Методический указания

Часть II

Трансформаторы и асинхронные машины

Минск

ПРАВИЛА

техники безопасности и работы

в лаборатории электрических машин

1. Работа в лаборатории разрешается только после инструктажа по технике безопасности.

2. При работе необходимо быть предельно внимательным и осторож­ным, чтобы избежать соприкосновения с токоведущими или враща­ющимися частями, нельзя проникать за ограждения.

3. Включать установку можно только после получения разрешения преподавателя.

4. Изменения в схеме производить только при обесточенной установ­ке.

5. При выполнении задания нельзя заниматься посторонними делами, ходить без дела по лаборатории.

6. При перерывах необходимо обесточивать установку.

7. Запрещается выполнение работы при отсутствии преподавателя или лаборанта, а также одному студенту.

8. При неисправностиили несчастном случае немедленно отключить установку и известить преподавателя.

Лабораторная работа №13

Исследование многоскоростного

асинхронного двигателя

Цель работы

Изучение способов регулирования частоты вращения и характеристик многоскоростных асинхронных двигателей.

План выполнения работы

1. Ознакомиться с установкой, записать паспортные данные ис­следуемого двигателя, нагрузочного генератора, реостатов, измери­тельных приборов.

2. Собрать схему согласно рис. 13.1 для исследования характе­ристик двигателя при частоте вращения 1500 об/мин. Включить двига­тель и, не возбуждая нагрузочный генератор, записать показания приборов, соответствующие холостому ходу двигателя. Возбудить нагрузочный генератор. Установить номинальное напряжение генератора и поддерживать его постоянным в процессе снятия характеристик. Включить рубильник Р3 и, уменьшая сопротивление нагрузочного реостата R_нг, нагрузить генератор, следовательно, и испытуемый двигатель. Нагружать двигатель до I₁ = 1, 2 I_н. Показания приборов записать в табл. 13.1.

Рис. 13.1. Схема экспериментальной установки.

Таблица 13.1

3. Собрать схему согласно рис. 13.1 для исследования харак­теристик двигателя при частоте вращения 750 об/мин. Выполнить все измерения аналогично п.2. Данные опыта занести в табл. 13.1.

Методический указания

Частота вращения ротора асинхронного двигателя может регулироваться изменением частоты вращения поля (регулиро­ванием частоты питающего напряжения f или числа пар полюсов р) и изменени­ем скольжения (например, введением реостата в цепь ротора).

n = (13.1)

Изменение числа пар полюсов дает возможность ступенчатого регу­лирования частоты вращения в многоскоростных асинхронных двигате­лях со специальной обмоткой. Полюсно-переключаемый двигатель мо­жет быть выполнен с одной обмоткой или двумя независимыми обмотками, каждая из которых имеет свое число полюсов.

В однообмоточных двигателях переключение числа полюсов достигается изменением направления тока в части обмотки. На рис. 13.2 и 13.3 показаны некоторые принципиальные схемы соединения полюсно-переключаемых обмоток.

Рис. 13.2.

а) б) в)

Рис. 13.3. Схемы соединения полюсно-переключаемых обмоток.

На рис. 13.2 представлена схема с переключением «звезда» - «звезда», на рис. 13.3 - схема «звезда» - «двойная звезда» и «тре­угольник» - «двойная звезда».

В общем случае полюсно-переключаемой обмотки момент двигате­ля прямо пропорционален индукции в воздушном зазоре

М_II: М_I» B_II: B_I, (13.2)

а индукция в зазоре изменяется пропорционально изменению напряже­ния, числу полюсов и обратно пропорционально числу вит­ков:

B_II: B_I = : . (13.3)

Мощность же двигателя прямо пропорциональна величине момен­та и частоте вращения, поэтому

P_II: P_I = : . (13.4)

На основании (13.2) – (13.4) можно установить, как изменяют­ся располагаемые, т.е. допустимые с точки зрения нагрева, момент и мощность, при переключении полюсов. (Индекс II относится к боль­шему числу полюсов, следовательно, к меньшей частоте вращения).

При соединении обмоток «звезда» (2р_II = 4) - «звезда» (2р_I = 2) U_II = U_I, w_II = w_I и Р_II = 2Р_I. На основании соотно­шений (13.2) и (13.3) в этой схеме М_II: М_I = 2, т.е. момент изменяется обратно пропорционально частоте вращения ротора, а мощность Р_II: Р_I = 1 остается неизменной.

При соединении обмоток «звезда» (2р_II = 4) - «двойная звез­да» (2р_I = 2) U_II: U_I = ½, w_II = w_I, Р_II: Р_I = 2, поэтому момент, развиваемый двигателем М_II: М_I = 1 ос­тается неизменным.

При других схемах соединения отношение индукций B_II: B_I имеет следующие значения:

1. «Звезда» (р_II при последовательном включении полуобмоток) – «треугольник» (р_I при параллельном включении полуобмоток) B_II: B_I = 1, 16.

2. «Треугольник» (р_II при последовательном включении по­луобмоток) - «двойная звезда» (р_I при параллельном включении полуобмоток) B_II: B_I = 1, 73.

Рабочие и механические характеристики по опытным данным рас­считываются согласно методическим указаниям лабораторной рабо­ты №16.

Содержание отчета

1. Паспортные данные исследуемого двигателя, нагрузочного ге­нератора, измерительных приборов.

2. Схема установки.

3. Механические и рабочие характеристики двигателя при обо­их числах полюсов двигателя.

Контрольные вопросы

1. Поясните принцип переключений числа полюсов в многоско­ростных асинхронных двигателях.

2. Докажите, что вращающий момент двигателя зависит от ин­дукции.

3. Покажите, что индукция при переключении полюсов изменяет­ся прямо пропорционально напряжению, числу полюсов и обратно про­порционально числу витков.

4. Покажите на основании соотношений (13.2) - (13.4) как из­меняется индукция, вращающий момент, мощность двигателя при пере­ключении числа полюсов по схеме «треугольник» - «двойная звезда» («звезда» - «треугольник»). Начертите схему.

5. Что означает выражение: двигатель выполняется с постоян­ным моментом или с постоянной мощностью?

6. Какие еще вы знаете способы регулирования частоты вращения ротора асинхронных двигателей? Как они осуществляются? В чем их достоинства и недостатки?