Без дозволу викладача підключати коло до мережі забороняється!

ЧЕРНІГІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ

УНІВЕРСИТЕТ імені Т.Г.ШЕВЧЕНКА

ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра технологічної освіти та інформатики

М. ХОВРИЧ

МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ ДО ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ З КУРСУ

ЕЛЕКТРОТЕХНІКА

ДЛЯ СТУДЕНТІВ СПЕЦІАЛЬНОСТІ «ТЕХНОЛОГІЧНА ОСВІТА»

ЧАСТИНА 4

Чернігів

ББК З 2

Х 68

УДК 621.3

Рецензенти:

Дідович М.М., кандидат педагогічних наук, доцент кафедри педагогіки, психології та методики викладання фізики Чернігівського національного педагогічного університету імені Т.Г.Шевченка;

Чернишов А.П., кандидат технічних наук, доцент кафедри загальнотехнічних дисциплін та креслення Чернігівського національного педагогічного університету імені Т.Г.Шевченка.

Ховрич М.О.

Х 68 Методичні рекомендації до лабораторних робіт з курсу «Електротехніка».Частина 4. – Чернігів: Чернігівський національний педагогічний університет, 2012. – 56 с.

ББК З 2

УДК 621.3

Рекомендовано до друку Вченою радою індустріально-педагогічного факультету Чернігівського державного педагогічного університету імені Т.Г.Шевченка (протокол №6 від 05 лютого 2007 року)

© М.О. Ховрич, 2012

Дані про студента

_____

(прізвище)

________

(ім’я)

_________________

(по-батькові)

________

(група)

Назва лабораторної роботи	Дата виконання	Дата захисту	Бали	Підпис викладача
17. Вивчення двигунів постійного струму
18. Дослідження двигуна постійного струму
19. Монтаж мережі електропостачання шкільного кабінету електромонтажних робіт
20. Вивчення апаратів ручного керування електроустановками
21. Вивчення та дослідження контакторів постійного та змінного струмів

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 17

ВИВЧЕННЯ ДВИГУНІВ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ

Мета роботи. Вивчити будову, принцип дії, технічні характеристики та галузі застосування двигунів постійного струму. Освоїти способи пуску в хід та реверсування двигунів постійного струму.

Знати: будову, принцип дії, технічні характеристики, способи підключення двигунів до мережі.

Вміти: підключати до мережі двигуни постійного струму з різним типом збудження.

Обладнання: 1. Двигун постійного струму у розібраному стані. 2. Двигун постійного струму у робочому стані. 3. Вольтметр електромагнітної системи на напругу 250В. 4. Амперметр електромагнітної системи на струм 0-5А. 5. Пусковий реостат РП – 2521. 6. Міст типу ММЗ для вимірювання опорів обмоток. 7. Пусковий та регулювальний реостати.

КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Двигуном постійного струму називають електричну машину, яка перетворює енергію постійного струму у механічну. Машини постійного струму, як і всі електричні машини, оборотні,тобто можуть працювати як в режимі генератора, так і в режимі двигуна. В даний час вони застосовуються, в основному, як двигуни приводів машин і механізмів, що вимагають плавного і економічного регулювання частоти обертання вала в широких межах (наприклад, в електротранспорті), а також великих перевантажувальних і пускових моментів, особливо в металургії для приводу прокатних станів.

До основних недоліків машин постійного струму, що обмежують їх застосування, відносяться: складність конструкції і ненадійність у роботі із-за наявності колектора, а для двигунів – необхідність в джерелі постійного струму.

Будова двигуна постійного струму зображена на рисунку 1. Він складається з нерухомого статора (індуктора) з полюсами і ротора (якоря), який обертається.Статор є джерелом магнітного поля і механічною основою машини, якір – це частина машини, в обмотці якої індукується е.р.с. На валу якоря жорстко закріплюється колектор, який сполучений з його обмоткою. Колектор – характерна деталь машини постійного струму. До мідних пластин колектора торкаються нерухомі вугільно-графітові щітки, закріплені в щіткотримачах на траверсі і електрично з’єднані із зовнішнім джерелом постійного струму. Щоб уникнути іскріння, щітки ретельно притираються до колектора, а їх необхідний натиск регулюють.

Принцип дії машин постійного струму ґрунтується на законі електромагнітної індукції і законі Ампера. В обмотках полюсів статора постійним струмом (струмом збудження) створюється магнітне поле. Силові лінії його замикаються через сталеві станину, сердечники полюсів і сердечник якоря, двічі долаючи на своєму шляху повітряний зазор між ними. Магнітний ланцюг чотирьохполюсної машини постійного струму розгалужений, симетричний. Якщо машина працює в режимі двигуна, то доякоря і до обмотки збудження машини одночасно підводиться постійний струм від джерела. Взаємодія магнітного поля полюсів статора із струмом обмотки якоря створює обертаючий електромагнітний момент, який і приводить в рух якір (ротор).

Статор (індуктор) машини постійного струму складається з цилін-дричної станини (корпусу), полюсів з обмоткою збудження і підшип-никових щитів (рис. 2).

Станину, що є основою нерухомої частини машини, відливають або зварюють із сталі з великою магнітною проникністю. Станина в працюючій машині відіграє роль магнітопроводу. На внутрішній стороні станини симетрично з допомогою болтів закріплюють головні та додаткові полюси. У машинах малої і середньої потужностей до циліндричної станини з торців кріпляться підшипникові щити з підшипниками. У потужних машинах підшипники іноді виносяться на окремі стояки.

Головні полюси із струмом в котушках обмотки (рис. 2,а і б)створюють в машині магнітне поле. Кожен полюс є електромагнітом, що складається із сталевого сердечника з полюсним наконечником
(башмаком) і котушкової обмотки з ізольованого мідного дроту
(рис. 2,в). Обмотку основних полюсів називають обмоткою збудження машини. Сердечник полюса для зменшення втрат на вихрові струми набирається у вигляді пакету з листової електротехнічної сталі завтовшки 0,5-2 мм і стягується шпильками.

Додаткові полюси (рис. 2,г) мають конструкцію аналогічну головним, але їх сердечники частіше робляться з литої сталі і мають малу магнітну індукцію. Вони встановлюються симетрично між основними полюсами (рис. 2,а). Додаткові полюси мають обмотку з товстого ізольо­ваного дроту, яка вклю­чається послідовно з якорем, і призначені для усунення іскріння щіток.

Якір (ротор) машини постійного струму (рис. 1, б) складається із сталевого валу, сталевого сердечника, обмотки і колектора.

Сердечник якоря (рис. 3,а) є циліндричним барабаном, на зовнішній поверхні якого фрезерують пази в які закладають обмотку якоря. Для зменшення втрат на вихрові струми (під час роботи якір обертається в постійному і нерухомому магнітному полі статора) сер-дечник набирається з ізольованих штампованих листів електротехнічної сталі завтовшки 0,35 або 0,5 мм. Сердечник жорстко закріплюється на валу. Для кращого охолодження в сердечнику якоря є осьові вентиляційні канали, а в машинах великої потужності - і радіальні канали між пакетами сердечника.

Колектор (рис. 3,д) набирається з клиноподібних мідних пластин (ламелей), які ізолюються один від одного міканітом. У проріз виступу колекторної пластини припаюють два кінці сусідніх секцій обмотки якоря.

Принцип дії двигунів полягає в наступному (рис. 4).

Якщо до обмоток збудження підвести постійну напругу, то внаслідок проходження струму виникає магнітне поле статора . Оскільки обмотки знаходяться на головних полюсах, створюються постійні магнітні полюси та . Якщо через щітки та колектор підвести до якоря двигуна постійну напругу, то по обмотках якоря піде струм . Згідно закону Ампера, якщо провідник із струмом знаходиться в магнітному полі, то на нього діє сила, направлена перпендикулярно до напрямку індукції та сили струму. Наявність колектора в двигунах постійного струму забезпечує зміну напряму струму в обмотках якоря при переході секцій через геометричну нейтраль. Завдяки цьому обертальний момент залишається сталим за напрямом і величиною. Напрям сили визначають за правилом лівої руки. Для зміни напрямку дії сили необхідно змінити напрям сили струму в обмотці якоря або в обмотці збудження.

Більш докладну інформацію можна отримати із приведеної в інструкції літератури.

САМОСТІЙНА ПІДГОТОВКА
ДО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ

1. По літературі до лабораторної роботи вивчити будову, принцип дії, технічні характеристики та галузі застосування двигунів постійного струму.

2. По інструкції до лабораторної роботи ознайомитись з порядком виконання роботи та проаналізувати схеми.

3. Коротко письмово відповісти на одне з питань для перевірки, що приведені в кінці лабораторної роботи. Номер питання приймається за останньою цифрою залікової книжки.

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

1. Ознайомитись з двигунами постійного струму, вимірювальними приладами та іншим обладнанням, яке використовується в роботі. Записати до протоколу технічні характеристики двигуна (таблиця 1).

2. Вивчити будову двигуна постійного струму, користуючись машиною в розібраному вигляді. Звернути увагу на конструкцію
магнітопроводу, обмоток збудження, а також на якір, щіткотримачі з щітками і колектор. Замалювати ескіз магнітного кола двигуна, вказавши розміщення основних частин двигуна. Замалювати розміщення затискачів двигуна в з’єднувальній коробці і вказати їх призначення. Розглянути якір двигуна постійного струму з розібраною обмоткою.

3. Визначити за допомогою містка або методом вольтметра-амперметра опори обмотки якоря і додаткових полюсів , , послідовної та паралельної обмоток збудження робочого двигуна постійного струму. Користуючись результатами вимірювань і паспортними даними обчислити необхідний опір пускового реостату з умови (пусковий струм при вмиканні дорівнює подвійному номінальному). Дані вимірювань занести до таблиці 2.

4. Враховуючи дані на щитку двигуна, визначити можливі схеми підключення його до мережі постійного струму. Скласти схеми (рис. 5) і після перевірки їх викладачем запустити двигун в хід. Перед вмиканням обмоток двигуна на напругу реостат встановити в положення ВВЕДЕНО, реостат в положення ВИВЕДЕНО (зверніть увагу на напрямок обертання вала). Зупиніть двигун, поміняйте місцями провідники під’єднання до мережі, зверніть увагу на напрямок обертання вала. Перевірити всі способи реверсування двигуна (змініть напрям струму в обмотці якоря, не змінюючи в обмотці збудження і навпаки).

5. Ввімкнути двигун постійного струму в мережу за допомогою спеціального пускового реостату (рис. 6). Після перевірки схеми запустити двигун у хід. Виміряти пусковий струм двигуна , струм якоря при холостому ході і струм обмотки збудження . Дані вимірювань занесіть до таблиці 3.

6. Ознайомитись з будовою і роботою реостата РП 2521.

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ

1. Будова та принцип дії двигуна постійного струму. Назвіть основні частини двигуна та поясніть їх призначення.

2. Що можна визначити за паспортними даними двигуна?

3. Які втрати потужності виникають в двигуні при його роботі? Як визначити втрати потужності в двигунах постійного струму?

4. Як виміряти опір обмоток двигунів постійного струму?

5. Як визначити опір пускового реостата?

6. Як запустити двигун постійного струму в хід?

7. Як змінити обертання ротора двигуна постійного струму з мішаним збудженням?

8. Намалюйте і поясніть енергетичну діаграму двигуна постійного струму.

9. Які втрати потужності в двигунах постійного струму є сталими і які змінними та чому?

10. Назвіть переваги і недоліки двигунів постійного струму.

ЛІТЕРАТУРА

1. Загальна електротехніка / В.А.Вартабедян – 4-е вид.‚ перероб. и доп. – К.: Вища шк. Головне вид-во‚ 1986. – С. 197-200.

2. Касаткин А.С.‚ Немцов М.В. Электротехника: Учеб пособие для вузов. – 4-е изд., перераб. – М.: Энергоатомиздат. 1983. – С. 297-304.

3. Электротехника / А.П. Трегуб; Под ред. Э.В. Кузнецова. – К.: Вища шк. Головное изд-во, 1987. – С. 343-351.

4. Борисов Ю.М. Липатов Д.Н. Общая электротехника. Учеб пособие для вузов. М., “Высшая школа”, 1974. – С. 426-433.

5. Волынский Б.А. и др. Электротехника / Б.А. Волынский,
Е.Н. Зейн, В.А. Шатерников: Учеб пособие для вузов, – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 528 с. – С. 332-341.

6. Общая электротехника: Учеб. пособие для вузов / Под ред. д-ра техн. наук А.Т. Блажкина. – 4 –е изд., перераб. и доп. – Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1986. – 592 с. С. 364-384.

ЗВІТ ДО РОБОТИ

1. Запишіть основні технічні характеристики двигуна постійного струму.

Таблиця 1

Тип двигуна	Основні технічні характеристики

2. Запишіть значення опорів обмотки якоря і додаткових полюсів R_Я, R_Д, послідовної R_Ста паралельної R_Ш обмоток збудження двигуна постійного струму та визначте опір пускового реостата (табл. 2).

Таблиця 2

Виміряно	Обчислено
RЯ	RД	RС	RШ	RП

3. Запишіть дані вимірювань пускового струму двигуна Іяп , струму якоря Ія при холостому ході і струму обмотки збудження Із (табл.3).

Таблиця 3

Виміряно
ІЯП, А	ІЯ, А	ІЗ, А

4. Використовуючи ескіз двигуна (рис. 7), підключіть двигун до мережі та визначте магнітні полюси машини і напрям обертання
ротора. Варіант вибирається за номером бригади (табл. 4).

Таблиця 4

Точки підключення до мережі	Варіант
«+»	С1Я1Ш1	С1Д2Ш1	С1Я1Ш2	С2Д2Ш2	С2Я1Ш2	С1Я1Ш1
«--»	С2Д2Ш2	С2Я1Ш2	С1Я1Ш1	С1Я1Ш1	С1Д2Ш1	С1Я1Ш2

5. Зробіть висновок по роботі.

РОЗРАХУНКИ ТА ВИСНОВКИ

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 18

ДОСЛІДЖЕННЯ ДВИГУНІВ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ

Мета роботи. Вивчити будову, принцип дії, технічні характеристики та освоїти методику і способи дослідження двигунів постійного струму.

Знати: будову, принцип дії, способи підключення двигунів до мережі та методику визначення їх параметрів та характеристик.

Вміти: пускати в хід, регулювати швидкість обертання, реверсувати двигун постійного струму, визначати його характеристики.

Обладнання: 1. Установка для дослідження двигуна постійного струму. 2. Вольтметр (0-250 В). 3. Вольтметр (0-75 В). 4. Амперметр (0-10 А). 5. Амперметр (0-2 А) – 2 шт. 6. Електронний тахометр. 7. Лабораторний автотрансформатор (U – до 50B). 8. Діодний місток.

КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Двигуни постійного струму призначаються для перетворення електричної енергії постійного струму в механічну енергію обертального руху. Двигуни мають дві основні частини: індуктор та якір. Індуктор складається з магнітопроводу (станина та головні і додаткові полюси) і обмоток збудження Якір складається з зубчастого сердечника, набраного з листової сталі, обмотки, укладеної в пази сердечника і колектора.

Принцип дії двигуна постійного струму ґрунтується на взаємодії магнітного потоку індуктора із струмом якоря . При цьому виникає електромагнітний обертальний момент, який приводять якір в обертальний рух. Колектор в двигунах постійного струму забезпечує зміну напрямку струму в провідниках обмотки якоря при переході її від одного полюсу до іншого. Завдяки цьому обертальний момент двигуна є сталим за напрямом.

При обертанні якоря двигуна провідники якоря перетинають силові лінії магнітного поля індуктора і в них індукується е.р.с. , яка спрямована (за правилом правої руки) назустріч струму якоря тобто назустріч підведеній напрузі . Е.р.с. якоря залежить від конструктивних параметрів двигуна (числа полюсів , числа провідників якоря , числа пар паралельних віток обмотки якоря магнітного потоку індуктора і швидкості обертання якоря : .

Оскільки е.р.с. спрямована назустріч підведеній напрузі , то її називають проти е.р.с.

Для будь-якого усталеного режиму роботи двигуна, враховуючи, що коло якоря має опір , можна записати рівняння балансу напруг: звідки . Тобто, прикладена до двигуна напруга врівноважується проти е.р.с. двигуна та спадом напруги на активному опорі кола якоря.

Якщо обидві частини цього рівняння помножити на , то одержимо рівняння потужності двигуна: або , де – потужність, підведена до якоря двигуна; – електромагнітна потужність, яка передається на вал двигуна; – втрати потужності в міді якоря.

Електромагнітна потужність складається з потужності на валу двигуна , яку віддає двигун і потужності при холостому ході , тобто .

Втрати холостого ходу складаються із втрат у сталі двигуна на перемагнічування і механічних втрат . Якщо врахувати втрати потужності на збудження , то одержимо втрати двигуна: .

К.к.д. буде дорівнювати: Маючи на увазі, що можна одержати обертальний момент двигуна: де – кутова швидкість обертання якоря двигуна. Виразивши через струм якоря і його е.р.с. одержимо:

З одержаного рівняння електромагнітного моменту двигуна постійного струму видно, що зміна напрямку обертання двигуна можлива при зміні напрямку струму збудження (потоку ), або напрямку струму в якорі . При одночасній зміні напрямків обох струмів напрямок обертання вала двигуна не зміниться.

З рівняння е.р.с. кола якоря можна визначити струм якоря – . В момент пуску двигуна , тому і е.р.с. , а пусковий струм в якорі: . Оскільки опір якоря дуже малий, то пусковий струм наближається до струму короткого замикання , що небезпечно для двигуна. Щоб зменшити пусковий струм при пуску двигунів у хід (при вмиканні їх у мережу) необхідно послідовно з обмоткою якоря вмикати пусковий реостат. В цьому разі пусковий струм буде: . Із збільшенням швидкості обертання струм якоря зменшується і пусковий реостат виводиться.

Двигуни постійного струму, в залежності від способу з’єднання з мережею обмотки якоря та обмотки збудження класифікуються наступним чином: двигуни з незалежним, паралельним, послідовним і змішаним збудженням (рис. 1).

Двигуни з незалежним збудженням застосовуються в тих випадках, коли напруга збудження відмінна від напруги якоря, наприклад, виконавчі двигуни в системах автоматики.

У двигунах паралельного збудження (шунтові) напруга однієї мережі підводиться і до обмотки якоря, і до обмотки збудження. Струм живлення двигуна . Двигуни з паралельним збудженням застосовуються в схемах автоматизованого приводу, де з точки зору технології необхідне плавне і широке регулювання швидкості обертання.

Двигуни з послідовним збудженням (серієсні) мають послідовно з'єднану обмотку збудження з обмоткою якоря, тому струм якоря дорівнює струму збудження: . Електромагнітний момент цього двигуна пропорційний квадрату струму: , .

Двигуни з послідовним збудженням застосовуються як тягові на заводському і шахтному електротранспорті, у метро і трамваях, на приміських і магістральних електрифікованих залізницях.

Двигуни з мішаним збудженням (компаундні) мають дві обмотки збудження, включені одна послідовно, друга паралельно до якоря. Послідовна обмотка має невелику кількість витків і включається узгоджено або зустрічно. Ці двигуни застосовуються в тролейбусах і на електрифікованих залізницях, у потужних прокатних станах і в текстильній промисловості.

Двигуни постійного струму найбільш повно задовольняють вимоги виробничників до двигунів: створювати достатній обертальний момент, підтримуючи сталою швидкість обертання при зміні навантаження і при необхідності регулювати швидкість обертання в широких межах. З формули можна визначитишвидкість обертання вала двигуна: , де – опір регулювального реостата в колі якоря.

З одержаної формули видно, що швидкість обертання вала двигунів постійного струму можна регулювати трьома способами: а) зміною опору кола якоря при допомозі реостата б) зміною потоку
(струму збудження при допомозі реостата в колі збудження), в) зміною напруги підведеною до двигуна.

Двигуни постійного струму характеризуються номінальними параметрами: напругою , на яку вони вмикаються, струмом , який вони споживають, потужністю ,яку вони віддають при номінальному навантаженні, швидкістю обертання при цьому навантаженні. Ці параметри вказуються на паспорті двигунів. Властивості двигунів під час пуску характеризують: пусковий струм , пусковий момент , тривалість пуску та інші. Ці параметри можна знайти в каталогах. Крім того, властивості двигунів постійного струму характеризуються певними залежностями (характеристиками) між їх параметрами при зміні режиму навантаження: а) характеристика холостого ходу при , (рис. 2);

б) робочі характеристики (рис. 4)(до робочих також відносяться швидкісна і механічна характеристики (рис. 3) Всі ці характеристики знімаються при ;

в) регулювальна характеристика при . Характеристика холостого ходу може бути знята тільки для двигунів паралельного, незалежного і мішаного збудження.

САМОСТІЙНА ПІДГОТОВКА
ДО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ

1. По літературі до лабораторної роботи вивчити будову, принцип дії, технічні характеристики постійного струму.

2. По інструкції до лабораторної роботи ознайомитись з порядком виконання роботи та проаналізувати схеми.

3. Коротко письмово відповісти на одне з питань для перевірки, що приведені в кінці лабораторної роботи. Номер питання приймається за останньою цифрою залікової книжки.

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

1. Ознайомитись з установкою для дослідження двигуна. Звернути увагу на спосіб навантаження двигуна. Записати паспортні дані двигуна до протоколу.

2. Ознайомитись з комутаційним обладнанням установки і вимірювальними приладами, записати їх технічні характеристики. Перевірити готовність установки, обладнання і вимірювальних приладів до роботи.

3. За допомогою містка виміряти опір обмотки якоря. Результати записати.

4. Зібрати схему (рис. 5) і підготувати двигун до запуску. Для цього треба встановити пусковий реостат двигуна в положення Введено, а регулювальний в положення Виведено.

5. Після перевірки схеми викладачем освоїти пуск і зупинку двигуна. Для пуску двигуна треба при виведеному реостаті і введеному ввімкнути вимикач , після чого реостат повністю вивести. Для зупинки ввести реостат і вивести реостат і вимкнути .

6. Зняти характеристику холостого ходу двигуна при та . Струм збудження змінювати (зменшувати) реостатом . При цьому треба бути обережним,щоб не

розірвати коло збудження. Результати записати до таблиці 1.

7. Зняти робочі характеристики двигуна при , . Для цьогозапустити двигун, зняти покази приладів без навантаження (електромагніт вимкнено). Включити постійний електромагніт. Збільшувати напругу з допомогою ЛАТРа до значення, коли . Зменшуючи напругуЛАТРазмінюють навантаження на якорі від до . Проводять 6-8 дослідів. Дані записати до таблиці 2.

8. Зняти регулювальну характеристику двигуна при , .Змінюючи навантаження від до і підтримуючи , виміряти 8-10 разів значення струму якоря і струму збудження Результати занести до таблиці 3.

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ

1. Поясніть принцип роботи машини постійного струму в режимі двигуна. Яка роль електромагнітного моменту і е.р.с. в цьому режимі.

2. Напишіть та поясніть формули е.р.с. і електромагнітного моменту машини постійного струму.

3. Поясніть фізичну суть явища реакції якоря.

4. Вкажіть умови, при яких знімається характеристика холостого ходу. Поясніть хід характеристики.

5. Напишіть формули, що характеризують роботу двигуна постійного струму.

6. Виведіть рівняння механічної характеристики двигуна постійного струму.

7. На прикладі двигуна паралельного збудження поясніть фізичні процеси і особливості пуску в хід двигуна постійного струму.

8. Зобразіть і поясніть механічні характеристики двигунів паралельного і послідовного збудження.

9. У якому випадку і чому можливий «рознос» двигуна паралельного збудження, послідовного збудження?

10. Перерахуйте способи регулювання частоти обертання вала двигунів паралельного та послідовного збудження.

ЛІТЕРАТУРА

1. Загальна електротехніка / В.А.Вартабедян – 4-е вид.‚ перероб. и доп. – К.: Вища шк. Головне вид-во‚ 1986. – С. 200-208.

2. Касаткин А.С.‚ Немцов М.В. Электротехника: Учеб пособие для вузов. – 4-е изд., перераб. – М.: Энергоатомиздат. 1983. – С. 304-312.

3. Электротехника / А.П. Трегуб; Под ред. Э.В. Кузнецова. – К.: Вища шк. Головное изд-во, 1987. – С. 351 – 359, 364-376.

4. Борисов Ю.М. Липатов Д.Н. Общая электротехника. Учеб пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1974. – С. 433-435, 453-470.

5. Волынский Б.А. и др. Электротехника / Б.А. Волынский, Е.Н. Зейн, В.А. Шатерников: Учеб пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 528 с. – С. 341-349, 359-371.

6. Общая электротехника: Учеб. пособие для вузов / Под ред. д-ра техн. наук А.Т.Блажкина. – 4-е изд., перераб. и доп. – Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1986. – 592 с. С. 389-398.

ЗВІТ ДО РОБОТИ

1. Результати дослідження двигуна в режимі холостого ходу запишіть в таблицю 1.

, , .

Таблиця 1

ІЗБ,А
n, об/хв

2. Результати дослідження двигуна в режимі навантаження запишіть в таблицю 2.

,

Таблиця 2

№	Виміряти
	ІЯ, А	n, об/хв	U2, В	І2, А
	Холостий хід
	Навантаження

3. Зробіть необхідні обчислення і занесіть у таблицю 3 у відповідності до даних дослідження.

Таблиця 3

№	, Вт	, Вт	, Вт	, Вт		М, Н*м

Споживана двигуном потужність із мережі визначається так:

Втрати двигуна включають:

де – втрати холостого ходу;

– втрати в обмотці якоря;

– втрати в обмотці збудження.

Потужність на валу двигуна:

Коефіцієнт корисної дії двигуна дорівнює:

Момент на валу двигуна дорівнює: .

За даними таблиці 1 побудуйте характеристику холостого ходу двигуна –

4. За даними таблиць 2 та 3 побудуйте робочі характеристики двигуна –

5. За даними таблиць 2 і 3 побудуйте швидкісну та механічну характеристики.

6. Зробіть висновки по роботі.

ХАРАКТЕРИСТИКА ХОЛОСТОГО ХОДУ

РОБОЧІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГУНА

ШВИДКІСНА ТА МЕХАНІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКИ

РОЗРАХУНКИ ТА ВИСНОВКИ

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 19

МОНТАЖ МЕРЕЖІ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ШКІЛЬНОГО КАБІНЕТУ ЕЛЕКТРОМОНТАЖНИХ РОБІТ

Мета:Вивчити будову, принцип дії і технічні характеристики комплекту обладнання з електротехніки типу КОЕ.

Знати: будову, технічні характеристики комплекту обладнання з електротехніки типу КОЕ.

Вміти: підключити комплект обладнання з електротехніки типу КОЕ до трьохфазної мережі 380/220 В.

Обладнання:комплект обладнання з електротехніки типу КОЕ, авометр, фазопоказчик.

САМОСТІЙНА ПІДГОТОВКА
ДО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ

1. Ознайомитись з будовою та розміщенням основних вузлів комплекту обладнання з електротехніки типу КОЕ.

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

1. Використовуючи схему понижуючого пристрою (рис. 1) та
лабораторного щитка (рис. 2) вивчити будову, розміщення, призначення та функціонування всіх елементів пристрою.

2. За допомогою авометра визначити на понижуючому пристрої виводи трифазної та постійної напруги, які необхідно підключити до лабораторного щитка.

3. За допомогою авометра визначити на лабораторному щитку
точки приєднання провідників понижуючого пристрою. Підключити лабораторний щиток до понижуючого пристрою, звернувши увагу на відповідність напруг на обох пристроях.

4. Підключити понижуючий пристрій до трифазної мережі напругою 380/220 В. Після перевірки підключення викладачем подати трифазну напругу на понижуючий пристрій.

5. За допомогою фазопокажчика визначити правильність чергування фаз на виході понижуючого пристрою та лабораторного щитка.

6. За допомогою авометра провести вимірювання напруг на всіх виводах понижуючого пристрою та лабораторного щитка. Дані вимірювань занести до таблиці 1.

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ

1. Покажіть основні вузли понижуючого пристрою.

2. Покажіть основні вузли лабораторного щитка.

3. Як визначити виводи понижуючого пристрою, призначені для підключення до лабораторного щитка?

4. Як визначити виводи лабораторного щитка, призначені для підключення до понижуючого пристрою?

5. Яке призначення занулення в понижуючому пристрої?

6. Яке призначення заземлення в понижуючому пристрої?

7. Назвіть основні причини відсутності напруги на певних виводах понижуючого пристрою.

8. Назвіть основні причини відсутності напруги на певних виводах лабораторного щитка.

9. Вимоги техніки безпеки при роботі вчителя з понижуючим пристроєм.

10. Вимоги техніки безпеки при роботі учнів з лабораторним щитком.

ЗВІТ ДО РОБОТИ

1. Занесіть до таблиці результати вимірів напруг на понижуючому пристрої та лабораторному щитку.

Таблиця 1

На передній панелі

На лабораторному щитку

UА

UВ

UС

UАВ

UВС

UСА

U

U=

UА

UВ

UС

UАВ

UВС

UСА

U

U=

2. Зробіть висновки по роботі.

ВИСНОВКИ

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 20

ВИВЧЕННЯ АПАРАТІВ РУЧНОГО КЕРУВАННЯ ЕЛЕКТРОУСТАНОВКАМИ

Мета:Вивчити будову, принцип дії і технічні характеристики основних типів апаратів ручного керування.

Знати: будову, принцип дії, технічні характеристики, умовні позначення в електричних схемах основних типів апаратів ручного керування.

Вміти: вибирати апарати ручного керування електроустановками відповідно до вимог електрообладнання.

Обладнання: стенд умовних позначень апаратів ручного керування на електричних схемах; комплект апаратів ручного керування різних типів

КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Для керування роботою електричних машин застосовують різноманітну пускорегулювальну апаратуру: рубильники, пакетні вимикачі і перемикачі, контролери, пускові і регулювальні реостати та апаратуру автоматичного керування – реле, контактори і магнітні
пускачі, запобіжники, різні автоматичні вимикачі тощо.

Керування приводами двигунів буває ручним і автоматичним.
Захист електродвигунів від перевантаження, короткого замикання, підвищення, зниження і втрати напруги здійснюється автоматично.

До апаратури ручного керування належать рубильники, пакетні вимикачі і перемикачі, контролери і пускові реостати.

При виборі апаратів ураховують потужність і режим роботи привода, величину і т .ін. Для безпечної роботи вибирають апарати ручного керування так, щоб їх номінальний струм був утричі більший за струм споживачів.

Рубильники і перемикачі призначені для нечастої комутації (вмикання, вимикання і перемикання) електричних кіл постійного і змінного струмів напругою до 500 В.

Рубильники і перемикачі бувають одно-, дво- і триполюсні на різні струми і різних типів. На рис. 1 показано триполюсні рубильники з бічним приводом РПБ-31 та з центральним приводом РПЦ-31.

Рубильники монтують на щитах керування електричних станцій, трансформаторних підстанцій, на розподільних щитах і на щитках окремих двигунів. Губки рубильників встановлюють вертикально по виску на висоті І,3-І,5м від підлоги. Пружини на ножах рубильника регулюють так, щоб контакти під час вимикання розривали одночасно всі три фази. Контактні поверхні ножів і губок повинні бути чисті і щільні, а ножі повинні торкатись губок без перекосів.

а б

в

Пакетні вимикачі і перемикачі (рис. 2) широко використовують як пускачі в асинхронних двигунах невеликої потужності з робочою напругою 380/220 В на струми до 100 А. Вони допускають до 300 вимикань на годину, бувають відкриті, захищені і герметичні, за кількістю полюсів одно-, дво- і триполюсні. Позначають їх так: ПВІ-І0, ПВ2-60, ПВ3-10, ПП2-І0/Н2, ППЗ-І00/Н2 і т. ін.

Особливістю пакетних вимикачів є те, що вони мають механізм миттєвого розривання кіл, і тому швидкість вмикання, вимикання і пере­микання контактів не залежить від швидкості обертання ручки.

Контролери - це перемикачі барабанного (рис. 2), або кулачкового типу, призначені для пуску, регулювання швидкості й зміни напрямів обертання двигунів різних потужностей. Барабанні контролери застосовують при кількості вмикань до 240, а кулачкові – до 600 за годину. Контролер вмонтовують у спеціальний кожух 5 і кріплять болтами у вертикальному положенні .

Контролери широко застосовують у трамваях, електровозах, кранах і т. ін.

Пускові і регулювальні реостати призначені для пуску двигунів постійного струму, а також асинхронних двигунів з фазним ротором.

Пускові реостати використовують тільки для пуску, а для регулювання швидкості обертання двигунів вони непридатні, бо під час тривалого проходження струму перегріваються. Регулювальні реостати розраховують на тривале проходження робочого струму.

В силових колах змінного і постійного струму використовуютьавтоматичні вимикачі багатьох серій в тому числі серій АП – 50, АЕ 1000 і АЕ 2000 для оперативного вмикання і вимикання електричних кіл, а також для захисту їх при перевантаженнях і коротких замиканнях. Автомати серії АЕ 1000 застосовують в колах однофазного струму, а АП – 50 та АЕ 2000 – в колах трифазного струму. На рис. 3 приведена будова апарату АП – 50.

САМОСТІЙНА ПІДГОТОВКА
ДО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ

1. Ознайомитись з теоретичними відомостями, вивчити умовні позначення апаратів ручного керування.

2. Розробити і накреслити схему вмикання до електричної мережі трьох ламп розжарювання за допомогою указаних в таблиці 1 апаратів ручного керування. Варіант визначається за останньою цифрою номера залікової книжки.

3. Відповісти письмово в робочому зошиті на одне з контрольних запитань до даної роботи. Номер запитання приймається за останньою цифрою залікової книжки.

Таблиця 1

Тип апарата	Однополюсний вимикач	Три однополюсні вимикачі	Триполюсний вимикач	Однополюсний трипозиційний вимикач	Триполюсний автоматичний вимикач	Однополюсний вимикач та двопозиційний перемикач	Однополюсний і двополюсний вимикач	Два однополюсні вимикачі	Однополюсний вимикач і три позиційний перемикач	Триполюсний роз’єднувач

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

1. Ознайомитись з будовою і технічними характеристиками
апаратів ручного керування.

2. Накреслити ескіз вимикача типу рубильник і умовні зображення одно-, двох- і трьохполюсного рубильників, указавши їх технічні характеристики.

3. Розглянути механізм фіксації та прискорення замикання і
розмикання пакетного вимикача. Накреслити його ескіз та умовне позначення. Указати технічні характеристики.

4. Ознайомитись з будовою кнопки керування та кнопковою
станцією, накреслити ескіз кнопки керування і дати її технічні характеристики і умовне зображення.

5. Вивчити будову перемикачів різної конструкції, накреслити ескіз шкільного перемикача. Дати умовні позначення п'яти перемикачів і привести їх технічні характеристики (за вказівкою викладача).

6. Ознайомитись з будовою автоматів типу АП-50-ЗМ7 і А-3100. Накреслити механізм вільного розчеплення автомата типу АП-50 та його умовне позначення. Записати технічні характеристики автоматів. Звернути увагу на механізм дугогасіння.

7. Ознайомитись з кімнатним вимикачем освітлення та тумблерами побутових пристроїв. Вияснити роботу їх механізму фіксації.

8. Здійснити монтаж схеми вмикання трьох ламп до електричної сітки або трифазного двигуна (за вказівкою викладача).

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ

1. Дати визначення вимикача і перемикача і привести їх основні умовні позначення в електричних схемах.

2. Як умовно позначаються вимикачі та перемикачі з самоповерненням, без самоповернення, роз’єднувачі з автоматичним розмиканням, з дугогасильними пристроями?

3. Якими технічними параметрами характеризуються апарати
ручного управління різних типів? Призначення цих параметрів.

4. Пояснити роботу електромагнітного розчіплювача автомата АП-50 при короткому замиканні.

5. Як здійснюється автоматичне вимикання автомата АП-50 за допомогою електротеплового розчіплювача при перевантаженні?

6. Описати способи прискорення розмикання контактів з метою поліпшення дугогасіння в апаратах ручного керування?

7. Які засоби дугогасіння використовуються в апаратах ручного керування? Пояснити механізм дугогасіння.

8. Дати позначення типів апаратів ручного керування. Розшифрувати їх.

9. Описати механізми фіксації пакетного вимикача, універсального перемикача, тумблера, пояснивши їх роботу.

10. Які переваги і недоліки мають апарати ручного керування різних типів: рубильники, пакетні вимикачі, автомати?

ЛІТЕРАТУРА

1. Загальна електротехніка / В.А.Вартабедян – 4-е вид.‚ перероб. и доп. – К.: Вища шк. Головне вид-во‚ 1986. – С. 311-321.

2. Касаткин А.С.‚ Немцов М.В. Электротехника: Учеб пособие для вузов. – 4 - е изд., перераб. – М.: Энергоатомиздат. 1983. – С. 424-427.

3. Электротехника / А.П. Трегуб; Под ред. Э.В. Кузнецова. – К.: Вища шк. Головное изд-во, 1987. – С. 515-523.

4. Общая электротехника: Учеб пособие для вузов / Под ред. д-ра техн. наук А.Т. Блажкина; 4-е изд. перераб. и доп. Л.: Энергоатомиздат, Ленинград. отд-ние, 1986. – С. 472-478.

ЗВІТ ДО РОБОТИ

1. Дати креслення вимикачів типу "Рубильник", механізму прискорення і фіксації пакетного вимикача, креслення кнопки управління. Привести їх умовні позначення та технічні характеристики.

2. Накреслити схему вмикання трьох ламп до електричної мережі /за своїм варіантом/ та пояснити її роботу.

3. Накреслити схему механізму вільного розчеплення автоматичного вимикача АП-50 і пояснити його роботу в усіх режимах. Привести умовні позначення і технічні характеристики автоматів і пояснити їх.

4. Зробити висновки по роботі.

КРЕСЛЕННЯ ТА ВИСНОВКИ

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 21

ВИВЧЕННЯ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ КОНТАКТОРІВ ПОСТІЙНОГО
ТА ЗМІННОГО СТРУМУ

Мета роботи: 1. Ознайомитись з призначенням і технічними характеристиками контакторів. 2. Вивчити будову, принцип дії і засоби дугогасіння контакторів. 3. Дослідити контактори постійного та змінного струму.

Знати: будову, принцип дії та застосування контакторів постійного та змінного струму.

Вміти: вибирати контактори постійного та змінного струмузаїх технічними характеристиками; досліджувати контактори постійного та змінного струму.

Обладнання: 1. Амперметри. 2. Вольтметр (0-75-150-300-600В). 3. Реостати. 4. Ламповий реостат. 5. Контактор постійного струму. 6. Контактор змінного струму. 7. Кнопкові станції.

КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Важливими недоліками апаратів ручного керування електроустановками (вимикачів, рубильників, перемикачів, тощо) є неможливість забезпечення частої комунікації малопотужних електричних кіл, обов’язкова присутність обслуговуючого персоналу, необхідність захисту персоналу від високої напруги. Крім того, при високих напругах ручні апарати взагалі не можуть забезпечити зручне та безпечне керування електроустановками.

Механізація комутації силових електричних кіл низької напруги (до 1000 В) здійснюється контакторами, в яких процес замикання та розмикання електричних кіл виконується електромагнітним приводом, а людина тільки керує цим процесом.

Контактор – це електромагнітний апарат, призначений для частих замикань і розмикань у силових колах постійного (з напругою до 440 В) та змінного (з напругою до 660 В) струмів. Сучасні контактори витримують до 20 млн. вимикань, розриваючи струми 100-600 А, за дуже малий час – 0,04-0,1 с. Оскільки процес комутації за допомогою контакторів механізований, то управління ним можна частково або повністю автоматизувати. Контактори забезпечують також автоматичний захист від нульової та мінімальної напруги і різні автоматичні блокування. Крім напівавтоматичного та автоматичного керування електроустановками контактори дозволяють здійснювати дистанційне керування. Однак слід мати на увазі, що контактори не захищають від коротких замикань та перевантажень, тому їх використовують разом з апаратами автоматичного захисту електроустановок.

Незалежно від призначення і конструктивних особливостей всі контактори складаються з таких основних частин: головні (робочі) контакти, електромагнітний привод, дугогасильний пристрій, блокуючі контакти. В залежності від конструкції головних контактів контактори поділяються на прямо ходові, в яких рухомі контакти при спрацювуванні переміщуються прямолінійно, і поворотні, в яких рухомі контакти повертаються навколо осі.

В залежності від кількості головних контактів контактори бувають однополюсні та багатополюсні. Крім головних контактів, контактори можуть мати від одного до п’яти блокуючих контактів, призначених для комутації в оперативних колах (колах керування).

Будову контактора постійного струму зображено на рис. l.

Коли через котушку 5 пройде струм, то виникне тягове зусилля під дією якого якір 8 притягнеться до стержня 6. При цьому нижній нерухомий контакт головних контактів 4 зімкнеться з верхнім рухомим 3. Струм буде проходити так: клема головного робочого контакту 2, котушка магнітного дуття 13, головний нерухомий 4 та верхній рухомий 3 контакт, гнучкий струмопровід 17, клема головного контакту 2.
Одночасно будуть замикатись або розмикатись блок-контакти 10 та 11.

На рисунку 2 приведено будову контактора змінного струму.
Будова та принцип дії контакто