Лабораторна робота № 4

ВСТУП

ЗАГАЛЬНІ ВКАЗІВКИ.

До роботи в лабораторії допускаються студенти, які володіють необхідним мінімумом теоретичних знань з електроприводу та курсу електротехніки. Лабораторні роботи виконуються для групи студентів в кількості до 15 осіб.

Кожен студент повинен ознайомитись з метою лабораторної роботи, вивчити за навчальними посібниками теорію і підготувати до початку занять протокол проведення лабораторно роботи відповідно до методичних вказівок. Студенти, які успішно пройшли контроль знань, прослуховують інструктаж з правил техніки безпеки і приступають до виконання робіт.

Зібрання схеми здійснюється за допомогою спеціальних монтажних провідників з наконечниками. Вмикати лабораторну установку можна тільки з дозволу викладача після детальної перевірки лаборантом правильності виконаних електричних з”єднань.

Після проведення досліджень і запису отриманих результатів виконуються необхідні розрахунки, заповнюються відповідні таблиці протоколу отриманими даними, протокол виконання лабораторної роботи показується викладачеві. Студенти, які не засвоїли теоретичний матеріал, а також не представили звіт з попередньої роботи, до виконання лабораторної роботи не допускаються. У звіті протоколу лабораторної роботи обов’язково повинні бути наведені висновки по виконаній лабораторній роботі.

Після оформлення звітів студенти здають їх викладачеві. Під час захисту вони повинні показати знання основних теоретичних положень, пов’язаних з виконаними роботами, вміння розуміти схеми лабораторних установок та всі виконані ними досліди і розрахунки.

Для самоконтролю під час підготовки до лабораторної роботи та її захисту в кінці кожної роботи наведені питання для самоперевірки.

КОРОТКА ІНСТРУКЦІЯ З ТЕХНІКИ БЕЗПЕКИ

Для уникнення нещасних випадків під час роботи в лабораторії слід дотримуватись наступних основних положень і правил техніки безпеки:

1. До початку роботи всі студенти повинні досконало вивчити схему з’єднання, засвоїти розміщення елементів електрообладнання звернувши особливу увагу на положення вимикачів з боку мережі живлення.

2. Збирання схеми та її переключення повинні проводитись при вимкнених вимикачах з боку мережі живлення.

3. Перед введенням в дію лабораторної установки слід обов’язково провести її огляд і впевнитись у відсутності сторонніх предметів. Стосовно деталей, що обертаються, необхідно перевірити надійність захисних конструкцій.

4. Вмикати лабораторну установку повинен лаборант після перевірки, чи немає небезпеки доторкання до струмопровідних елементів схеми і попередження всіх працюючих на установці.

5. Студентам не дозволяється змінювати самостійно конструктивні елементи установок: з'єднувальні провідники, вимикачі, реле і т. ін.

6. Категорично забороняється спиратись на лабораторний стенд та елементи схеми, переступати через частини обладнання, що обертаються.

7. Заміна запобіжників проводиться викладачем чи лаборантом після того, як на робочому щиті будуть вимкнені всі вимикачі.

8. Дозволяється розбирати схему тільки при знятій напрузі та вимкнених автоматичних вимикачах.

9. Категорично забороняється увімкнення стенда під напругу без перевірки схеми з’єднань викладачем.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4

ТЕМА: ДОСЛІДЖЕННЯ ТРИФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГУНА З|із| КОРОТКОЗАМКНЕНИМ РОТОРОМ

До роботи допускаються студенти, які пройшли інструктаж з техніки безпеки, перевірку знань і вимог охорони праці та техніки безпеки.

1. МЕТА РОБОТИ:

Дослідити електричні і|та| механічні властивості трифазного асинхронного двигуна з|із| короткозамкненим ротором.

2. ОСНОВНІ ВІДОМОСТІ ПО ТЕМІ|настанови|

2.1. Основні теоретичні залежності.

Через простоту конструкції, низьку вартість і|та| високу надійність, асинхронні двигуни з|із| короткозамкненим ротором є наймасовішими електродвигунами. Принцип дії асинхронних машин заснований на створенні почерговим наведенням струму у обмотках статора обертального магнітного поля, синхронна частота обертання n _c якого визначається за формулою:

(1)

де, - частота струму в мережі =50 Гц (в США і деяких інших країнах );

- число пар полюсів обмотки статора ( =1,2,3,4.. k).

З формули 1 маємо ряд можливих синхронних частот обертання магнітного поля статора:

=3000, 1500,1000, 750, 600, 500...хв^-1

Обертальне магнітне поле статора взаємодіє з обмоткою ротора і в результаті викликає струм в роторі. Останній створює вторинне магнітне поле ротора, яке в результаті взаємодії з полем статора примушує ротор обертатись. При цьому частота обертання ротора асинхронного двигуна менше частоти обертання магнітного поля машини на величину швидкості ковзання :

(1)

Звідки маємо можливість визначити номінальну частоту обертання ротора двигуна

(2)

Необхідно зауважити, обертальний момент, що примушує ротор двигуна обертатись виникає за умови перетину магнітними силовими лініями статора обмотки ротора, звідси стає зрозумілим, що ротор буде завжди відставати від магнітного поля статора і ступінь відставання визначається величиною навантаження двигуна (гальмівного моменту на валу ротора).

Асинхронний двигун є симетричним навантаженням трифазної мережі|сіті| і|та| загальну|спільну| активну споживану потужність можна визначити, знаючи споживану потужність в одній із фаз:

(3)

Механічна потужність на валу двигуна (швидкохідному валу редуктора)

(4)

де, - обертальний момент двигуна;

- кутова швидкість валу двигуна,

Тоді маємо можливість визначити ккд двигуна:

(5)

У лабораторній установці|настанові| в якості механічного навантаження двигуна використовується колодкове гальмо, що встановлене на тихохідному валу редуктора і створює гальмівний момент . Тоді потужність на тихохідному валу редуктора, що розсіюється на гальмі:

(6)

Враховуючи, що кутова швидкість гальмівного шківа (тихохідного валу редуктора) визначаємо ккд редуктора:

(7)

2.2. КОНСТРУКЦІЯ І ПРИНЦИП ДІЇ ЛАБОРАТОРНОЇ УСТАНОВКИ

Лабораторна установка ТММ-39К, (рис.4.1) складається зі збалансованого електродвигуна 1, черв'ячного редуктора 2, пружної втулково-пальцевої муфти 3, яка сполучає вали електродвигуна і черв'ячного редуктора, і гальмівного пристрою 4, змонтованих на загальній рамі 7.

Електродвигун АО31 – 4, n _с =1500 хв^-1, потужність Р =0,6 кВт
.

Вал ротора електродвигуна може обертатися в підшипниках кочення 5, встановлених у статорі, корпус якого, у свою чергу, може обертатися в підшипниках кочення 6, встановлених на рамі установки 7. Якщо знехтувати опором руху в підшипниках кочення, як ротор, так і статор можуть обертатися в результаті електромагнітної взаємодії в протилежних напрямах залежно від моменту опору обертанню, прикладеному до кожного з них.

Обертанню статора перешкоджає динамометричний пристрій 8 (рис. 4.1, в), в пружну пластину якого упирається штифт, закріплений на задній плиті статора електродвигуна. Так, якщо до веденого валу редуктора прикладений момент опору Т ₂, викликаний гальмівним пристроєм 4, то по величині деформації пружної пластини можна судити про величину реактивного моменту М ₁, що відповідає обертальному моменту електродвигуна. Для вимірювання величини реактивного моменту на пружній пластині наклеєні тензометричні датчики, які з'єднані в схему напівмосту і під’єднані до тензопідсилювача.

Гальмівний пристрій 4 призначено для створення моменту опору обертанню М ₂ на вихідному (тихохідному) валу редуктора. Пристрій імітує робоче навантаження.

При пуску електродвигуна обертання ротора передається через муфту і черв'ячну передачу гальмівному шківу 11. Між шківом і гальмівними колодками 12 в результаті зближення важелів гальмівного пристрою за допомогою гвинтового механізму 13 виникають сили тертя, що створюють момент сил опору М ₂. Цей момент через призму 14, встановлену на важелі гальмівного пристрою, передається на динамометричну пластину 15. По величині деформації пластини (в межах пружних деформацій відповідних закону Гука) і, знаючи її тарувальну характеристику, можна судити про величину обертального моменту М ₂, на вихідному валу редуктора.

2.3. складання вимірювальної схеми запису і реєстрації сигналів датчиків.

Застосовуємо схему наведену на рис.4.8. Тензометричні датчики моменту двигуна ДМД та гальмівного моменту ДГМ, що з’єднані в схему напівмосту екранованим кабелем під’єднують до входу тензопідсилювача ТП в якості якого використовується чотириканальний підсилювач ТММ-48. Виходи відповідних аналогових підсилених сигналів датчиків під’єднують до аналогових входів АЦП в якості якого використовується пристрій Е-14-140. Датчик кутової координати валу двигуна індуктивного типу під’єднують до АЦП безпосередньо. Так само безпосередньо до АЦП під’єднують вихід фільтра сигналу споживаного двигуном струму. Екрани кабелів та тензопідсилювач мусять бути заземлені.

Оцифровані сигнали датчиків по USB-кабелю подаються на вхід персонального комп’ютера.