Правила безопасности при выполнении лабораторной работы

Вначале лабораторного занятия студенты должны пройти инструктаж по технике безопасности, который оформляется в специальном журнале за личными подписями студентов. Невыполнение правил безопасности может привести к поражению электрическим током и повреждению дорогостоящего оборудования.

Основные правила безопасности при выполнении лабораторной работы:

- студенты обязаны бережно обращаться с оборудование и измерительными приборами, и несут ответственность за их порчу или вывод из строя приборов и оборудования по их вине;

- к сборке схемы студенты приступают только после того, как все вопросы, связанные с применяемой аппаратурой и источниками питания, выяснены;

- включать собранную схему студенты могут только после проверки и разрешения преподавателя или лаборанта;

- о всех неисправностях схемы и приборов студенты обязаны немедленно сообщить преподавателю;

- при перемещении движков студенты должны касаться только изолированной рукоятки;

- студенты обязаны во время выполнения лабораторной работы соблюдать тишину, не покидать рабочего места без разрешения преподавателя;

- студентам запрещается подходить к другим установкам и делать на них какие либо включения и переключения;

- студентам запрещается касаться движущихся частей установок;

- студентам запрещается пользоваться приборами и оборудованием, не подлежащим применению к выполняемой работе;

- ответственность за соблюдением настоящих правил возлагается на студентов, работающих в лаборатории, а контроль за их соблюдением ведется руководителем лабораторных работ.
6 Рекомендации по выполнению лабораторной работы

6.1 Требования по выполнению лабораторной работы

Прежде чем приступить к выполнению лабораторной работы студент должен изучить содержание работы и порядок её выполнения, а так же пройти инструктаж по технике безопасности.

В процессе выполнения лабораторной работы студент производит записи на черновом бланке, который проверяется и подписывается преподавателем. Расчёты следует производить с точностью до двух, а в необходимых случаях до трёх, цифр после запятой.

После выполнения лабораторной работы студент должен представить отчёт о проделанной работе.

Отчёт о выполненной работе следует выполнять согласно принятым требованиям к оформлению текстовых документов в учебном заведении, и который должен содержать:

- тему и цель работы;

- таблицу с техническими и экспериментальными данными;

- экспериментальную схему;

- расчёты с формулами и необходимыми пояснениями;

- выводы о проделанной работе.

Отчёт сдаётся преподавателю в указанные им срок и защищается индивидуально каждым студентом в процессе собеседования с преподавателем.

Зачёт по лабораторной работе студент получает, если:

- расчёты выполнены правильно и в полном объёме;

- студент может пояснить выполнение любого этапа работы;

- отчёт выполнен в соответствии с требованиями к оформлению текстовых документов в учебном заведении;

- студент отвечает на контрольные вопросы на удовлетворительно и выше.

К выполнению следующей лабораторной работы студент может приступить только после предоставления отчёта по предыдущей работе.

Зачёт по лабораторным работам студент получает при условии выполнения всех предусмотренных программой лабораторных работ после сдачи отчёта по работам и зачётами по каждой из них.

6.2 Краткие теоретические сведения

Асинхронный двигатель состоит из двух основных частей:

а) неподвижного статора;

б) вращающегося ротора.

Сердечник статора и ротора, разделенные небольшим воздушным зазором (0, 3¸ 1, 0 мм), составляют магнитную цепь машины. Для уменьшения потерь на вихревые токи сердечники статора и ротора набираются из тонких листов электротехнической стали, изолированных друг от друга слоем лака.

В пазы, расположенные на внутренней поверхности статора, укладывается трехфазная обмотка из изолированного медного провода. Обмотка соединяется по схеме “звезда” или “треугольник”.

При питании обмотки статора трехфазным переменным током создается вращающееся с синхронной частотой магнитное поле.

. (1)

При стандартной частоте f₁ = 50 Гц синхронная частота n₁ может принимать следующие значения:

3000 об/мин (если р = 1);

1500 об/мин (если р = 2);

1000 об/мин (если р = 3) и т.д.

. Отношение разности скоростей n₁ и n₂ к синхронной скорости n₁ называется скольжением:

.%

((2)

Коротко замкнутая обмотка ротора выполняется из медных стержней, запрессованных в пазы ротора. По торцам стержни соединены с кольцами из того же материала. В целом обмотка образует металлическую клетку, напоминающую “беличье колесо”.

Обмотка двигателей мощность до 100 кВт выполняется из алюминия путем заливки под давлением в пазы ротора.

Одновременно со стержнями ротора отливаются боковые кольца и крыльчатка вентилятора.

Обмотка фазного ротора выполняется по типу трехфазной обмотки статора из изолированного медного провода и соединяется, как правило, в “звезду”.

Три свободных конца обмотки подключаются к трем латунным контактным кольцам, насаженным на вал двигателя. С помощью неподвижных щеток, наложенных на контактные кольца, в цепь ротора можно включить пусковой или регулировочный реостат.

Скольжение S_H, соответствующее номинальной нагрузке двигателя, составляет 0, 02¸ 0, 08 или 2¸ 8 %.

Момент, развиваемый двигателем, определяется следующим выражением:

,

((3)

где С - постоянный коэффициент, зависящий от конструкции

двигателя;

y₂ – угол фозного сдвига между ЭДС Е₂ и током ротора i₂.

Магнитный поток Ф_m пропорционален напряжению сети U₁ и при различных режимах работы двигателя практические не изменяется. Следовательно, величина момента определяется только активной составляющей тока ротора . Ток ротора I₂ и зависят от скольжения двигателя:

,	((4)
,	((5)

где r₂ - активное сопротивление обмотки ротора;

x_2S - индуктивное сопротивление обмотки движущегося ротора

при частоте тока и эдс f_2S).

С уменьшением скольжения S от 1 (пусковой режим) до 0 (идеальный холостой ход) ток ротора уменьшается, а увеличивается, поэтому зависимость момента от скольжения имеет сложную форму. Зависимость момента от скольжения называется механической характеристикой, представленной в соответствии с рисунком 1.

Рисунок 1 - Характеристика момент-скольжение

На практике чаще используют другой вид механической характеристики, которая представлена на рисунке 2: зависимость скорости вращения двигателя от момента на валу. Пересчет механической характеристики из одного вида в другой производится на основании выражения n₂ = n₁(1 - S).

Участок “ав” определяет зону устойчивой работы двигателя. На любой точке этого участка двигатель может работать с установившейся скоростью.

На неустойчивой части “вг” механической характеристики может происходить только разгон или остановка двигателя. Отношение максимального момента к номинальному называется перегрузочной способностью двигателя l_m (лямбда-м):

.

((6)

Обычно l_m = 1, 8¸ 2, 8.

Рисунок 2 - Механическая характеристика

Эксплуатационные свойства асинхронного двигателя определяются его рабочими характеристиками. Рабочими характеристиками называют зависимости скорости n, тока статора I₁, момента М, потребляемой мощности Р₁, коэффициента полезного действия h%, коэффициента мощности и скольжения S от полезной мощности Р₂ на валу двигателя.

Пуск двигателя. Наиболее простым и распространенным способом пуска асинхронных двигателей является прямое включение в сеть. Однако такое включение сопровождается значительным броском тока, превышающим в 4-7 раз номинальный тока двигателя. Изменение направления вращения ротора (реверс) асинхронного двигателя осуществляется сменой порядка следования фаз. Для этого необходимо поменять местами два любых провода на зажимах статорной обмотки.

Достоинства асинхронных двигателей:

Ø простота устройства и низкая стоимость;

Ø простота эксплуатации, отсутствие трущихся токоведущих частей;

Ø жесткость рабочего участка механической характеристики;

Ø прямой пуск двигателей малой и средней мощности.

Недостатки:

Þ сложность регулирования частоты вращения;

Þ малый пусковой момент;

Þ чувствительность к колебаниям напряжения в сети;

Þ низкий коэффициент мощности, при малых нагрузках двигателя.

6.3 Описание лабораторной установки

Экспериментальная схема представлена в соответствии с рисунком 1.

Рисунок 1 - Экспериментальная схема

6.4 Порядок выполнения лабораторной работы

Нагрузкой ГПТ служат сопротивления модуля МДС2.

Питание обмотки возбуждения двигателя постоянного тока (ДПТ) осуществляется от регулируемого источника постоянного тока модуля ЛАТР.

Якорная цепь машины постоянного тока подключается на сопротивление.

Для измерения тока, частоты выходного напряжения статора, мощности двигателя используется модуль МИМ.

Для измерения тока якоря I_Я, напряжения якоря U_Я и частоты вращения n используется компьютер. Для этого выходы ДТ, ДН и ПЧН модуля СМ подключаются к входам А1, А2 и А3 соответственно модуля МВВ.

При работе с измерительным модулем ДТ заменяется амперметром, ДН вольтметром.

Значение частоты вращения n агрегата также можно наблюдать на индикаторе СМ.

Опыт проводится в следующей последовательности:

–включить автоматы QF1 и QF2 модулей МПС и МП – переключатель SA1 МДС1 установить из положения «¥» в положение «0», напряжение принимает значение, равное номинальному, запускается асинхронный двигатель;

–переключатель SA1 модуля ЛАТР перевести в верхнее положение;

–ручкой автотрансформатора установить номинальное напряжение обмотки возбуждения U_ОВ = U_Н = 200В, произвести первое измерение;

–переключателем SA1 МДС2 уменьшать сопротивление, пока ток якоря ГПТ не достигнет номинального значения I_НАГР= I_Я≈ I_ЯН. (I_ЯН. = 1, 3А). Выше этого значения двигатель не нагружать! (SA1 в «0» не выводить!).

Опытные данные, как со стороны асинхронного двигателя, так и со стороны генератора, занести в таблицы.

Технические и экспериментальные данные со стороны асинхронного двигателя представлены в таблице 1.

Таблица 2 - Технические и экспериментальные данные со стороны ГПТ

6.5 Расчетные данные со стороныасинхронного двигателя

скольжение двигателя

Р₁ = 3 Р _ф мощность, потребляемая из сети, Вт

М_ЭМ = . Электромагнитный момент асинхронного двигателя, Н· м

P₂ = C_E´ n₂´ M полезная мощность двигателя;

коэффициент полезного действия

C_E = 0.005 конструктивный коэффициент

n₁ = 1500 об / мин синхронная скорость вращения поля.

сosφ ₁ = . Коэффициент мощности (расчетный)

m = 3 число фаз

Расчетные данные со стороны машины постоянного тока:

Электромагнитный момент ГПТ, Н· м

М_ЭМ.ГПТ = С_МI_Я,

где С_М = 1, 2 – принимается из тарировочной кривой, С_М = f(ω) (Приложение В).

Момент холостого хода ГПТ, Н∙ м

М₀ = С_МI_Я0,

где I_Я0 – ток холостого хода, принимается 0, 2 А по паспортным данным ГПТ

Полный момент на валу ГПТ, Н· м

М_2ГПТ = М_ЭМ.ГПТ + М₀.

Полезная мощность на валу ГПТ, Вт

Р₂ = М_2гптω.

В отчете постройте зависимости: M = f (S),
I, M = f (P₂), n₂ h = f (P₂)

Контрольные вопросы

1) Как устроен асинхронный двигатель?

2) Каково назначение элементов конструкции двигателя?

3) Какие используются схемы соединения обмоток статора?

4) Как маркируются выводы обмотки статора?

5) Что необходимо для работы асинхронного двигателя?

6) Объясните принцип действия асинхронного двигателя?

7) Что такое скольжение и что оно характеризует?

8) Почему ротор асинхронного двигателя не может догнать поле?

9) Как обеспечить реверс асинхронного двигателя?

10) Каковы правила включения асинхронного двигателя?

11) От каких величин зависит электромагнитный момент двигателя?

12) Какие потери возникают при работе двигателя?

13) Как определяется К.П.Д.?

14) От чего зависит коэффициент мощности асинхронного двигателя и как его определить?

15) Какой вид имеют рабочие и механическая характеристики асинхронного двигателя?

16) Покажите на характеристике точки пуска, холостого хода и номинальной работы.

17) Чем характеризуется способность двигателя к перегрузкам?

18) Почему скольжение при максимальном моменте называется критическим?

19) Чем объяснить бросок пускового тока?