Проверка правильности внутреннего соединения фазных обмоток

Неправильное соединение фазных обмоток чаще всего встречается при подключении электродвигателей, имеющих шесть выводов для соединения их звездой или треугольником. Неправильное внутреннее соединение фазных обмоток статора возможно и в отремонтированных двигателях, имеющих только три вывода.

Для правильного включения фазных обмоток следует начала и концы соединить по схеме, приложенной к двигателю, либо по маркировке концов обмоток. Если эти данные отсутствуют, то правильность соединения фазных обмоток может быть проверена индуктивным методом.

Для этого необходимо разъединить все фазные обмотки и мегомметром, омметром или контрольной лампой определить принадлежность выводов отдельным фазным обмоткам. Произвольно выбранные начала фазных обмоток обозначить буквой Н, концы - буковой К, после буквы проставить порядковый номер обмотки. Затем к одной фазной обмотке, например Hl-Kl1 подсоединить источник постоянного тока (рис. 3, ). Так как активное сопротивление обмоток небольшое, то источником постоянного тока может служить аккумулятор напряжением 2-4 В.

Рис.3

В момент подключения или отключения выбранной фазной обмотки к источнику постоянного тока в двух других фазных обмотках наводится ЭДС. Источник постоянного тока подключают к выводам первой фазы (рис. 5, а): плюс к началу фазы, минус к концу. К выводам других фаз поочередно присоединяют вольтметр постоянного тока. Если при замыкании ключа стрелка вольтметра отклоняется вправо, начало фазы будет присоединено к его минусу.

При другом способе после определения их выводов две произвольные фазы соединяют последовательно и подключают к сети переменного тока на пониженное напряжение (рис. 3, б) В случае отсутствия источника пониженного напряжения последовательно с фазами включают реостат или лампу. К третьей фазе подключают прибор (вольтметр переменного тока или лампу), фиксирующий наличие в ней напряжения. Переключением выводов и второй фазы к концу первой подбирают такое соединение, при котором прибор показывает отсутствие напряжения в третьей фазе это свидетельствует о том. что соединены концы фазных обмоток При соединении двух фаз разноименными выводами (конца с началом) прибор покрывает наличие напряжения в третьей фазе. Присоединяя к первой фазе третью, а прибор ко второй, аналогичным образом маркируют третью фазу.

Тренажер по поиску неисправностей в асинхронных электродвигателях

Тренажер предназначен для приобретения учащимися практических навыков по поиску неисправностей в электрической части асинхронных электродвигателей. В отличие от существующих имитаторов неисправностей электродвигателей на тренажере неисправности не имитируются, а вводятся в исправный электродвигатель.

Блок ввода неисправностей подключен к фазным обмоткам электродвигателя: V1 - V2, U1-U2; W1 — W2 (индекс 1 соответствует началу обмотки, индекс 2 — ее концу), концы обмоток соединены с клеммами, которые выведены на правую сторону лицевой панели блока. Между выводами каждой из обмоток на панель нанесены их схематические изображения.

В левой части блока под крышкой с ключом располагаются тумблеры, предназначенные для ввода неисправностей в электродвигатель.

Блок ввода неисправностей позволяет реализовать на физическом уровне следующие неисправности: короткие замыкания внутри обмоток электродвигателя (витковые замыкания);

короткие замыкания между обмотками электродвигателя; замыкания обмоток на корпус; обрывы в обмотках; нарушение правильности соединения фазных обмоток.

№	Неисправность, вводимая включением тумблера	Результат измерений
	Межфазное замыкание с обмоткой V	Сопротивление между обмотками UиV менее 0,5 MOm и равно 580±50 Ом
	Замыкание обмотки на землю	Сопротивление между обмоткой (гнезда U1 или и2) и корпусом (гнездо РЕ) менее 0,5 МОм и равно 300 ±50 кОм
	Межвитковое замыкание в обмотке	Сопротивление между гнездами U1 и U2 менее номинального значения I исправной обмотки
	Обрыв обмотки	Сопротивление обмотки между гнездами U l и U2 равно оо (отсутствие звукового сигнала)
	Неправильное соединение концов обмотки с клеммами	Соединив с обмоткой V звездой на обмотке W, при подаче питания в ~24 В, появится напряжение; треугольником - отсутствие напряжения.
	Межфазное замыкание с обмоткой W	Сопротивления между обмотками VиW менее 0,5 МОм и равно 10±3 кОм
	Замыкание обмотки на землю	Сопротивление между обмоткой (гнезда V1 или V2) и корпусом (гнездо РЕ) менее 0,5 Мом и равно 300 ±50 Ом
	Межвитковое замыкание в обмотке	Сопротивление между гнездами Vl и V2 менее номинального значения исправной обмотки
	Обрыв обмотки	Сопротивление обмотки между гнездами V1 и У2 равно оо (отсутствие звукового сигнала)
	Неправильное соединение концов обмотки с клеммами	Соединив с обмоткой W звездой на обмотке U, при подаче питания в -24 В, появится напряжение; треугольником отсутствие напряжения.

	Неисправности обмотки W
	Межфазное замыкание с обмоткой U	Сопротивления между обмотками WиU менее 0,5 MOm и равно 50± 10 кОм
	Замыкание обмотки на землю	Сопротивления между обмоткой (гнезда W1 или W2) и корпусом (гнездо РЕ) менее 0,5 МОм и равно 110±10к0м
	Межвитковое замыкание в обмотке	Сопротивление между гнездами Wl и W2 менее номинального значения исправной обмотки
	Обрыв обмотки	Сопротивление обмотки между гнездами Wl и W2 равно оо (отсутствие звукового сигнала)
	Неправильное соединение концов обмотки с клеммами	Соединив с обмоткой U звездой на обмотке V, при подаче питания в ~ 24 В, появится напряжение; треугольником - отсутствие напряжения.

Цель работы: научиться отыскивать неисправности АД.

Программа работы.

1. Ознакомиться со стендом и приборами.

2. Используя мультиметр выполнить измерения на панели тренажера.

3. Сравнить полученные результаты с таблицей.

4. Сделать вывод.

Лабораторная работа № 17

Испытание трансформаторов

Цель работы: Произвести испытание однофазного трансформатора в режимах холостого хода, короткого замыкания и в режиме нагрузки резистивными приемниками.

Экспериментально определить коэффициент трансформации, ток холостого хода, потери мощности в сердечнике.

Экспериментально определить напряжение короткого замыкания и потери мощности в обмотках при номинальной нагрузке.

По экспериментальным данным построить внешнюю характеристику трансформатора и определить изменение напряжения при нагрузке.

По экспериментальным данным построить рабочие характеристики трансформатора.

Краткие теоретические сведения.

Трансформатор состоит из замкнутого стального сердечника, который набирается из отдельных листов электротехнической стали, изолированных друг от друга слоем лака. Делается это для уменьшения вихревых токов. На сердечнике располагаются две катушки, их называют обмотками, которые тщательно изолированы от сердечника и не имеют электрической связи друг с другом. Обмотка, которая подключается к источнику энергии, называется первичной, обмотка, к которой подключается приемник энергии, называется вторичной. Начало и конец обмотки высшего напряжения обозначаются соответственно начальными и конечными буквами латинского алфавита ”А” и ”Х”. Начало и конец обмотки низшего напряжения обозначаются теми же малыми буквами латинского алфавита ”а” и ”х”. При подключении первичной обмотки, имеющей w витков, к источнику синусоидального напряжения - u₁, в цепи первичной обмотки течет ток - i₁. Намагничивающая сила этого тока - i₁w₁ создает переменный магнитный поток Ф_осн, который замыкается по сердечнику, пронизывая обе обмотки. Этот поток индуцирует в обмотках электродвижущие силы:

; (1)

. (2)

Если вторичная обмотка замкнута, то под действием ЭДС ”е₂” в цепи вторичной обмотки потечет ток. Отношение электродвижущих сил определяется отношением чисел витков первичной и вторичной обмоток и для трансформатора есть постоянная величина, которая называется коэффициентом трансформации.

. (3)

Величина коэффициента трансформации может быть найдена экспериментально или вычислена по паспортным данным.

В паспорт трансформатора заносятся номинальная мощность S, номинальное напряжение и токи обмоток. Номинальной полезной мощностью трансформатора называется полная мощность на зажимах вторичной обмотки - S_2н, она приблизительно равна полной мощности потребляемой первичной обмоткой - S_1н, т.е.

. (4)

Номинальным напряжением называется напряжение на зажимах обмотки при холостом ходе трансформатора, обозначается - U_1н, U_2н.

Номинальным током называется ток, связанный с номинальной мощностью и номинальным напряжением следующим соотношением:

(5)

Эксплуатационные характеристики трансформатора определяются изменением вторичного напряжения при нагрузке, потерями мощности в сердечнике и обмотках, коэффициентом полезного действия. Все эти величины могут быть рассчитаны по данным опытов холостого хода и короткого замыкания, которые характеризуют работу трансформатора в предельных режимах нагрузки: при ее отсутствии I₂ = 0 и номинальной - I₂ = I_2н. Основным режимом работы трансформатора является режим нагрузки, когда вторичная обмотка замкнута на приемник и по ней протекает ток i₂. Сила тока i₂ определяется величинами ЭДС е₂ и полного сопротивления вторичной цепи. При наиболее распространенной индуктивной нагрузке, ток вторичной обмотки отстает от ЭДС - е₂ по фазе, при емкостной - опережает ЭДС на некоторый угол, определяемый параметрами вторичной цепи.

Появление тока во вторичной обмотке сопровождается появлением намагничивающей силы - i₂w₂, которая создает в сердечнике магнитный поток, направленный, в соответствии с принципом Ленца, навстречу потоку первичной обмотки, т.е. магнитный поток вторичной обмотки стремится размагнитить магнитопровод. Увеличение вторичного тока приводит к возрастанию мощности вторичной цепи - i₂е₂.

Согласно закону сохранения энергии это вызывает рост мощности потребляемой первичной обмоткой из сети - i₁u₁ и, следовательно,

при неизменной величине первичного напряжения увеличение тока вторичной обмотки приводит к возрастанию тока первичной обмотки.

Одновременно с увеличением тока первичной обмотки возрастает и намагничивающая сила - i₁w₁, прирост которой, компенсирует размагничивающее действие вторичного тока.

Магнитный поток в сердечнике трансформатора при нагрузках от 0 до номинальной остается неизменным.

Протекание тока во вторичной обмотке трансформатора вызывает падение напряжения в ее активном и индуктивном сопротивлениях. Поэтому ЭДС - е₂ несколько отличается от напряжения U₂ на зажимах вторичной обмотки.

Отклонение величины вторичного напряжения трансформатора от напряжения холостого хода, выраженное в процентах, называется изменением напряжения трансформатора при нагрузке.

. (6)

Эта величина может быть рассчитана по данным опытов холостого хода и короткого замыкания или определена по внешней характеристике, которая представляет собой зависимость вторичного напряжения от коэффициента загрузки - U₂ = f(b). При индуктивной нагрузке вторичное напряжение уменьшается с ростом вторичного тока. При номинальной нагрузке уменьшение напряжения будет тем больше, чем больше полные сопротивления обмоток.

Величина изменения напряжения при нагрузке зависит также от характера нагрузки. У силовых трансформаторов при b = 1 изменение напряжения составляет 5-10 %. Чтобы устранить нежелательное уменьшение напряжения на приемниках, трансформатор проектируют так, чтобы напряжение холостого хода U₂₀ было на 5% больше номинального напряжения приемников, кроме того предусматривается возможность изменения числа витков одной из обмоток при возрастании нагрузки.

Программа работы.

Холостой ход

Соберите схему, изображенную на рисунке 2
Регулятором напряжения ”АВТОТРАНСФОРМАТОР”, расположенным на панели блока питания, установите на первичной обмотке трансформатора номинальное напряжение.
Показания приборов занесите в таблицу.

Рис2

Измерено	Вычислено
U₁₀, B	U₂₀, B	I₁₀, A	P₀, Вт	i₀	k₁₂	cosj	z₁₂, Ом	R₁₂, Ом	x₁₂, Ом

Короткое замыкание

Соберите цепь, изображенную на рисунке 3.

Рис 3

Внимательно прочитайте условия проведения опыта короткого замыкания.

ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ПЕРВИЧНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ УСТАНОВИТЕ ТАКИМ, ЧТОБЫ В ЦЕПИ ПЕРВИЧНОЙ ОБМОТКИ ПРОТЕКАЛ НОМИНАЛЬНЫЙ ТОК.

Ручку регулятора напряжения ”АВТОТРАНСФОРМАТОР”, расположенного на панели блока питания стенда, установите в крайнее положение, по направлению противоположному движению часовой стрелки.
Регулятором напряжения ”АВТОТРАНСФОРМАТОР”, расположенным на панели блока питания, установите номинальный ток на первичной обмотке трансформатора.
Показания приборов занесите в таблицу
Регулятором напряжения ”АВТОТРАНСФОРМАТОР”, расположенным на панели блока питания, снимите напряжение с первичной обмотки трансформатора.

Измерено	Вычислено
U_1К, В	I_1Н, А	P_К, Вт	I_2Н, А	u_К	z_К, Ом	R_К, Ом	x_К, Ом	cos j_К

Испытания трансформатора под нагрузкой

1. Соберите цепь, изображенную на рисунке 4

2. Регулятором напряжения ”АВТОТРАНСФОРМАТОР”, расположенным на панели блока питания, установите на первичной обмотке трансформатора номинальное напряжение.

3. Снимите показания приборов для 4-7 значений вторичного тока. Величину тока изменяйте постепенным увеличением количества включенных резисторов.

СЛЕДИТЕ ЗА ВЕЛИЧИНОЙ ТОКА В ОБМОТКАХ. ВЕЛИЧИНЫ ТОКОВ I₁И I₂ НЕ ДОЛЖНЫ ПРЕВЫШАТЬ НОМИНАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ.

4. Показания приборов занесите в таблицу 5

Измерено	Вычислено
U₁, B	I₁, A	P₁, Вт	U₂, B	I₂, A	b	P₂, Вт	h %	cos j

Лабораторная работа № 17