Трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором и соединением

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ

С.А. Микаева

Трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором и соединением

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ    

Модульный учебный комплекс МУК-ЭП1

Краткое теоретическое введение.

Двигатель предназначен для преобразования электрической энергии в механическую с целью приведения в действие исполнительного механизма.

Генератор предназначен для преобразования механической энергии в электрическую с целью питания различных электрических устройств.

Любая электрическая машина (генератор, двигатель) имеет две основные части: неподвижный статор и вращающийся ротор, которые содержат магнитопровод и обмотки. В машинах постоянного тока ротор называется якорем (Я), а обмотка статора называется обмоткой возбуждения (ОВ).

Асинхронный двигатель предназначен для преобразования электрической энергии 3-х фазного переменного тока в механическую энергию. Асинхронный двигатель (рис. 1а.) состоит из двух основных частей: неподвижной - статора и вращающейся - ротора.

Статор (рис. 1б.) представляет собой полый цилиндр, составленный из изолированных листов электротехнической стали в форме колец, со штампованными пазами с внутренней стороны, в которые укладывается 3-х фазная статорная обмотка, оси которых смещены относительно друг друга на 120°, 60°, 40° в зависимости от количества катушек.

Ротор представляет собой также цилиндр, составленный из листовой электротехнической стали в форме колец, с пазами на их внешней поверхности, в которые укладывается роторная обмотка. В зависимости от ее устройства различают:

1) короткозамкнутый ротор (рис. 1в.) - обмотка короткозамкнутого ротора (рис. 1г.) выполняется в виде беличьего колеса и состоит из уложенных в пазы неизолированных стержней, которые по обеим сторонам замыкаются на кольца;

2) фазный ротор (ротор с контактными кольцами) (рис. 1д.) - обмотка фазного ротора 1 выполняется 3-х фазной, концы которой выводятся на контактные кольца 2 и подключаются к 3-х фазному реостату.

 

а) б)

в)г)д)

 

 

Рис. 1.

 

 

В большинстве случаев используется двигатель с короткозамкнутым ротором, как более простой и компактный. Двигатель с фазным ротором используется в тяжелых пусковых условиях, в частности в подъемных устройствах, а также в исполнительных механизмах, использующих широкий диапазон частот вращения.

Обмотки статора соединяются «звездой» или «треугольником» и включаются в сеть 3-х фазного тока. В результате в них потекут 3-х фазные токи, которые создадут вращающееся магнитное поле.

Магнитные линии вращающегося магнитного поля статора пересекают проводники ротора и индуцируют в них электродвижущую силу (ЭДС), а так как обмотка ротора замкнута, то в ее проводниках возникают токи.

Взаимодействие вращающегося магнитного потока с токами ротора создает электромагнитный вращающий момент М_ВР вращающий ротор двигателя.

Под действием этого момента ротор начинает вращаться в том же направлении, что и поле Ф. Скорость вращения ротора n₂ всегда меньше скорости вращения поля n₁, так как только в этом случае возможно индуцирование тока в проводниках обмотки ротора и возникновение вращающегося момента.

Скорость вращающегося магнитного поля n₁ определяется как

 

n₁ = , (1)

 

где p - число пар полюсов вращающегося магнитного поля;

ƒ- частота тока статора.

 

Разность (n₁–n₂) называется скоростью скольжения, а отношение этой скорости к скорости вращения магнитного поля называется скольжением:

 

s= (2)

или

 

=* 100% (3)

где n₂- скорость вращения ротора.

 

Скольжение характеризует степень отставания скорости вращения ротора от скорости вращения поля. При номинальной нагрузке скольжение у двигателей в среднем составляет 1,5-5%.

Подключение асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором к сети.

   

Реверсирование двигателя.

Для изменения направления вращения двигателя необходимо изменить направление вращения магнитного поля статора. Это достигается переключением двух фаз (двух любых подводящих электрическую энергию проводов на зажимах двигателя).

Рабочие характеристики асинхронного двигателя.

Основной характеристикой двигателя является зависимость частоты вращения ротора от момента сопротивления на валу (от нагрузки), т.е. механическая…   М = f1(Р2); I1 = f2(Р2); Соsj1 = f3(Р2);

Методика эксперимента.

  (8)  

Работа с БПА1.

Включите БПА1 в сеть. Установите нажатием кнопки «Звезда» соответствующий режим коммутации обмотки асинхронного двигателя и измерительных приборов. Включение питания обмоток АД осуществляется нажатием кнопки «Пуск/Стоп». Отключение режима двигателя осуществляется повторным нажатием кнопки «Пуск/Стоп».

Регулировка частоты сети при внешнем управлении осуществляется регулятором F_ИНВ.

Внимание: Запуск АД должен осуществляться при отсутствии нагрузки на валу.

Работа с БПП1.

Работа с тахометром. Измерение частоты вращения производится при помощи тахометра, который… Схема работы комплекса после коммутации блоков представлена на рис. 6.

Порядок выполнения работы.

2. Включить «сеть». 3. Включить БПА1. а) включить БПА1 в сеть.

Таблица 1.

 

 

№

Измерения

Вычисления

опыта

Rн

Iд

Uд

S

P

n2

Iя

P1

P2

M

S

Cosφ

η

3.0

1.0

0.5

0.38

0.3

0.25

0.23

 

8. Выключить БПП1.

9. Повторить п.6. и п.7. для 6 опытов при F_ИНВ=40 Гц. Измерения записать в табл. 2.

Таблица 2.

№

Измерения

Вычисления

опыта

Rн

Iд

Uд

S

P

n2

Iя

P1

P2

M

S

Cosφ

η

3.0

1.0

0.5

0.38

0.3

0.25

0.23

 

10. Выключить БПП1.

11. Повторить п.6. и п.7. при F_ИНВ=50 Гц. Измерения записать в табл. 3.

Таблица 3.

№

Измерения

Вычисления

опыта

Rн

Iд

Uд

S

P

n2

Iя

P1

P2

M

S

Cosφ

η

3.0

1.0

0.5

0.38

0.3

0.25

0.23

 

12. Перед выключением все ручки вывести в положение «0» и выключить БПП1 и БПА1.

13. По данным табл. 3., построить характеристики М(Р₂), I(Р₂), n(Р₂), S(Р₂), cos φ (Р₂), η(Р₂).

 

14. По данным табл. 3, построить характеристики n(M) при F_ИНВ= 50 Гц, F_ИНВ=40 Гц, F_ИНВ=30 Гц.

15. Сделать вывод.

 

Студент________________________	Выполнено _______________
Группа _______________________	Оформлено _______________
Курс ___________________________	Сдано _______________

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

Трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором и соединением

обмоток типа «Звезда»

 

Результаты измерений и вычислений

  n1= f=30Гц  

Графики полученных зависимостей

    Рабочие характеристики двигателя