Внимание: Опыт короткого замыкания выполняется только в присутствии преподавателя или лаборанта. Для проведения опыта короткого замыкания нужно собрать схему (рисунок 6.6).
Рисунок 6.6 — Схема опыта короткого замыкания трансформатора
Схема собирается на лабораторном столе из электрических элементов и измерительных приборов следующих типов и номиналов:
| PV — вольтметр | 0…50 В | Э378 |
| PA 1 — амперметр | 0…1 А | Э378 |
| PW — ваттметр | 0…1,2 кВт | Д 5004Э |
| PА 2 — вольтметр | 0…3 А | Э37 |
После сборки схемы убедиться, что движок ЛАТРа установлен в положение, соответствующее напряжению на входе трансформатора U 1 = 0, включить рубильник питания лабораторного стола. Плавно увеличить при помощи ЛАТРа напряжение на первичной обмотке исследуемого трансформатора до уровня, при котором ток во вторичной обмотке I 2 = I 2н = 2 А. Произвести измерения напряжения и тока в первичной обмотке трансформатора — U 1к и I 1к, мощности, потребляемой при лабораторном коротком замыкании — P 1к, тока во вторичной обмотке трансформатора — I 2. Результаты измерений и расчетов занести в таблицу 6.3.
Таблица 6.3
Результаты опыта короткого замыкания
| U 1к, В | I 1к, А | P 1к, Вт | I 2к = I 2н, А |
Построение графических зависимостей
По данным таблицы 6.2 строим зависимости при U 1 = const:
а) внешнюю характеристику трансформатора U 2 = f (I 2);
б) характеристику КПД трансформатора η = f (I 2).
При анализе полученных графических зависимостей обратить внимание на уменьшение выходного напряжения трансформатора с ростом нагрузки. Оценить процентное изменение напряжения на выходе исследуемого трансформатора при номинальной нагрузке относительно его значения при холостом ходе.
Содержание отчета
1. Цель и программа работы.
2. Схемы электрические принципиальные лабораторных установок.
3. Спецификация приборов.
4. Таблицы опытных и расчетных данных
5. Основные формулы, используемые при расчете.
6. Графики зависимости U 2 = f (I 2) и η = f (I 2) при U 1 = const.
7. Выводы.
ЛАБОРАТРНАЯ РАБОТА № 7
ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ
Цель работы: Изучить устройство трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, научиться осуществлять его подключение, пуск и снятие рабочих характеристик.
Подготовка к работе
1. Изучить тему «Асинхронные машины» по литературе [1, § 14.1–14.18] и по конспекту лекций.
2. Ознакомиться с описанием лабораторной работы и подготовить бланк для заполнения отчета.
3. Самоконтроль:
1) Как устроен трехфазный асинхронный двигатель?
2) В чем состоит принцип работы асинхронного двигателя?
3) Трехфазная система токов создает вращающееся магнитное поле двигателя. По какой формуле можно рассчитать его угловую частоту вращения?
4) Как можно изменить направление вращения ротора двигателя?
5) Какие существуют методы пуска в ход асинхронного двигателя?
6) Каким образом можно изменять частоту вращения двигателя?
7) Как определяется КПД двигателя и какова его зависимость от нагрузки?
8) Как определяется коэффициент мощности двигателя и как он зависит от нагрузки?
4. Подготовить протокол для отчета.
Сведения из теории
Как и другие электрические машины, трехфазный асинхронный двигатель (ТАД) состоит их двух основных частей — статора и ротора.
Устройство статора
Статор — неподвижная часть двигателя состоит из станины 1, сердечника 2, обмоток 3 (рисунок 7.1, а), подшипниковых щитов, закрывающих машину с торцов, и клеммной коробки, куда выводятся начала и концы обмоток и куда подключается питающая двигатель сеть.
Станина выполняется литой из чугуна, стали, алюминия или сплавов легких металлов — для маломощных двигателей. Для лучшего охлаждения внешняя поверхность станины иногда делается ребристой.
Станина является основой для всей машины, и к ней крепятся все остальные элементы. Чаще в верхней части станины делается круглое цилиндрическое отверстие, в которое вставляется сердечник и ротор.
Для уменьшения вихревых токов сердечник статора (магнитопровод) набирается из отштампованных кольцеобразных листов электротехнической стали толщиной 0,35…0,5 мм. В машинах большой мощности листы с обеих сторон покрываются изоляционным лаком (оксидной пленкой).
В пазы сердечника укладываются обмотки статора, чаще всего выполненные из медных изолированных проводов. Число обмоток у трехфазных машин делается кратным трем, следовательно, минимальное число обмоток — три. Каждая обмотка состоит из катушек (секций), число которых может быть от одной до нескольких. Катушки состоят из витков. Виток состоит из двух или нескольких параллельных проводников 1 и 2, которые размещаются в пазах, находящихся друг от друга на расстоянии шага обмотки у (рисунок 7.1, б). Начало и конец каждой обмотки маркируется и обозначается. Например, начала трех обмоток обозначаются буквами А, В, С, и они в клеммной коробке крепятся к клеммам С 1, С 2, С 3 (рисунок 7.2). Концы этих обмоток соответственно Х, У, Z и крепятся к клеммам С 4, С 5, С 6. Обмотки соединяются в звезду или треугольник.
Схема соединения зависит от номинального напряжения, на которое рассчитаны обмотки, и от напряжения питающей сети. Обычно в паспортных данных двигателя указывается напряжение, на которое рассчитаны обмотки, например Y/D 380V/220V. Это означает, что если в сети линейное напряжение U л = 220 В, то соединять обмотки необходимо в треугольник (рисунок 7.2, а).
| 
|
а) б)
Рисунок 7.1 — Статор асинхронного двигателя (а) и размещение обмоток в пазах (б)
а) б)
Рисунок 7.2 — Клеммная коробка ТАД при включении обмоток по схеме:
а — «треугольник», б — «звезда»
Если же U л = 380 В, то обмотки необходимо соединить в «звезду» (рисунок 7.2, б). Однако в любом случае на каждой обмотке будет U ном = U Ф = 220 В.
Устройство ротора
Ротор состоит из сердечника с обмотками и вала (рисунок 7.3). Вал ротора вращается в подшипниках, расположенных в подшипниковых щитах. Сердечник ротора 3, также как и статора, выполнен из листов электротехнической стали для уменьшения влияния на работу вихревых токов. В листах этих выполняются пазы закрытого или полузакрытого типа для размещения проводников обмотки ротора. В зависимости от конструкции обмотки ротора различают силовые асинхронные двигатели с короткозамкнутыми и фазными роторами.
У двигателя с короткозамкнутым ротором продольные проводники обмотки 2 на торцах замкнуты накоротко 1 (рисунок 7.3), образуя простую конструкцию ротора, электрически не связанного с внешними устройствами. Такой ротор, предложенный М.О. Доливо-Добровольским в 1891 году, называется беличьей клеткой или беличьим колесом. Обмотка ротора и короткозамыкающие кольца выполняются из меди или алюминия.
а) б)
Рисунок 7.3 — Короткозамкнутые роторы асинхронного двигателя:
а — с медной, б — с алюминиевой обмоткой