ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ

КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ

НАВЧАЛЬНО-НАУКОВИЙ ТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ

ФАКУЛЬТЕТ ЕНЕРГЕТИКИ І АВТОМАТИКИ

КАФЕДРА ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИН І ЕКСПЛУАТАЦІЇ ЕЛЕКТРООБЛАДНАННЯ

 

ЕЛЕКТРОТЕХНІКА І ЕЛЕКТРОНІКА

 

Методичні вказівки щодо виконання лабораторних робіт з дисциплін: “Електротехніка і електрообладнання” для студентів спеціальності

6.100102 „Процеси, машини та обладнання агропромислового комплексу”;

6.050502 „Інженерна механіка”; 6.070101 „Транспортні технології (за видами транспорту)”; 6.090102 „Харчові технології та інженерія” 6.051801 " Деревооброблювальні технології ”;

 

 

(2 модуль)

 

Студента групи ПМО-091

 

Жученка Василя

 

 

КИЇВ – 2012

 


Лабораторна робота № 1

 

ВИВЧЕННЯ БУДОВИ І ДОСЛІДЖЕННЯ ТРИФАЗНОГО СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

МЕТА РОБОТИ

 

1.1. Ознайомитись з призначенням, будовою та принципом роботи трифазного трансформатора.

1.2. Навчитися визначати правильність позначень виводів трансформатора.

1.3. Визначити відношення фазних та лінійних напруг первинної та вторинної обмоток трансформатора при різноманітних схемах з’єднання.

1.4. Зняти робочі характеристики трансформатора.

 

 

ПРОГРАМА РОБОТИ

1. Ознайомитись на робочому місці в лабораторiї з машинним aгpегатом, що складається з трифазного синхронного генератора i двигyна поcтiйного струму в ролі приводу. Зaписати в робочий зошит паспоpтнi дaнi трифазного синхронного генератора.

2. Скласти електричну схему для проведення дослiдiв.

3. Провести перший дослід, одержати доcлiднi дaнi i на їх основі побудувати зовнiшню характеристику синхронного генератора.

4. Провести дрyгий доcлiд, одержати доcлiднi данi i на їх основі побудувати регyлювальну харaктеристику синхронного генератора.

 

Прогpама позаурочної самостійної підготовки

1. На основі конспекту лекцiй i рекомендованої лiтератури вивчити будову i принцип дiї трифазного синхронного генератора.

2. Ознайомитись з методами пyску i регулювання чaстоти обертання вала приводу (електродвигуна постійного струму).

3. Уяснити поняття характеристик трифазноro синхронного генератора, методів їх лабораторногo дослiджeння i побудови.

4. Пiдгoтyвати робочий зошит, в якому має бути:

- назва, мета і програма роботи;

- електрична схема лабораторної yстановки (рис. 2.3), яка мiстить елементи електродвигyнa поcтiйноro струму, синхронного генератора, навантаження, регулюючі реостати і електровимірювальні прилади;

- таблицi 2.1 i 2.2 для внесення доcлiдних даних.

 

Aгальні методичні вказівки

Генератор (електромашинний генератор) - це електрична машина, призначена для перетворення механічної енергії в електричну. Трифазні генератори перетворюють механічну енергію обертального руху в електричну енергію трифазного змінного струму.

Синхронним називається такий трифазний генератор, у якого частота обертання ротора поcтiйна i дорівнює частотi обертання магнітного поля статора.

Трифазні синхронні генератори великої потужноcтi (300...1200 МВт) приводяться в дiю турбiнами теплових, гідравлічних, атомних i iнших електростанцій.

У сільськогосподарському виробництві такі ж за будовою, але значно меншої пoтyжноcтi (до 200 кВт) трифазні синхронні генератори використовують на пересувних i поcтiйних резервних електростанціях для забезпечення електроживлення споживачів при тимчасовому порушеннi центрaлiзованого елeктропостачання.

Трифазний синхронний генератор складається з нерухомої частини – статора, pyxoмої частини - ротора, підшипникових щитiв i може мати електромашинний збудник.

Статор складається з чавунної станини, закрiпленого в нiй стального осердя й обмоток осердя має форму пустотілого циліндра, який роблять з тонких (0.35...0.5 мм) кільце видних листків електротехнічної сталі. Oкpeмi листки ізолюють один від одного тонкою лакованою чи окисною плiвкою на поверxнi листа (для зменшення втрат енергії на нагрівання осердя вихровими стумами, зумовленими процесом перемaгнiчувaння осердя). Після повного складання осердя статора на його внутрiшнiй чacтині утворюються поздовжні нaпівзакриті пуcтoти - пази осердя статора. В ці пази вміщують обмотки статора у вигляді котушок прямокутної форми, навитих з мідного ізольованого дроту. Oкpeмi котушки з'єднують мiж собою у групи, кількість таких груп – три. В найпростішому випадку група може складатись з однієї котушки. Групи чи окремі котушки зсунуті в просторі осердя статора на рівні відстані, що в поперечному перерізі можна відобразити як зміщення на рівні відстані, що в поперечному перерізі можна відобразити як зміщення на рівні кути,. кожен кут - 120 або 2π/3 рaдiан. Котушки чи групи мають початки і кінці, якi позначають відповідно: С1 - С4 – перша, С2 – C5 – друга, С3 – С6 – третя котушка чи група. Окрема котушка чи група одержала назву фаза. Фази статора трифазного синхронного генератора найчастіше з'єднують у трифазну групу з'єднань – зірку.

Ротор синхронного генератора представляє собою тіло обертання, тобто має вал i потовщену частину кpyглy в перерiзi i за діаметром дещо меншу внутрішнього діаметра осердя статора. На потовщенiй частинi ротора утворюють полюси електромагнітів, на яких розмiщyють обмотки збудження. Полюсів може бути тiлъки парне число – 2,4,6 i т.д. Обмотки збудження з'єднyють поcлiдовно. а кiнцi приєднують до двох кілець, що роз розмiщуються на валу ротора. Кiлъця ізольовані вiд вала i одне від одного. На кільця накладають щітки з графіту. При обертaннi ротора щiтки ковзають по поверxнi кілець, зберiгaючи контакт. До щiток пpиєднують виводи джерела поcтiйногo струму, наприклад, збудника чи випрямляча. Ротор генератора обертається в пiдшипниках. якi закрiпленi в пiдшипникових щитах.

Збудником, якщо він входить до складу синхронноro генератора, є генератор поcтiйного струму, тобто перетворювач мехaнiчної в електричну енергiю поcтiйного струму. Пoтyжнiсть збудника складає 0.3...3% потужності синхронного генератора. Якiр збудника i його колектор розмiщyється на подовженнi вала ротора а станина приєднується нерухомо до статора.

Принцип дії синхронного генератора. Перший двигун приводить у дію ротор синхронного генератора. В обмотки рoтора від збудникачи iншого джерела поcтiйногo струму посилається струм збудження, який збуджує магнітне поле ротора. Обертаючись з такою ж чacтотою, як рoтор, силові лiнiї мaгнiтнoгo поля рoтора перетинaють нерухомі проводи обмоток cтaтopa i за законом електромагнітної індукції iндyкyють в обмотках електрорyшiйнy силу (ЕРС). На виводах обмоток статора синхронного генератора виникає напруга, що дорiвнює вeличинi ЕРС. Чacтота ЕРС залeжить вiд чacтоти обертання ротора i кiлькocті магнітних полюсiв.

f = p·n / 60

де: f -чаcrorа ЕРС синхронного генератора, Гц;

р -число пар магнiтних пoлюciв ротора;

n -чacтота обертання рoтора, oб/хв.

 

Якщо до виводiв статорних обмоток синхронного генератора приєднати зовнiшнє електричне коло, під дією ЕРС виникне змінний струм, у колі буде споживатись вироблена синхронним генератором електрична енергія.

Характеристиками генератора є змiни його електричних параметрів призміні зовнішніх умов. Найважливіші - це характеристика холостого ходу, коли навантаження відсутнє, а змінюється струм збудження ЕРС генератора, зовнішня характеристика, коли змінюється зовнішнє навантаження, а струм збудження залишається незмінним; регульована характеристика, коли змінюється і навантаження і струм збудження, але напруга на виводах залишається незмінною; характеристика короткого замикання, коли виводи обмоток статора заморочені, а змінюється струм збудження і струм в обмотках статора.

Для оволодіння методиками досліджень трифазного синхронного генератора передбачається експериментальне визначення двох характеристик – зовнішньої і регульованої.

Зовнішньою характеристикою синхронного генератора називається залежність напруги U на його виводах від струму навантаження І при незмінних величині струму збудження Ізб і частоті f ЕРС (що відповідає частоті n обертання ротора), тобто

U = f(І) при Ізб = const (n = const). (2.2)

Зовнішню характеристику визначають при струмі збудження, який забезпечує номінальну напругу на виводах генератора при відсутності зовнішнього навантаження.

Регульована характеристика трифазного синхронного генератора відображає таку зміну струму збудження Ізб при зміні зовнішнього навантаження (струму І) і незмінній частоті f ЕРС, щоб напруга залишалася сталою, тобто:

 

Ізб = f (І)приUн = const, f = const (n = const). (2.3)

 

Виходячи з вигляду зовнішньої характеристики, можна дійти висновку, що для збільшення напруги при зростанні сили струму навантаження необхідно збільшувати силу струму збудження. Це збільшення приведе до зростання магнітного потоку ротора (потоку збудження), а зростання потоку збудження приведе до збільшення ЕРС і напруги на виводах обмоток статора синхронного генератора.

Виходячи з відношення (2.1), можна зробити висновок: щоб змінити частоту ЕРС трифазного синхронного генератора, треба змінити частоту обертання валів первинного двигуна і ротора синхронного генератора.

Програма роботи

1. Ознайомитись на робочому мicцi з будовою i позначенням на виводах обмоток трифазногo трансформатора.

2. Скласти електричну схему доcлiджень трифазногo трансформатора при рiзному з'єднані його обмоток:

а) за схемою зiрка - зiрка (Y/Y);

б) за схемою трикyтник - зiрка (∆/Y);

в) за схемою трикутник - трикyтник (∆/∆);

г) за схемою зiрка - трикyтник (Y/∆).

Примiтка: за завданням викладача одна бригада складає двi схеми iз вказаних чотирьох.

3. Уяснити, які величини - лiнiйнi чи фазні – вимірюють електровимiрювальні прилади схеми.

4. Пiсля перевiрки схеми викладачем подати напругу на схему, записати показання електровимiрювальних прилaдiв у таблицю 3.2, виконати необхідні розрахунки.

5. Результати дослiдiв i розрахункiв показати викладачевi, при задовiльниx результатах розiбрати схему. оформити звiт.

 

Загальні методичні вказівки

У свiтовiй практиці для здешевлення одиницi електричної енергії (1 кВт*год) її виробляють на потужних електростанціях, які будують в екологічно обґрунтованих місцевостях. При цьому виникає необхідність передачі виробленої електроенергії на значні відстані до найрізноманітніших споживачів.

При передачi необxiдно якнайменше втратити енергії, тому вироблену на електростанціях синхронними генераторами електроенергію перетворюють у більш зручний для передачі вигляд: напругу значно підвищують, а силу струму зменшують. У місцях споживання (на підприємствах, у сільському господарстві, в побуті) виконують обернене перетворення електроенергії - напрyгy зменшують до зручної для споживачів, а силу струму збільшують. Перетворення електроенергії здійснюють трансформатори.

Трансформатором називають нерухомий електромагнітний апарат, призначений для перетворення електричної енергії змінного струму однієї напруги і сили струму в електричну енергію іншої напруги, і сили струму при незмінних частоті змінного струму і потужності.

Існуючі трансформатopи мають рiзне пpизначення i будову. Їх розділяють:

а) за кількістю фаз – однофазні і трифазні;

б)за кількістю обмоток на фазу - двохобмоткові i трьохобмотковi;

в) за типом осердя – стержньові (обмотка трансформатора охоплює стержень осердя) і броневі (стержень має складнішу форму i захищає обмотку з боків);

г) за призначенням – силові (для перетворення електроенергії при передачі і споживанні); вимірювальні (для розширення меж вимірювання електричних величин і безпеки вимірювань), спеціальні (зварювaльнi, роздільні, автотрансформатори);

д) за способом охолодження обмоток – з повітряним або масляним охолодженням.

Найпростіший однофазний трансформатор (рис. 3.1) складається із замкнутого осердя 1, набраного з окремих листів електротехнічної сталі товщиною 0,35 чи 0,55мм. Для зменшення втрат на вихровi струми при перемагнічуванні окремі листи осердя ізолюють один від іншого тонким папером, плiвкою лаку чи плiвкою окислу по поверхні. На бокових стержнях осердя розмiщують двi eлектрично не зв'язaнi мiж собою обмотки з мiдного чи алюмінієвого ізольованого дроту. Обмотку 2, яку приєднують до джерела електричної енергії змінного струму, називають первинною, а обмотку 3, до якої приєднують споживача (чи декілька споживачів) електричної енергії,- вторинною.

 
 

 

 


Рис. 3.1. Однофазний двох обмотковий трансформатор

 

 


 

 

Рис. 3.2 трифазний двох обмотковий три стержневий силовий трансформатор

 

В основу принципу дії всіх трансформаторів покладено явище (і закони) електромагнітної індукції. Коли по первинній обмотці протікає змінний струм, в осерді виникає змінний магнітний потік, який перетинає витки первинної і вторинної обмоток й індукує в первинній обмотці ЕРС самоіндукції Е1, а у вторинній – ЕРС взаємоіндукції Е2. При змінному потоці Ф, який періодично повторюється за величиною і часом, ЕРС у кожній обмотці залежить від числа витків. Чим більше число витків, тим вища ЕРС, тому що ЕРС одного витка однакова, тобто

Е1 = e·W1; Е2 = e·W2 (3.1)

де Е1, Е2 – ЕРС відповідно первинної і вторинної обмоток;

W1, W2 – число витків відповідно первинної і вторинної обмоток;

е – ЕРС одного витка.

Відношення ЕРС первинної обмотки Е1 до ЕРС вторинної обмотки Е2 називається коефіцієнтом трансформації k трансформатора

k = Е1 / Е2 (3.2)

З урахуванням рівнянь (3.1) можна також записати

k = W1 / W2 (3.3)

Числове значення коефіцієнта трансформації може бути визначене, як відношення числа витків первинної і вторинної обмоток.

У режимі роботи без навантаження, коли до вторинної обмотки споживачі не приєднані, а по первинній обмотці протікає дуже малий за значенням струм холостого ходу, можна вольтметром виміряти напруги U1 i U2, причому U1≈ Е1, U2≈ Е2.

Виходячи з цього, для коефіцієнта трансформації трансформатора можна записати:

k = Е1 / Е2 = W1 / W2 ≈ U1 / U2 (3.4)

Якщо первинна обмотка, трансформатора з числом виткiв W1 приєднується до джерела живлення з нaпpугою U1, а вторинна обмотка трансформатора має більшу кількість виткiв (W2 > W1), то напруга U2 буде вища i трансформатор називають підвищувальним. Для такого трансформатора k < 1. Якщо навпаки – W1 > W2, трансформатор називають понижувальним, для нього k > 1.

3 цього випливає, що однофазний двохоборотовий трансформатор має обмотку вищої напруги i обмотку нижчої напруги. Виводи обмотки вищої напруги позначають прописними (великими) буквами латинськоro алфавiту, наприклад: А - початок, Х – кінець; виводи обмоток нижчої напруги позначають строчними (малими) буквами латинського алфавіту, наприклад: а - початок, х - кінець.

Перeтворення енергії трифазного змінного струму здійснюють трифазні трансформатори, якi дещо вiдрiзняються будовою. Трифазні трансформатори мають три стержневий магнітопровід (рис. 3.2.), на кожному стержнi розмiщyють дві обмотки – нижчої 2 і вищої 3 напруг, які належать однiй фазi. Обмотка вищої напрyги (ВН) має бiльшу кількість витків провода відносно малого дiaмeтpа (перерiзу). а обмотка нижчої напруги (НН) - невелику кількість витків провода більшого діаметру (перерiзу). Процеси, якi відбуваються в кожнiй фaзi трифазного трансформатора, не відрізняються від процесів, які вiдбуваютьса в однофазному трансформаторi.

Позначенни початкiв i кiнцiв обмоток або фаз трифазного трансформатора, згiдно iснуючогo Державногo стандарту, наведені в таблиці 3.1.

Програма роботи

1. Ознайомитись на робочому місці з будовою трифазного асинхронногo електродвигуна з короткозамкненим ротором, позначеннями на виводах обмоток статора, паспортом електродвигyна.

2. Скласти електричну схему для вмикання електродвигyна в мережу з номінальною напругою 220 В при з'єднаннi обмоток статора елeктpодвигуна "зiркою" (рис.4.1). 3апуcтити двигун (після перевiрки схеми викладачем), зафiксувати i записати робочi струми i напрyги - лiнiйнi i фазнi - в таблицю 4.1. Перевiрити можливiстъ роботи i запуску електродвигyна при обривi oднiєї фази живлення. 3мiнити нaпрямок обepтaння ротора електродвигуна на протилежний.

3. Склаcти електричну схему для вмикання елeктpодвигyна в мережу з номiнальною нaпругою 127 В при з'єднанні обмоток статора електродвигyна "трикyтником" (рис.4.2). Повторити всі досліди п.2, зафiксувати i записати необxiднi дaнi в таблицю 4.1.

4. За вказiвкою викладача переписати паспорт одногo електродвигуна i на oснові паспортних даних визначити: частоту обертання мaгнiтнoгo поля статора, ковзання, повну, активну i реактивну потужноcтi, якi cпоживає електродвигун з мерeжi при номiналъному завантаженні (для обох схем з'єднань обмоток статора - "трикyтник" і "зірка"). 3'ясувати всі позначення в паспорті.

Агальнi методичні вказівки

У сiльськогосподарському виробництвi застосовується багато рiзних машин i aгpeгaтiв, якi приводяться в дію електричними двигунами.

Електрвчпий двигун - це електрична машина, яка перетворює електричну енергiю в мехaнiчну. 3 ycix рiзновидiв електродвигyнiв найширшого застосування в промисловостi, i в сiльському господарствi знайшов трифазний асинхронний електродвигун з короткозамкненим ротором. Близько 95% електродвигунiв - це асинхроннi електродвигуни з короткозамкненим ротором серiй А, А2, АО, АО2, 4А , 4АМ i АИР.

За будовою трифазний асинхронний електродвигун складається з нерухомого статора, рухомогo ротора i двох пiдшипникових щитiв з підшипниками кочення або ковзання в центрi щита.

Статор електродвигyна складaється з корпусу, осердя i трифазної обмотки. Корпус виготовляють з чавуну, стaлi або сплаву алюмінію.

Осердя статора набирається зi штампованих листiв електротехнічної сталi у виглядi кiлець. Листи стaлi мають товщину 0,35 чи 0,5 мм, поверхня покрита iзоляцiйним лаком чи окисною плiвкою для зменшення втрат енергії на вихровi струми при перемагнiчуваннi стaлi осердя. На внутрiшнiй поверхнi осердя завдяки формi кожного кiльця, утворюються поздовжнi пази, в які всипаютъ витки котушок прямокутно-овальної форми з мiднoгo, рiдше алюмiнiєвого дроту круглого перерiзу, iзольованогo по поверхнi емалевою iзоляцiєю.

вихровi струми при перемaгнічуванні стaлi осердя На внутpiшнiй поверxнi осердя завдяки формi кожного кiльця, yтворюються поздовжн.i пази, в якi всипають витки котушок прямокyтно-овaльної форми з мiдного, рiдше алюмiнiєвого дроту круглого перерiзу, iзолъованого по поверхнi емалевою iзоляцією. Розмiри i кiлькiстъ котушок, схема ix з'єднанъ обумовлюють характер мaгнiтного поля, кiлъкiстъ пар мaгнiтних полюсiв. статора. Так, наприклад якщо осердя статора має 36 пазiв (кiлъкiсrъ пазів трифазних двигyнiв завжди кратна 6), а котушка має форму i розмiри, що дозволяютъ зaйняти умовний перший паз,а протилежна сторона котушки займає дiаметралъно протилежний дев'ятнадцятий паз, iнша котушка займає вiдповiдно 2-й i 20-й пази i т.д, тобто одна катушка охоплює четверту частину осердя сердечника, то магнітне поле статора електродвигуна матиме чотири полюси і менше вдвічі швидкість або частоту обертання.

Kількість полюсів мaгнітного поля статора трифазного асинхронного електродвигyна визначaється як частка вiд дiлення кiлькоcтi всіх пазiв осердя статора на кiлъкiстъ пазiв, що охоплює одна котyшка. Коли всі котушки всипані в пази, початки і кінці котушок з'єднують таким чином, щоб утворилось три фази, однакові за кількістю котушок, але зміщених по внутрішній поверхні осердя статора на рівні відстані. Початки і кінці фаз позначають:

Фаза Початок Кінець
А С1 С4
В С2 С5
С С3 С6

Короткозамкнений ротор складається зi стального вала., що опирається на два пiдшипники, на частину мiж пiдшипниками насаджується осердя, набране, як i осердя статора з окремих лиcтiв електротеxнiчної стaлi у виглядi плоских дисків з отвором пiд вал по центру. На зовнiшнiй поверхнi осердя ротора пiсля складання утворюютъся пази, в які закладаютъ мiднi чи алюмiнiєвi стрижнi без iзоляцiї, які утворюють короткозамкнену обмотку ротора. На торцях осердя ротора стрижнi з'єднують мiж собою мiдними чи алюмiнiєвими кiльцями. Короткозамкнута обмотка ротора без осердя нагадує за констрyкцiєю клiтку. Трифазний електродвигyн з такою будовою ротора одержав назву асинхронного з короткозамкненим ротором.

Ротор електродвигуна може мати й iншу будову: в пази осердя ротора можна вкласти котушки, по формi подібні котушкам статора. Котушки з'єднуються так, щоб утворились три фази. Кінці фаз з'єднують в одну точку, а початки приєднують до трьох кiлець, якi розмiщуютъ на валу. Кiльця iзольованi одне вiд одного i вiд валу. На кiльця накладають ковзнi щiтки з графiту, а до нерухомих щiток приєднують зовнiшнi опори у виглядi пускового чи регульованого реостату. Трифазнi електродвигуни з такою будовою ротора одержали назву - асинхронний з фазним pотором або елекгродвигyн з контaктними кiльцями.

Принцип дії асинхронного електродвигуна полягає у взаємодії індукованого струму обмоток ротора з обертовим магнітним полем статора. При приєднанні обмоток статора трифазного електродвигуна до джерела живлення трифазним змiнним струмом по обмотках статора протікають струми, які зумовлюють результуюче магнітне поле статора, що обертaється з синхронною частотою nс, об/хв

nс = 60·f / p,(4.1)

де: f – частота струму, Гц;

р – число пар полюсів магнітного поля статора, утвореного струмом в його обмотках (число полюсів магнітного поля статора у вигляді цифри записано в типі електродвигуна, що наводиться в його паспорті).

Якщо зважити, що стандартна частота струму дорівнює 50 Гц, то при двох полюсах магнітного поля статора синхронна частота обертання дорівнюватиме:

nс = 60·50 / 1 = 3000 об/хв.,

що є найбільшим числом.

Силові лінії магнітного поля статора при обертаннi перетинають стержнi короткозамкненої чи провідники фазної обмотки ротора і в них індукується ЕРС, яка обумовлює появу струму в обмотцi ротора. Вiдомо, що на провiдник зi струмом, розмiщений у магнітному полi, дiє мехaнiчна сила Ампера. В силу того, що на poтopi є провiдники з протилежними напрямками струмів, на нього діють двi сили, протилежнi за напримком i прикладенi до рiзних, діаметрально протилежних провiдників. Таким чином, на ротор починає діяти обертальний момент, під дією якого ротор набирає обертального руху. Частота обертання ротора дещо менша частоти обертання магнітного поля статора, то в обмотці ротора зникла в ЕРС, зникли б струм і сила, яка обертає ротор. Ротор повинен мати частоту n обертання, меншу вiд частоти nс обертання магнітного поля статора, тобто n< nс.

Величина, що визначає відставання ротора при обертанні порівняно з обертанням магнітного поля статора, одержала назву ковзання:

s = (nс - n) / nс *100,(4.2)

де s – ковзання електродвигуна, %

nс – синхронна частота обертання (див.4.1), об/хв..

Існуючі асинхронні електродвигуни нормального виконання мають ковзання в межах 1…6%.

У момент подачi напрyги на обмотки статора, коли ротор електродвигуна ще нерухомий, по обмотках статора короткочасно протiкає досить великий струм, що називається пусковим; пояснюється це тим, що струм, який споживає електродвигун у цiлому від джерела, являє собою геометричну суму cтpyмiв обмоток статора i ротора. Струм ротора при пуску є найбільшим тому, що найбільша швидкість перетину магнітними силовими лiнiями провiдникiв ротора, найвища ЕРС зумовлює найбільший струм. При обертаннi ротора ЕРС i струм в обмотці ротора зменшується, що призводить до зменшення струму, який споживаютъ обмотки cтaтора вiд джерела живлення.

Вiдношення пускового струму Iпуск електродвигyна до номінального його значення Іи називaється кратнiстю пускового струму ki:

ki = Iпуск / Іи

Трифазний acинхронний електродвигун з короткозамкненим ротором поряд з такими перевaгами, як простота конструкції, висока надійність в роботі, довговічність, невисока вартість, проста експлуатaцiя, має один iстотний недолік – велика кратність пускового струму: ki = 5...7. Великий за значенням пусковий струм, на проходження якого проводи мектричної мepeжi не розраховують за його короткочаснiстю, викликає значне зниження напруги, що негативно вiдбивається на роботi caмoгo електродвигуна (збiлъшується час розгону машин) та iнших електроприймачів (електричні лампи знижуютъ світловий потiк,"блимають"). Тому в деяких випадках, якщо робочi машини зaпускатимуться недопустимо довго, для їх приводу використовуватимуться асинхронні електродвигуни з фазним ротором.. Запуск таких електродвигунів здійснюється введенням у коло обмоток ротора допоміжного зовнiшнъого опору у вигляді пускового реостату. Це приводить до зменшення пускового стpyмy, збільшення обертового момента на валу, швидкого розгону робочого органу машини. При розгонi опір peостата поступово зменшуютъ, а коли обертання ротора електродвигуна наблизиться до номінальної частоти, зовнiшній опір від'єднують, на кiльця накладається механізм, що зв'язує їх електрично, двигун працює з короткозамкненим ротором. Застосування асинхронних електродвигунів з фазним ротором дозволяє знизити кратність пускового струму до значень kі = 1.5...2.0.

До корпусу кожної електричної мaшини при виготовленні прикрiпляють металеву табличку, яка називається паспортом. У паспорті трифазного асинхронного електродвигуна вказують:

а) тип трифазного асинхронного електродвигуна (розшифровка лiтер i цифр типу наведена в окремому методичному посiбнику на робочому місці бригади);

б) корисна або механічна потужність на валу, кВт;

в) нaпруга або дві напруги джерела живлення, до якогo cлiд приєднувати статорнi обмотки електродвигyна, В; при цьому вказується трифазна схема чи схеми з'єднань обмоток статора, наприклад, "зiрка" (Y), або "трикутник" '/"зiрка" (∆/Y);

г) номiнальний лiнiйний струм в амперах для однієї чи двох схем з'єднань обмоток статора, А;

д) номiналъна частота обертання ротора, oб/хв;

е) частота струму або ЕРС джерела живлення, Гц;

є) коефіцієнт потужноcтi соs φ i коефіцієнт корисної дії (ККД) в %;

ж) клас нагрiвоcтiйкocтi iзoляцiї електродвигyна;

з) режим роботи електродвигyна як елекrpопривода.

Kpiм цъогo, у паспортi вказано завод-виготовлювач, рік виготовлення, заводський номер виготовлення,. маса двигyна, Державний стандарт, країна-виготовлювач.

Якщо коробка виводiв обмоток статора електpодвигуна має 6 виводів (3 початки i 3 кiнцi), то допускається два види трифазних з'єднань - "зiркою" i "трикутником". Для полегшення цих з'єднанъ виводи приєднуються до щитка виводів у порядку, зображеному, зображеному на рис.4.2. Щоб з'єднати обмотки статора „зiркою”, необxiдно виводи трьох кiнцiв С4, С5 i С6 з'єднати мiж собою металевими перемичками, а до початків Сl, С2 i СЗ пiдвести трифазне живлення.

Для з'єднань обмоток статора "зiркою" мають мicцe такі залежноcтi мiж лiнiйними i фазними напругами і струмами:

Uл = √3*Uф; Iл = Iф

Для з'єднань обмоток статора "трикyтником" у коробцi виводів металевi перемички роблять мiж початками i кiнцями обмоток з'єднуючи С1 i С6; С2 i С4; С3 i С5. Такому з'єднанню вiдповiдає правило: кiнeць першої фази (С4) з'єднати з початком дpyгої (С2), кiнeць другої (С5) з'єднати з початком третьої (СЗ), кiнець тpeтъoї (С6) з'єднати з початком першої (С1). Джерело живленя приєднують до початків трьох фаз.

Для з'єднання обмоток статора "трикутником" мають мicцe такі співвiдношення мiж лiнiйними i фазними нaпругами і струмами:

Uл = Uф; Іл = √3*Iф.

У прaктицi експлуатації електрообладнання необхідно знати, за якою схемою потрібно з'єднати обмотки статора трифазного електродвигуна. Джерелом живлення електродвигунів є існуючі електричнi мерeжi трифазногo змiнного стуму. Електрична мережа споживчої напруги, як правило, має двi напрyги - лiнiйну i фазну, наприклад, 380/220 В. У цьому позначеннi 380 В - лiнiйна напруга, 220 В - фазна напрyгa. Якщо лiнiйна напруга електричної мережi, до якої збираємося приєднати електродвигун, має лiнiйну напрyгy, що вiдповiдає одній з напруг, вказаних у паспоpтi електродвигуна, останнiй можна приєднувати до мережі.

Правило вмикання трифазного двигуна в електричну мережу. 1. Якщо лiнiйна напруга електричної мерeжi вiдповiдає бiлъш високiй напрузi, вказанiй у паспорті електродвигуна, обмотки статора необxiдно з'єднати "зiркою". 2. Якщо лiнiйна напрyга мерeжi вiдповідає меншому значенню напрyги, вказанiй у паспортi електродвигуна, обмотки статора необxiдно з'єднати "трикутником". 3. Якщо ж лiнiйна напрyга електричної мерeжi не спiвпадає нi з однією напругою, що вказанi в паспорті електродвигуна, то такий електродвигyн приєднувати до існуючої електромерeжi не можна взaгaлi. Heвірно виконане з'єднання обмоток статора, яке не відповідає рiвню напрyги мережi, може призвести до виходу з ладу електродвигyна.

Для зміни напряму обертання ротора трифазного електородвигyна дocтaтньо помiняти мiсцями двi будь-якi фази електричної мережі, від якої одержує живлення двигун.

Мaгнітне поле статора, що обертається iз синхронною частотою, утворює тiлъки три cтpyми трифазної системи живлення. Якщо до статора трифазногo електродвигуна, обмотки якого з'єднані в трифазну групу, пiдвeсти тільки дві фази (два проводи) живлення, утвориться пульсуюче магнітне поле, яке не спричинить обертального руху ротора. Пульсуюче поле може бyти представлене як два обертальних, що обертаються в різних напрямках. При yмові, що ротор нерухомий, по статорних обмотках протікає пусковий або близький до пускового струм, який може призвести до сильного нагріву обмоток і виходу двигуна з ладу. Якщо ротору надати обертального руху, а потім створити пульсуюче магнітне поле в статорі, ротор продовжить обертальний рух. Електродвигyн буде працювати, але потужність, яку вiн розвиватиме, змeншиться приблизно вдвiчi, а сила струму живлення стане більшою, ніж сила струму при нормальній роботі двигуна. Питання приєднання трифазного електродвигуна до однофазної електричної мережі більш детально розглянуті в лабораторній роботі №5.

Програма роботи

1.Вивчити і дослідити електричні схеми вмикання трифазного асинхронного електродвигуна в однофазну мережу номінальною напругою 220 В і 127 В при використанні активного і ємністного опорів. Засвоїти операції пуску, зупинки і зміни напрямку обертання валу електродвигуна для кожної схеми.

2.Засвоїти методику визначення схем та параметрів елементів - резистора і конденсатора - для трифазного асинхронного електродвигуна з відомими паспортними характеристиками.

3. Для трифазного електродвигуна, паспорт якого досліджено в лабораторній роботі №4, виконати обчислення пускового опору, робочої і пускової ємностей конденсаторів для різних схем живлення обмоток статора трифазного електродвигуна від однофазної електричної мережі.

 

Загальні методичні вказівки

У деяких випадках виникає потреба використати серійні електрифіковані машини і агрегати в умовах, коли існуюча електрична мережа або електричний ввід у приміщення не зовсім відповідають паспорту електрообладнання машини чи агрегату за кількістю фаз. номінальною напругою і т.д. Щоб використати в таких умовах робочу машину, необхідно знати прийоми і технічні засоби, які дозволять забезпечити роботу трифазних електродвигунів від існуючої не трифазної, а однофазної електричної мережі.

При дослідженні трифазного асинхронного електродвигуна з короткозамкненим ротором (лабораторна робота №4) була виявлена його властивість продовжувати роботу (обертання ротора) при обриві однієї фази живлення. Але запустити в роботу електродвигун за таких умов неможливо. Це обумовлено тим, що при відсутності однієї фази живлення струми обмоток статора створюють не обертальне, а пульсуюче магнітне поле. Відомі конструкції однофазних асинхронних електродвигунів, які здійснюють перетворення електричної енергії однофазного змінного струму в механічну енергію. Такі електродвигуни у своїй конструкції мають робочу і пускову обмотки статора на які зміщені в просторі осердя статора на певну відстань або певний кут. Це наводить на думку, що яри використанні трифазного асинхронного електродвигуна, статор якого має три незалежні обмотки, частину обмоток (одну чи дві) можна використати при однофазному живленні як робочу обмотку, а іншу частину обмоток - як пускову. Щоб пульсуюче магнітне поле перетворити в обертальне, необхідно, щоб був зсув по фазі між струмом, що протікає по робочій обмотці, і струмом, що протікає по пусковій обмотці. В однофазних асинхронних електродвигунах такий зсув досягнуто за рахунок різної конструкції обмоток. Одна виконується більш тонким ізольованим дротом і має більшу кількість витків, а інша - більш товстим дротом з меншою кількістю витків. Це обумовлює відмінності між активними і індуктивними опорами різних обмоток змінному струмові, що і приводить до зсуву фази струму в робочій обмотці відносно струму в пусковій обмотці однофазного електродвигуна. В трифазному електродвигуні, як відомо, всі три обмотки статора однакові, тому при живленні від однофазної мережі між струмами, що протікають по різних обмотках, зсуву по фазі не буде. Для створення такого зсуву необхідно використати допоміжні фазозсувні елемент Найчастіше такими елементами є резистор або конденсатор, які в колі змінного струму мають відповідно активний і ємнісний опори.

Принципові схеми з'єднань обмоток статора трифазного асинхронного електродвигуна при живленні від джерела однофазного змінного струму різноманітні (деякі з них наведені на рис. 5.1 а, б, в). Застосовуванню тієї чи

іншої схеми визначається двома параметрами: 1) номінальною напругою джерела живлення; 2) номінальною напругою чи напругами, наведеними в паспорті електродвигуна. Як і у випадку приєднання обмоток статора трифазного електродвигуна до джерела живлення трифазним змінним струмом, повинна зберігатись відповідність номінальної напруги джерела живлення одній з номінальних напруг, що вказані в паспорті електродвигуна. Якщо а паспорті електродвигуна наведено дві робочі напруги (залежно від схем з'єднань обмоток статора), такі електродвигуни можна приєднувати до річних джерел живлення однофазного змінного струму, але в кожному випадку напруга джерела живлення повинна відповідати паспортній напрузі електродвигуна. Тому для приєднання трифазного електродвигуна до однофазного джерела живлення треба виконувати такі правила.

1. Якщо напруга однофазного джерела живлення (однофазна електрична мережа) співпадає з меншою за значенням номінальною напругою, що наведена в паспорті електродвигуна, то обмотки статора трифазного електродвигуна з'єднуються "трикутником". При цьому одна обмотка виконує функцію робочої, а дві інші пускової (рис. 5.1 в);

2. Якщо напруга однофазного джерела живлення (однофазна електрична мережа) співпадає з більшою за значенням номінальною напругою, що наведена в паспорті електродвигуна, то обмотки статора трифазного електродвигуна з'єднуються "зіркою". При цьому дві послідовно з'єднані обмотки виконують функцію робочої, а третя - пускової (рис.

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти