Объект и средства исследования.

Исследуется трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором типа 44X90L4УЗ.

Номинальные данные электродвигателя: 2,2 кВт; 1420 ; В; А; h=80%; cosj1=0,83.

Фазы обмотки статора могут быть соединены либо звездой, либо треугольником и включены в трех проводную сеть с напряжением соответственно 380 В или 220 В.

Нагрузкой двигателя служит генератор постоянного тока со смешанным возбуждением типа П-31, якорь которого соединен с ротором электродвигателя муфтой.

Номинальные данные генератора: 1,5 кВт; 1500 ; 220 В; 8,65 А; hг=79,5%.

К зажимам генератора подключен реостат нагрузки (РН).

Асинхронный электродвигатель и генератор постоянного тока закреплены на общем каркасе и размещены на полу под лабораторным стендом. Реостат нагрузки расположен также на полу с боковой стороны стенда. Для измерения тока и мощности, потребляемой электродвигателем из сети, служит измерительный комплект К-505, для измерения напряжения сети и напряжения на зажимах генератора используется универсальный вольтметр типа В7-26, а для измерения cosj1 – фазометр.

Частота вращения ротора электродвигателя измеряется счетчиком оборотов типа ЦАТ-3М.

4. Рабочее задание.

1. Ознакомиться с конструкцией асинхронного электродвигателя и отметить особенности его конструкции.

2. Ознакомиться с установкой, записать паспортные данные исследуемого электродвигателя, номинальные мощности и напряжение нагрузочного генератора постоянного тока и определить их назначение в схеме.

3. Собрать электрическую цепь, изображенную на рис. 2.

4. Осуществить опыт холостого хода и разделение потерь мощности P1х на потери в стали Pст. и механические потери Pмех..

При осуществлении опыта холостого хода следует:

а) отключить обмотку возбуждения Ш1-Ш2 генератора и реостат нагрузки,

б) тумблером пустить электродвигатель в ход.

Измерить:

- напряжение в сети U1 (показания вольтметра измерит. комплекса К505 умножить на );

- активную мощность, потребляемую электродвигателем из сети P1=3Pw (Pw – показание ваттметра);

- частоту вращения ротора n.

Вычислить:

- скольжение S;

- коэффициент мощности cosj1x;

- постоянные потери мощности Pпост..

Результаты измерений и вычислений внести в таблицу 1.

5. Осуществить режим нагрузки электродвигателя, для чего:

а) включить обмотку возбуждения Ш1-Ш2 генератора,

б) тумблером пустить в ход электродвигатель,

в) регулировочным реостатом (РР) возбудить генератор до номинального напряжения Uг.н.=170 В,

г) реостатом нагрузки изменять нагрузку электродвигателя до Pн.

При всех нагрузках измерить:

- ток электродвигателя I1;

- активную мощность, потребляемую электродвигателем из сети P1=3PW;

- напряжение в сети U1 (показания вольтметра измерит. комплекса К505 умножается на );

- частоту вращения ротора n.

При всех нагрузках вычислить:

- мощность на валу P2;

- момент на валу M2;

- скольжение S;

- коэффициент полезного действия h;

- коэффициент мощности cosj1;

- потери мощности в обмотке статора P1м;

- дополнительные потери мощности Pд.

Результаты измерений и вычислений внести в таблицу 2.

6. По результатам измерений и вычислений согласно таблицам 1 и 2 построить рабочие характеристики электродвигателя:

I1, M2, n, S, h и cosj1 от P2.

7. Осуществить компенсацию реактивной мощности в сети в номинальном режиме электродвигателя путем включения батареи конденсаторов. Записать показания фазометра.

 

 

Рис.2

 

 

Таблица 1.

 

ИЗМЕРЕНЫ ВЫЧИСЛЕНЫ
U1 I1X P1 n R1(750) Pпост S cosj1x
В А Вт Ом Вт % -
               

 

 

Таблица 2.

ИЗМЕРЕНЫ ВЫЧИСЛЕНЫ
U1 I1 P1 N P2 Pм.1 Pq M2 S h cosj1
В А Вт Вт Вт Вт Н % % -

 

5. Методические рекомендации по выполнению рабочего задания и обработке результатов эксперимента.

 

1. Фазы обмотки статора электродвигателя рассчитаны на номинальное напряжение 220 В и поэтому при напряжении сети 220 В они должны быть соединены треугольником.

2. В опыте холостого хода ваттметр измеряет мощность P1x, которая идет на потери в двигателе. Это потери в стали Pст., механические потери Pмех. и потери в обмотке статора P1м, т. е.

P1x= Pcт. + Pмех.д. + Рмех.г. + Р1м = Рпост. + Рмех.г. + Р1м.

Из этого уравнения находим

Рпост.= Р1х – (Рмех.г. + Р1м).

Здесь: Р1м=

Рмех.г.= Рмех.д

определяется по универсальной кривой. Для электродвигателя мощностью 2,2 кВт при n1=1500 Рмех.д., а, следовательно, и Рмех.г. составляет 0,035% от Рн, что соответствует 0,65 Вт.

Пренебрегая механическими потерями генератора найдем:

Рпост.= Р1х – Р1м.

Другие величины таблицы 1 вычисляются по формулам:

Скольжение S%=

 

Коэффициент мощности cosj1x=

Активное сопротивление фазы обмотки статора приведенное к температуре 750

,

где R1 – сопротивление фазы обмотки статора (R1=1,07 Ом)

3. Для построения рабочих характеристик электродвигателя, согласно п.5 рабочего задания сопротивление реостата нагрузки следует изменять так, чтобы получить 4-5 измерений при изменении мощности электродвигателя от Р1х до Рн.

Добавочные потери Рд при номинальной мощности для асинхронных электродвигателей, согласно ГОСТу, принимаются равными 0,005 Рн, для других мощностей они пересчитываются по формуле:

Другие величины таблицы 2 вычисляются по формулам:

Скольжение .

Потери мощности в обмотке статора

.

Мощность на валу двигателя

.

Момент на валу двигателя

.

Коэффициент полезного действия

.

Коэффициент мощности

.

4.Рабочие характеристики построить в масштабе в одной системе координат.

 

 

Контрольные вопросы.

1. Устройство и принцип действия асинхронного двигателя.

2. Какие графики называются рабочими характеристиками асинхронного двигателя.

3. Объясните характер изменения рабочих характеристик.

4. Изобразите энергетическую диаграмму асинхронного двигателя и объясните характер потерь энергии.

5. Произвести анализ формулы подсчета мощности на валу электродвигателя.

6. Запишите формулы для вычисления величин, внесенных в таблицу 2.

7. Почему ток холостого хода асинхронного двигателя больше чем у трехфазного трансформатора при той же номинальной мощности?

8. Как изменить направление вращения ротора?

9. Какими способами можно регулировать скорость вращения ротора?

10. По какой схеме следует соединить фазы обмотки статора, если они рассчитаны на номинальное напряжение 220 В, а напряжение сети 380 В?

11. Нарисовать схемы соединения фазных обмоток звездой и треугольником.

12. Почему при включении параллельно фазам обмотки статора батареи конденсаторов коэффициент мощности возрастает?

 

ЛИТЕРАТУРА.

1. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. ''Энергоатомиздат'', 1983. стр.334-368.

1. Электротехника под ред. В.С. Пантюшина, изд.2-е ''Высшая школа'', 1976,

стр. 413-450.