 |
 |
Конструкция ЭМБ и принцип действия НУ поясняются рисунком 9.2.
|
Для измерения угла нагрузки θ и определения режима работы двигателя в лабораторной установке используется стробоскопический эффект, заключающийся в том, что вращающийся предмет будет казаться неподвижным, если его освещать световыми импульсами с частотой, равной частоте вращения. Для этого в установке используется строботахометр СТ-3, состоящий из импульсной лампы и генератора импульсов, синхронизирующего вспышки лампы с частотой сети, питающей двигатель. Таким образом, световые импульсы формируются с частотой 50 Гц и с этой же частотой вращается ротор в синхронном режиме. На конце вала двигателя противоположном тормозному диску закреплен диск с радиальной риской (8). Если этот диск осветить импульсной лампой, то в синхронном режиме риска будет казаться неподвижной, и при изменении момента на валу изображение риски будет смещаться на величину угла нагрузки q. При выходе из синхронизма изображение риски будет вращаться с частотой скольжения ротора. Измерение угла нагрузки производится по закрепленной на корпусе двигателя подвижной круговой угломерной шкале (9). Вращение шкалы используется для совмещения ее нулевой точки с изображением риски в режиме холостого хода двигателя.
Программа работы
1 Исследование характеристик трехфазного реактивного двигателя.
1.1 Определение момента и мощности холостого хода.
1.2 Определение углов и моментов выхода из синхронизма и входа в синхронизм.
1.3 Исследование угловой и рабочих характеристик.
2 Исследование характеристик трехфазного гистерезисного двигателя.
2.1 Определение момента и мощности холостого хода.
2.2 Определение углов и моментов выхода из синхронизма и входа в синхронизм.
2.3 Исследование угловой и рабочих характеристик.
Методика выполнения работы
1 Исследование характеристик трехфазного реактивного двигателя.
· Ознакомиться с устройством и работой нагрузочной установки и строботахометра.
· Собрать схему, изображенную на рис.9.1, подключив с помощью ШР ЭМБ с реактивным двигателем типа IМ-47.
· С помощью выключателя S1 подключить испытуемый двигатель к питающей сети.
· Включить генератор частоты и лампу-вспышку соответствующими тумблерами на лицевой панели блока СТ-3.
· Направить световой поток лампы на диск (8) и убедиться в том, что риска неподвижна.
1.1 Опыт холостого хода.
· Отключить НУ от источника питания, разомкнув выключатель S2.
· Измерить момент, напряжение, ток и мощность* холостого хода в положениях «A» и «B» переключателя фаз комплекса К50 и занести данные в строку 1 таблицы 9.2.
Таблица 9.2
| № п/п | Результаты наблюдений | Результаты вычислений | ||||||||||
| θ град | М Н·м | U В | IA | IB | РА | РВ | θ эл. гр. | Р1 | Р2 | η % | соsφ | |
| А | Вт | Вт | ||||||||||
| (выход из синх) | ||||||||||||
| (вход в синх) |
1.2 Режим выхода и входа в синхронизм.