С короткозамкнутым ротором

Электромеханический блок включает испытуемый трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором АД, нагрузочную машину НМ, электромеханический тахогенератор ТГ и устройство измерения вращающего момента испытуемого двигателя. Роторы всех машин жестко связаны между собой с помощью соединительных муфт. Статор исследуемой машины подвешен соосно с валом ротора и снабжён противовесом P. При нагрузке на вал статор отклоняется от положения равновесия до тех пор, пока момент, создаваемый противовесом , не уравновесит момент нагрузки . Измерение момента нагрузки производится по углу отклонения a. Для снижения погрешности отсчёта угол отклонения статора увеличивается зубчатой передачей. Цена деления шкалы угломерного устройства – 19 Г·см/град или 19,4·10^–4 Н·м/град.

В качестве испытуемой используется машина типа ДТ-75 с номинальным фазным напряжением 220 В. Для предотвращения выхода из строя двигателя все испытания проводятся при пониженном напряжении. Обмотки статора АД соединены треугольником и через выключатель S₁ подключены к сети с линейным напряжением 127 В. Паспортные данные на испытуемый двигатель представлены в таблице 8.1.

Таблица 8.1

Нагрузочный момент на валу АД создается двигателем постоянного тока с параллельным возбуждением типа ЭП мощностью 245 Вт и напряжением питания 110 В. Регулирование нагрузочного момента осуществляется изменением напряжения на якоре этой машины с помощью реостатов R₁ и R₂ при неизменном напряжении 110 В на обмотке возбуждения.

Скорость вращения ротора исследуемой машины измеряется с помощью тахогенератора ТГ, в качестве которого используется машина постоянного тока типа ДПР с возбуждением от постоянных магнитов, работающая в режиме генератора. Величина ЭДС якоря ТГ пропорциональна скорости вращения, поэтому её можно определить по показаниям вольтметра постоянного тока V_тг.

Для измерения активной мощности, потребляемой исследуемой машиной, величин фазных напряжений и линейных токов используется измерительный комплект К505.

Программа работы

1. Исследование режима холостого хода двигателя.

2. Снятие рабочих характеристик двигателя.

3. Снятие механических характеристик двигателя.

Методика выполнения работы

1 Исследование режима холостого хода

В этом режиме потери в ферромагнитном сердечнике, обмотках статора и ротора, механические потери (на трение в подшипниках, на самовентиляцию) и добавочные потери испытуемого асинхронного двигателя должны быть скомпенсированы вращающим моментом нагрузочной машины. Развиваемый испытуемым асинхронным двигателем электромагнитный момент должен быть равен нулю, что можно обеспечить лишь в том случае, если обе электрические машины – АД и НМ – будут иметь одинаковое направление вращения. Для создания режима холостого хода испытуемого АД необходимо:

· При разомкнутом выключателе S₂ с помощью выключателя S₁ кратко-временно подать питание на испытуемую машину и заметить направление вращения вала*.

· При разомкнутом выключателе S₁ с помощью выключателя S₂ кратковременно подать питание на нагрузочную машину и заметить направление вращения вала. Если направление вращения вала НМ противоположно направлению вращения вала АД, то следует изменить направление вращения АД. Для этого, убедившись в том, что выключатель S₁ выключен, нужно поменять местами два любых линейных провода.

· После согласования направлений вращения обеих электрических машин следует замкнуть выключатель S₂ и установить движки регулировочных реостатов R₁ и R₂ в крайние положения, при которых вал установки будет неподвижен.

· Включить S₁ и, плавно перемещая движки потенциометров R₁ и R₂, увеличить напряжение на якоре нагрузочной машины до такой величины, при которой стрелка указателя момента встанет на нулевую отметку.

· Произвести измерение линейных напряжений, токов и активных мощностей** в положениях «A» и «B» переключателя фаз комплекса К50, а также напряжения на зажимах тахогенератора. Результаты измерений занести в таблицу 8.2.

Таблица 8.2

· Не выключая S₁ и S₂ перейти к снятию рабочих характеристик АД.

При оформлении отчета следует рассчитать мощность, потребляемую из питающей сети в режиме холостого хода P_1х= P_А±P_B, коэффициент мощности в режиме холостого хода и коэффициент передачи тахогенератора K_тг=U_{тг х}/n₁, где п₁=60·f /р – скорость вращения магнитного поля статора АД, р – количество пар полюсов статора АД. Результаты расчета поместить в таблицу 8.2.

2 Снятие рабочих характеристик двигателя.

· Постепенно уменьшая напряжение на якоре машины постоянного тока с помощью потенциометров R₁ и R₂ и увеличивая тем самым момент нагрузки на выходном валу испытуемого двигателя АД, провести 5-6 измерений U_л, I_л, P_А, P_B и U_тг в диапазоне моментов 0 £ M₂ £ M_2н/3. Показания приборов занести в таблицу 8.3. По завершении эксперимента разомкнуть S₁ и S₂.

Таблица 8.3

При оформлении отчета по результатам измерений следует рассчитать мощность, потребляемую из питающей сети P₁=P_А±P_B, коэффициент мощности , скорость вращения ротора n₂=U_тг/K_тг, скольжение s=(n₁–n₂)/n₁, полезную механическую мощность на валу P₂=M₂·p·n₂/30 и коэффициент полезного действия АД h=100·P₂/P₁. Результаты расчета поместить в таблицу 8.3.

3 Снятие механических характеристик двигателя.

3.1 Генераторный режим.

В генераторном режиме ротор асинхронного двигателя под действием вращающего момента нагрузочной машины вращается со скоростью, большей скорости вращения магнитного поля (n₂>n₁). Электромагнитный момент испытуемого двигателя – отрицательный (M₂<0).

Для выполнения опыта необходимо:

· Замкнуть выключатели S₁ и S₂ и с помощью движков реостатов R₁ и R₂ вывести АД в режим, при котором напряжение зажимах тахогенератора достигнет величины »1,3·U_{тг х}. Занести результаты измерения U_л, I_л, M₂ и U_тг в строку 1 таблицы 8.4.

Таблица 8.4

· Уменьшая потенциометрами R₁ и R₂ момент нагрузочной машины и постепенно снижая скорость вращения ротора до скорости холостого хода, провести измерения еще в трех точках диапазона, занося результаты в строки 2¼4 таблицы 8.4.

3.2 Двигательный режим

В двигательном режиме асинхронный двигатель создаёт положительный момент (M₂>0) и вращается со скоростью, меньшей скорости вращения магнитного поля (0<n₂<n₁).

Для выполнения опыта необходимо:

· C помощью движков реостатов R₁ и R₂ вывести АД в режим, при котором его электромагнитный момент достигнет максимального значения М_{2 max}, а скорость вращения – критического значения n_{2 кр}. Занести результаты измерения U_л, I_л, M₂ и U_тг в строку 10 таблицы 8.4.

· Уменьшая величину электромагнитного момента от М_{2 max} до нуля (ре-жим холостого хода) провести измерения еще в 4 точках диапазона. Показания приборов занести последовательно в строки с 9 по 6 таблицы 8.4.

· C помощью движков реостатов R₁ и R₂ вывести АД в режим короткого замыкания (пусковой режим), при котором скорость вращения ротора равна нулю, а развиваемый электромагнитный момент соответствует пусковому М_п. Занести результаты измерения U_л, I_л, M₂ и U_тг в строку 13 таблицы 8.4.

· Провести измерения еще в двух точках двигательного режима при значениях скорости вращения ротора в диапазоне n_{2 кр}>n₂>0, занося показания приборов в строки 12-11 таблицы 8.4.

3.3 Режим электромагнитного тормоза (режим противовключения)

В этом режиме ротор асинхронного двигателя под действием вращающего момента нагрузочной машины вращается в направлении, противоположном вращению магнитного поля (n₂<0). Электромагнитный момент испытуемого двигателя положительный (M₂>0).

Для выполнения опыта необходимо:

· Разомкнуть S₁ и S₂ и изменить направление вращения АД, поменяв местами два любых линейных провода, подходящих к зажимам S₁.

· Замкнуть S₁ и S₂ и устанавливать с помощью движков реостатов R₁ и R₂ такие значения скорости вращения ротора АД, при которых напряжение на зажимах тахогенератора принимает значения »0,2U_{тг х}, »0,4U_{тг х} и »0,6U_{тг х}. Занести результаты измерения U_л, I_л, M₂ и U_тг в строки 14-16 таблицы 8.4.

При оформлении отчета по результатам измерений необходимо рассчитать значения скорости вращения ротора n₂ и скольжения s.