Autoservice-mekona.ru

Автомобильный журнал
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором характеристика холостого хода

Электрические машины ЭМ4М-С-Р (ЭМ4-С-Р)

Техническое описание

Потребляемая мощность, В•А, не более 200
Электропитание:
— от трехфазной сети переменного тока
с рабочим нулевым и защитным проводниками
напряжением, В 380 ± 38
— от однофазной сети переменного тока
с рабочим нулевым и защитным проводниками
напряжением, В 220 ± 22
— частота, Гц 50 ± 0,5
Класс защиты от поражения электрическим током I
Габаритные размеры, мм, не более
— длина (по фронту) 2×910
— ширина (ортогонально фронту) 850
— высота 1600
Масса, кг, не более 175
Количество человек, которое одновременно и активно может работать на комплекте 2

Комплектность

  • Источник питания двигателя постоянного тока – 1 шт.
  • Однофазный источник питания – 1 шт.
  • Трехполюсный выключатель – 1 шт.
  • Реостат возбуждения машины постоянного тока – 1 шт.
  • Линейный реактор – 1 шт.
  • Выпрямитель – 1 шт.
  • Реостат – 1 шт.
  • Трехфазная трансформаторная группа – 2 шт.
  • Трехфазный регулируемый автотрансформатор – 1 шт.
  • Блок мультиметров (3 мультиметра) – 1 шт.
  • Вольтметр – 1 шт.
  • Многофункциональный электроизмерительный прибор – 1 шт.
  • Лабораторный стол с двухуровневой рамой – 1 шт.
  • Лабораторный стол с двухсекционным контейнером и двухуровневой рамой – 1 шт.
  • Активная нагрузка – 1 шт.
  • Указатель частоты вращения – 1 шт.
  • Трехфазный источник питания – 1 шт.
  • Электромашинный агрегат (с машиной постоянного тока 101.2, асинхронным двигателем 106 и преобразователем углового перемещения) – 1 шт.
  • Набор аксессуаров для комплекта ЭМ4М-Н-Р – 1 шт.

Лабораторные работы

1. Трансформаторы и автотрансформаторы
1.1. Определение коэффициента трансформации однофазного трансформатора.
1.2. Снятие и определение характеристик холостого хода I=f(U), Р=f(U),cosφ= f(U) однофазного трансформатора.
1.3. Снятие и определение характеристик короткого замыкания IК=f(U), РК=f(U), cosφК= f(U) однофазного трансформатора.
1.4. Снятие внешней характеристики U=f(I) однофазного трансформатора при активной нагрузке.
1.5. Определение рабочих характеристик I1=f(P2), P1=f(P2), η=f(P2),cosφ=f(P2) однофазного трансформатора при активной нагрузке.
1.6. Определение уравнительного тока, вызванного неравенством коэффициентов трансформации параллельно включенных однофазных трансформаторов.
1.7. Определение уравнительного тока, вызванного неравенством напряжений короткого замыкания параллельно включенных однофазных трансформаторов.
1.8. Определение группы соединений обмоток трехфазного трансформатора.
1.9. Подтверждение недопустимости параллельной работы трехфазных трансформаторов с различными группами соединения обмоток.
1.10. Определение коэффициента трансформации однофазного автотрансформатора.
1.11. Снятие и определение характеристик холостого хода I=f(U), Р=f(U),cosφ= f(U) однофазного автотрансформатора.
1.12. Снятие и определение характеристик короткого замыкания IК=f(U), РК=f(U), cosφК= f(U) однофазного автотрансформатора.
1.13. Снятие внешней характеристики U=f(I) однофазногоавтотрансформатора при активной нагрузке.
2. Генератор постоянного тока с независимым / параллельным возбуждением
2.1. Снятие характеристики холостого хода E=f(If) генератора постоянного тока с независимым возбуждением.
2.2. Снятие характеристики короткого замыкания IК=f(If) генератора постоянного тока с независимым возбуждением.
2.3. Снятие внешней U=f(I), регулировочной If= f(I) и нагрузочной U=f(If)характеристик генератора постоянного тока с независимым возбуждением.
2.4. Снятие внешней U=f(I) характеристики генератора постоянного тока с параллельным возбуждением.
3. Двигатель постоянного тока с независимым / параллельным / последовательным возбуждением
3.1. Снятие электромеханической (скоростной) характеристики n=f(I)двигателя постоянного тока с независимым / параллельным / последовательным возбуждением.
3.2. Определение механической характеристики n=f(M) двигателя постоянного тока с независимым / параллельным / последовательным возбуждением.
3.3. Определение рабочих характеристик n=f(P2), P1=f(P2), М=f(P2),η=f(P2) двигателя постоянного тока с независимым / параллельным / последовательным возбуждением.
3.4. Регулирование частоты вращения двигателя постоянного тока с независимым / параллельным / последовательным возбуждением изменением напряжения якоря.
3.5. Регулирование скорости вращения двигателя постоянного тока с независимым / параллельным / последовательным возбуждением изменением сопротивления реостата в цепи якоря.
3.6. Регулирование скорости вращения двигателя постоянного тока с независимым / параллельным возбуждением изменением тока возбуждения.
3.7. Регулирование скорости вращения двигателя с последовательным возбуждением шунтированием обмотки возбуждения.
3.8. Определение координат электропривода с двигателем постоянного тока параллельного возбуждения в генераторном, двигательном и тормозном режимах.
4. Трехфазный асинхронный генератор
4.1. Снятие характеристик мощности Р=f(n), Q=f(n) трехфазногоасинхронного генератора.
4.2. Снятие характеристик идеального холостого хода I=f(U), Q=f(U)трехфазного асинхронного генератора.
4.3. Снятие и определение нагрузочных характеристик n=f(Р), I=f(Р),Q=f(Р), cosφ=f(P) трехфазного асинхронного генератора.
5. Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
5.1. Снятие и определение характеристик холостого хода I=f(U), Р=f(U),cosφ=f(U) трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
5.2. Снятие и определение характеристик короткого замыкания IК=f(U), РК=f(U), cosφК=f(U) трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
5.3. Снятие электромеханической (скоростной) характеристики n=f(I)трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
5.4. Определение механической характеристики n=f(M) трехфазногоасинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
5.5. Определение рабочих характеристик I=f(P2), P1=f(P2), s=f(P2), η=f(P2), cosφ=f(P2), M=f(P2) трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
5.6. Регулирование частоты вращения трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором изменением напряжения статора.
5.7. Определение координат электропривода с трехфазным асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором в генераторном и двигательном режимах.

Читать еще:  Что может течь на стыке двигателя и коробки

Лабораторный комплекс «Электрические машины» (ЭМ-НК)

Артикул: УП-204

Цена: предоставляется по запросу

Габариты без персонального компьютера 1260×850×450 мм. Масса не более 150 кг

Состав:

  • Модули:
    • питание стенда
    • питание
    • измеритель мощности
    • добавочные сопротивления № 1
    • добавочные сопротивления № 2
    • ввод/вывод
    • автотрансформатор
    • однофазный трансформатор
    • преобразователь частоты
    • тиристорный преобразователь
    • измерительный
    • силовой
  • Электромашинный агрегат (машина постоянного тока, асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, энкодер)
  • Персональный компьютер с платой ввода-вывода
  • Программное обеспечение (компакт -диск)
  • Каркас 2 × 6
  • Комплект соединительных проводов и силовых кабелей
  • Методические указания
  • Техническое описание

Перечень лабораторных работ и экспериментов

  1. Исследование однофазного трансформатора
    — опыт короткого замыкания;
    — опыт холостого хода;
    — внешняя характеристика.
  2. Исследование генератора постоянного тока
    — внешняя характеристика генератора постоянного тока параллельного возбуждения;
    — характеристика холостого хода генератора постоянного тока независимого возбуждения;
    — характеристика короткого замыкания генератора постоянного тока независимого возбуждения;
    — внешняя характеристика генератора постоянного тока независимого возбуждения;
    — регулировочные характеристики генератора постоянного тока независимого возбуждения.
  3. Исследование двигателя постоянного тока параллельного возбуждения
    — естественная механическая характеристика;
    — искусственная механическая характеристика при введении сопротивления в цепь якоря;
    — искусственная механическая характеристика при ослаблении магнитного потока;
    — рабочие характеристики;
    — регулировочные характеристики двигателя при изменении напряжения на якоре;
    — регулировочные характеристики двигателя при изменении сопротивления в цепи возбуждения.
  4. Исследование двигателя постоянного тока независимого возбуждения
    — естественная механическая характеристика;
    — рабочие характеристики;
    — регулировочные характеристики двигателя при изменении напряжения на якоре;
    — регулировочные характеристики двигателя при изменении тока возбуждения.
  5. Исследование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
    — опыт короткого замыкания;
    — опыт холостого хода;
    — рабочие характеристики
  6. Исследование асинхронного генератора
    — рабочие характеристики.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором характеристика холостого хода

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ

Цель работы: ознакомление с конструктивным выполнением асинхронных машин, определение параметров асинхронного двигателя опытным путем; получение рабочих характеристик методом непосредственной нагрузки.

3.1. Основные положения

Асинхронные электрические машины – это машины переменного тока, в основе действия которых лежит использование явления вращения магнитного поля.

Трехфазная обмотка статора асинхронной машины создает магнитное поле, имеющее частоту вращения

где f1 – частота питающей сети; р – число пар полюсов машины.

Ротор асинхронной машины вращается с частотой n2 несинхронно по отношению к магнитному полю. Электромагнитное силовое взаимодействие полей статора и ротора обусловлено разностью частот вращения (n1–n2) и характеризуется скольжением

Частота f2 ЭДС Е2, наводимой в обмотке ротора, не является постоянной и зависит от частоты вращения ротора n2, то есть определяется скольжением

В зависимости от величины и знака скольжения возможны три режима работы асинхронной машины:

1) режим двигателя при 0 1.

Асинхронные машины чаще всего используются в качестве двигателя. Важнейшей характеристикой асинхронной машины является зависимость ее электромагнитного момента от скольжения М = f(s) при U1ном = const и f1ном = const. Часть этой характеристики при скольжении s0 j 1 = f(P2 ), M2 = f(P2 ), s = f(P2 ), h = f(P2 ) при U1ном= const, f1ном = const,

где P1 и P2 – потребляемая и полезная мощность двигателя; I1 – ток фазы статора; cos j 1 – коэффициент мощности; M2 – вращающий момент (момент на валу); h = P2 / P1 – КПД асинхронного двигателя.

3.2. Описание лабораторной установки

Принципиальная электрическая схема лабораторной установки для исследования авиационного трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором представлена на рис 3.1.

Рис. 3.1. Принципиальная электрическая схема лабораторной установки

Установка состоит из испытуемого двигателя М, на валу которого находятся датчик частоты вращения (тахогенератор) BR и электромагнитный тормоз Y, предназначенный для создания момента нагрузки. Напряжение, подаваемое на обмотку статора асинхронного двигателя, регулируется с помощью трехфазного автотрансформатора Т. Момент нагрузки может плавно изменяться с помощью реостата Rт. Кроме того, в состав лабораторной установки входит комплект контрольно-измерительных приборов РА1, РА2, РА3, PW1, PW2, PV1, PV2.

С целью ограничения пусковых токов пуск асинхронного двигателя М производится при пониженном питающем напряжении. С помощью переключателя Q2 обмотка статора двигателя при пуске соединяется звездой, а после достижения установившегося режима производится переключение ее в рабочее положение – в треугольник.

Читать еще:  Где можно поставить двигатель с иномарки на волгу

3.3. Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с лабораторной установкой, записать номинальные данные исследуемого двигателя.

2. Определить активное сопротивление фаз обмотки статора.

Омическое сопротивление r10 определяется методом амперметра и вольтметра при включении обмоток в цепь постоянного тока. Для вычисления активного сопротивления используется соотношение r1а= 1,1 × r10, с помощью которого учитывается увеличение потерь за счет вихревых токов в проводниках обмотки.

Активное сопротивление обмоток статора должно быть приведено к рабочей температуре по формуле

где t – рабочая температура;

t0 – температура окружающей среды;

a = 0, 0038 °С–1– температурный коэффициент меди.

Примечание1. В дальнейших вычислениях используется значение сопротивления обмотки статора .

3. Провести опыт холостого хода.

Выключатель Q3 должен быть разомкнут. С помощью автотрансформатора Т установить напряжение на зажимах двигателя U10 = 1,1 × U1ном, затем, понижая его ступенями U10 = (1; 0,9; 0,8; 0,7) × U1ном, снять характеристики холостого хода –зависимости Р0 = ¦ (U10 ), I0 = ¦ (U10 ), cos j 0 = ¦ (U10 ) при f1 = const.

Результаты измерений и вычислений занести в табл. 3.1. Вычисления производить по приведенным ниже расчетным соотношениям.

Устройство трехфазных и однофазных асинхронных двигателей

Без электрических двигателей совершенно нереально представить себе функционирование современной жизни. Наиболее популярным и востребованным является асинхронный трёхфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором в виду его простой и надёжной конструкции, которая обеспечивает отличные механические характеристики. Главным назначением асинхронных двигателей является преобразование переменного электрического тока в механическую энергию.

Внутреннее устройство электромотора и его принцип работы вызывает резонный интерес, как в познавательном плане, так и с практической точки зрения — знание конструктивных особенностей асинхронного двигателя, влияющих на его параметры, поможет при выборе электродвигателя, его эксплуатации и обслуживании. Подробнее о теории работы асинхронного двигателя я объясняю и описываю в статье Принцип работы асинхронного электрического двигателя

Назначение основных частей трехфазных асиннхронных двигателей

В любом двигателе есть две основные составляющие – неподвижный статор, закрепляемый на станине, и вращающийся ротор, через вал которого осуществляется передача механической энергии.

В отношении электродвигателей и трансформаторов катушки с проводом принято называть обмотками из-за технологических процессов при их создании. Магнитопровод статора (сердечника), в котором укладываются обмотки, помещается в защитный металлический кожух, служащий также теплоотводом с ребристой поверхностью.

Ротор нигде не соприкасается со статором и вращается на подшипниках, закрепляемых на торцевых крышках, или отдельно на станине. Торцевые крышки крепятся к кожуху при помощи болтов. Механическая энергия снимается с вала в передней части двигателя при помощи шкива, шестерни или муфты.

На вал ротора с тыльной стороны мотора крепится защищённый кожухом вентилятор для обдува ребристого корпуса, на котором находится клеммник подключения вводного кабеля, питающего электромотор.

Виды асинхронных электродвигателей

Узнав кратко, из чего состоит большинство электродвигателей, можно перейти к рассмотрению асинхронных двигателей. Описание электромагнитных взаимодействий, происходящих в асинхронном двигателе, не входит в рамки данной статьи, но коротко можно сказать, что в статоре создаётся вращающееся магнитное поле, взаимодействующее с полем ротора.

Асинхронный – означает, что вал ротора не вращается синхронно с вращающимся магнитным полем статора. Широко используются две разновидности данного типа трехфазных электромоторов, которые имеют такие официальные названия:

  • асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором;
  • асинхронный двигатель с фазным ротором.

Конструкции статора данных типов электродвигателей являются идентичными, а различия заключаются в конструктивном исполнении ротора.

Устройство статора асинхронных двигателей

Для недопущения образования вихревых токов, возникающих при переменном электромагнитном поле, магнитопровод статора набирают из одинаковых колец специальной электротехнической стали методом шихтовки (от немецкого Schicht — набор). В кольцах с внутренней стороны на специальном оборудовании выбивают пазы сложной формы.

При укладке колец в пакет статора добиваются полного совпадения данных пазов, предназначенных для укладки обмоток.

Набор сложенных пластинчатых колец фиксируют при помощи специальных скоб и запрессовывают в защитный кожух двигателя, который также несёт механические нагрузки и служит для охлаждения. Обмотки статора мотают на специальном станке в виде рамок, укладываемых в определённые пазы статорного магнитопровода.

Перед укладкой обмотки паз изолируют при помощи диэлектрической прокладки.

Рабочие осторожно помещают рамки обмоток в пазы, не допуская повреждения эмалированной изоляции проводов.

В зависимости от конструктивных особенностей статора, в один паз может быть помещено несколько рамок – в этом случае их также изолируют друг от друга диэлектрическими прокладками

Читать еще:  2 jz двигатель турбо что из себя представляет

Уложенные обмотки в каждом пазу фиксируют при помощи специальной вставки в форме продолговатого клина из стекловолокна.

Соединения обмоток статора

Каждую уложенную в пазы обмотку проверяют на обрыв, пробой и межвитковое замыкание. После этого выводы рамок соединяют в фазные обмотки, в зависимости требуемого от количества пар полюсов.

Асинхронные электродвигатели с одной парой полюсов вращающегося магнитного поля имеют максимально возможные для частоты 50 Гц обороты идеального холостого хода – 3000 в минуту.

При помощи параллельных и последовательных подключений рамок обмоток определённым способом создают дополнительные полюсы вращающегося электромагнитного поля для уменьшения оборотов вала ротора. Все электрические соединения проводов обмоток выполняют при помощи сварки, реже – пайки.

Таким способом формируют фазные обмотки, геометрические оси которых располагаются под углом 120º. Выводы от фазных обмоток выводят в коробку подключения. По другому данный клеммник называется блоком распределения начал обмоток (БРНО). Петли обмоток, выходящие из пазов магнитопровода статора, называют лобовыми обмоточными частями.

Провода обмоток в лобовой части обматывают бандажными лентами для механической фиксации.

После выполнения всех работ, статор погружают в лак, который высыхая, придает конструкции электрическую и дополнительную механическую прочность.

Устройство короткозамкнутого ротора

Короткозамкнутый ротор также состоит их шихтованных колец, в которых по внешней окружности пробивают пазы для укладки короткозамкнутых витков, которые делают из меди (для мощных двигателей более 50 кВт) и алюминия.

С торцов ротора данные витки замыкаются накоротко при помощи колец (медных или алюминиевых).

Визуально обмотка короткозамкнутого ротора без магнитопровода похожа на беличье колесо.

В данных витках благодаря трансформации индуцируется ток, возбуждающий электромагнитное поле ротора, взаимодействующее с вращающимся полем статора. Для упрощения процесса изготовления витков сложной формы используют заливку расплавленного алюминия в пазы ротора.

От формы поперечного сечения короткозамкнутых витков ротора зависит такая механическая характеристика асинхронного двигателя как начальный вращательный момент запуска, увеличения которого добиваются путём добавления дополнительных пусковых витков.

Используя особенности распределения силовых линий электромагнитного поля, добиваются больших токов в пусковых обмотках ротора при запуске двигателя, которые уменьшаются при наборе оборотов. Вал ротора запрессовывается в магнитопровод по его оси. Замыкающие кольца часто имеют лопатки, которые выполняют функцию внутреннего вентилятора, обеспечивающего циркуляцию воздуха внутри электромотора.

Из-за того, что роторная электрическая цепь не контактирует с внешними цепями, не требуется контактных узлов, что делает асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором наиболее износоустойчивым по сравнению с другими типами электродвигателей.

Устройство фазного ротора

В пазах фазного ротора укладываются фазные обмотки, соединённые звездой, и подключённые к контактным кольцам, через которые осуществляется включение в регулирующую внешнюю цепь.

Асинхронный двигатель с фазным ротором, благодаря добавлению обмоток, в зависимости от внешней регулирующей цепи может использоваться:

  • Для плавного запуска электродвигателя и уменьшения пусковых токов при помощи реостатов, подключённых к контактным кольцам. По мере запуска двигателя сопротивление реостатов уменьшается одновременно для всех фаз ротора. При наборе оборотов реостаты отключаются и кольца замыкаются.
  • Для поддержания постоянных оборотов двигателя при включении в цепи фазных обмоток ротора дросселей, реактивное сопротивление которых увеличивается с увеличением оборотов, что уменьшает магнитное поле ротора и вращательный момент;
  • Для увеличения пускового момента на фазные обмотки подают постоянное или переменное напряжение в противофазе статору.

Характерные поломки асинхронных двигателей

От точности выполнения ротора и статора зависит воздушный магнитный зазор, увеличение которого негативно влияет на производительность и коэффициент полезного действия электродвигателя. Поэтому, стараются данный зазор максимально уменьшить.

Для предотвращения вибраций и биений ротора, его тщательно центрируют перед помещением в статор. Износ подшипников, и в частности, выход из строя сепаратора шарикоподшипников, приводит к перекосу ротора и его трению об магнитопровод статора.

Как правило, после замены подшипников данные повреждения не имеют значительного влияния на работоспособность мотора, но увеличится вибрация из-за разбалансировки ротора.

Обмотки статора наиболее часто подвержены межвитковому замыканию, которое происходит из-за повреждения эмалевой изоляции проводов из-за перегрева. Можно самостоятельно прозвонить обмотки и даже выявить место пробоя между витками, но перемотать обмотки в кустарных условиях не представляется возможным, и при такой поломке двигатель нужно отдавать на перемотку.

Однофазный асинхронный двигатель

В однофазном двигателе используется две обмотки. Одна рабочая, другая стартова. Стартовая нужна для того, чтобы придать первоначальное вращение ротора, затем она отключается. Более подробно принцип работы такого двигателя, смотрите в видео ниже

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector