Методика испытаний электродвигателей

Методика испытаний электродвигателей

В цикл испытаний электродвигателей входят:

1. Измерение сопротивления изоляции обмоток между фазами, относительно корпуса. Для выполнения замеров используют мегаомметры, при этом измерения проводят поочередно для каждой независимой цепи.

2. Испытание повышенным напряжением частотой 50Гц выполняют при помощи специальных испытательных высоковольтных установок после сборки машин в течение 1мин. Двигатель считается выдержавшим проверку, если в течении нее не произошло значительно увеличение тока утечки, не имели место скользящие разряды, перекрытия, пробои.

3. Измерения омического сопротивления на постоянном токе проводят в холодном состоянии (при температуре не более +3 градуса). Такие испытания дают возможность выявить некачественные участки пайки, присутствие витковых замыканий и пр.

4. Внешний осмотр, замеры воздушных зазоров межу сталью статора, ротора.

5. Тестирование двигателей на холостом ходу.

6. Проверка функционирования двигателей под нагрузкой.

7. Оценку работы двигателя при увеличении его скорости вращения осуществляют с целью установления его прочности.

8. Испытание прочности витковой изоляции

Все испытания машин переменного тока делят на 3 основные рабочие фазы:

— перед вводом в эксплуатацию выполняют полный цикл измерений;

— межремонтные – выполняют 1 раз в 3года (пп. 1, 2, 3, 5);

— измерения, производимые при капитальном ремонте (пп. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8).

№2. Рассказать о сущности без разборной диагностики электродвигателей. Применяемое оборудование.

№3. Рассказать об основных параметрах работы асинхронных двигателей, их конструкции и особенностях.

АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Асинхронные двигатели представляют собой наиболее надежный и дешевый электрический двигатель по себестоимости, в сравнении с остальными электрическими машинами, в том числе и с машинами переменного тока.

УСТРОЙСТВО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Конструкция АД включает две главных основные части, это: неподвижный статор и вращающийся в нем – ротор. Между ними существует, разделяющий их воздушный зазор. И ротор, и статор имеют обмотку. Обмотка статора двигателя подключается к электрической сети переменного напряжения и считается первичной. Обмотка ротора считается вторичной, так получает электроэнергию от статора за счет создаваемого магнитного потока.

Корпус статора, который является одновременно корпусом всего электродвигателя, состоит из запрессованного в него сердечника, в его пазы укладываются, изолированные друг от друга электротехническим лаком, проводники обмотки. Его обмотка подразделяется на секции, соединяемые в катушки, составляющих фазы двигателя к которым подключены фазы электросети.

Конструкция ротора АД включает вал и сердечник, набранный из пластин электротехнической стали, с симметрично расположенными пазами для укладки проводников обмотки. Вал предназначен для передачи крутящего момента от вала двигателя к приводному механизму.

По конструктивным особенностям ротора, электродвигатели подразделяются на двигатель с короткозамкнутым или фазным ротором.

Короткозамкнутый ротор состоит из алюминиевых стержней, которые расположены в сердечнике и замкнуты на торцах кольцами так называемое беличье колесо. В двигателях высокой мощности, до 400 кВт, пазы между пластинами ротора и шихтованным сердечником залиты алюминием под высоким давлением, благодаря чему создается повышенная прочность.

Фазный ротор АД включает некоторое число катушек от 3, 6, 9 и т. д., в зависимости от количества пар полюсов. Катушки сдвинуты на угол 120о, 60о и т. д. по отношению друг к другу. Количество пар полюсов ротора должны соответствовать количеству пар полюсов статора. Обмотки фазного ротора соединены в «звезду», концы, которой выводят к контактным токосъемным кольцам, соединенным с помощью щеточного механизма пусковым реостатом.

ПРИНЦиП РАБОТЫ

По какому принципу работает асинхронный двигатель?

При подаче на трехобмоточный статор двигателя трехфазного напряжения от электрической сети переменного тока, происходит возбуждение магнитного поля, оно вращается со скоростью большей, чем скорость, с которой вращается ротор, в (n2

Испытание асинхронного короткозамкнутого двигателя

Главная > Документ

Информация о документе
Дата добавления:
Размер:
Доступные форматы для скачивания:

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9

Испытание асинхронного короткозамкнутого двигателя

1. Изучить устройство и принцип работы трехфазного асинхронного двигателя.

2. Снять и построить механическую и рабочие характеристики.

3. Ознакомиться с особенностями пуска и реверсирования, а также с работой двигателя при обрыве фазы.

Указания к работе

Используя рекомендованную литературу, ознакомьтесь с принципом работы, конструкцией и назначением основных частей трехфазного асинхронного короткозамкнутого двигателя. Обратите внимание на выполнение обмотки статора, создающей вращающееся магнитное поле. Уясните физические процессы, происходящие в короткозамкнутом обмотке ротора. Обратите внимание на особенности пуска асинхронного двигателя и на его рабочие свойства.

Асинхронным двигателем называется двигатель переменного тока, у которого скорость вращения ротора меньше скорости вращения магнитного поля и зависит от нагрузки на валу

Благодаря простоте конструкции, удобству эксплуатации и надежности асинхронный двигатель стал самым распространенным двигателем в промышленности.

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 штампованных листов (рис. 1) электротехнической стали толщиной 0,5 мм, изолированных друг от друга слоем лака или окалины.

В пазы, расположенные на внутренней поверхности статора, укладывается трехфазная обмотка из изолированного медного провода. Каждая фаза обмотки занимает 1/3 пазов статора. Таким образом все три фазы А, В, С обмотки статора смещены в пространстве под углом 120  одна относительно другой (рис. 2). Обмотка соединяется по схеме “звезда” или “треугольник”.

При питании такой системы обмоток трехфазным переменным током в статоре создается вращающееся магнитное поле.

По устройству обмотки ротора асинхронные двигатели делятся на два типа:

Рис. 1. Разрез сердечников статора и ротора

1. Пластина статора. 4. Паз ротора.

2. Паз статора. 5. Отверстие для насадки на вала

3. Пластина статора. 6. Воздушный зазор.

а) двигатели с короткозамкнутым ротором;

б) двигатели с фазным ротором (с контактными кольцами).

Обмотка к. з. ротора выполняется из медных или алюминиевых стержней, запрессованных в пазы ротора. По торцам стержни привариваются к кольцам из того же материала. В целом обмотка образует приводящую металлическую клетку, напоминающую “беличье колесо” (рис. 3).

В настоящее время у всех двигателей мощность до 100 кВт “беличье колесо” делается 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 резистор.

Рис. 2. Расположение фаз обмоток в сердечнике статора

Принцип работы асинхронного двигателя не зависит от конструктивных особенностей ротора.

При включении статорной обмотки в трехфазную сеть создается вращающееся магнитное поле с неизменной амплитудой Ф m .

Скорость вращения поля (синхронная скорость) n 0 определяется частотой тока сети f 1 и числом пар полюсов р обмотки статора:

. (1)

При стандартной частоте f 1 = 50 Гц синхронная частота n 0 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.

Вращающееся магнитное поле индуцирует в обмотке ротора ЭДС Е 2 :

,

где  2 — число витков фазы роторной обмотки;

k 2 — обмоточный коэффициент, учитывающий распределение обмотки по окружности ротора (обычно k 2 = 0,920,95);

f 2 — частота ЭДС ротора;

Ф m — магнитный поток на полюс.

Поскольку обмотка ротора замкнута, по ней течет ток I 2 . Согласно закону Ампера, ток ротора будет взаимодействовать с вращающимся магнитным полем статора. Возникает вращающийся момент, под действием которого ротор начнет вращаться в сторону вращения магнитного поля. Скорость ротора n всегда несколько меньше скорости поля статора n 0 . Отношение разности скоростей n 0 и n к синхронной скорости n 0 называется скольжением :

.

Рис. 3. Обмотка ротора типа “беличье колесо”

Скольжение S H , соответствующее номинальной нагрузке двигателя, составляет 0,020,08.

Момент, развиваемый двигателем, определяется следующим выражением:

,

где С — постоянный коэффициент, зависящий от конструкции двигателя;

 2 — угол сдвига между ЭДС Е 2 и током ротора i 2 .

Магнитный поток Ф m пропорционален напряжению сети U 1 и при различных режимах работы двигателя практические не изменяется. Следовательно, величина момента определяется только активной составляющей тока ротора . Ток ротора I 2 и зависят от скольжения двигателя:

,

,

где r 2 — активное сопротивление фазы ротора;

x 2S — индуктивное сопротивление рассеяния фазы ротора

(при частоте f 2 ).

С увеличением скольжения S от 0 (идеальный холостой ход) до 1 (пусковой режим) ток ротора увеличивается, а уменьшается, поэтому зависимость момента от скольжения имеет сложную форму. Эта зависимость M = F(S) называется механической характеристикой (рис. 4).

Рис. 4. Характеристика

На практике чаще используют другой вид механической характеристики (рис. 5): зависимость скорости вращения двигателя от момента на валу n = F(M). Пересчет механической характеристики из одного вида в другой производится на основании выражения n = n 0 (1 — S).

Участок “ав” (рис. 5) определяет зону устойчивой работы двигателя. На любой точке этого участка двигатель может работать с установившейся скоростью.

На неустойчивой части “вг” механической характеристики сожет происходить только разгон двигателя. Отношение максимального момента к номинальному называется перегрузочной способностью двигателя  m (лямбда-м):

.

Обычно  m = 1,82,8.

Рис. 5. Механическая характеристика

Эксплуатационные свой­ства асинхронного двигателя определяются его рабочими характеристиками. Рабочими характеристиками называют зависимости скорости n, тока статора I 1 , момента М, потребляемой мощности Р 1 , коэффициента полезного действия %, коэффициента мощности и скольжения S от полезной мощности Р 2 на валу двигателя (рис. 6).

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. Толчок тока обусловлен тем, что при пуске неподвижные проводники роторной обмотки пересекаются вращающимся магнитным полем с максимальной скоростью и ЭДС ротора будет наибольшей.

Реверсирование двигателя . Изменение направления вращения ротора (реверс) асинхронного двигателя осуществляется сменой порядка следования фаз. Для этого необходимо поменять два любых провода на зажимах статорной обмотки.

Рис. 6. Рабочие характеристики асинхронного

Достоинства асинхронных к.з. двигателей :

исключительная простота устройства и, как следствие этого, низкая стоимость;

простота и удобство эксплуатации, обусловленные отсутствием трущихся токоведущих частей;

жесткость рабочего участка механической характеристики;

простота пуска двигателей небольшой мощности.

сложность и неэкономичность регулирования скорости;

малый пусковой момент;

чувствительность к колебаниям напряжения в сети;

низкий коэффициент мощности, особенно при малых нагрузках двигателя.

Рабочее задание

Подготовьте лабораторную установку для снятия рабочих характеристик асинхронного к.з. двигателя. Схема установки приведена на рис. 7.

Обозначения на схеме:

— испытуемый асинхронный к.з. двигатель;

— выводы обмотки статора;

— генератор постоянного тока. Служит нагрузкой асинхронного двигателя;

— обмотка возбуждения генератора;

— тумблеры нагрузочных резисторов;

— вольтметр щитовой Э 377 (Э 365), 250 В. Измеряет линейное напряжение, подводимое к асинхронному двигателю;

— амперметр щитовой Э 377 (Э 365), 5 А. Измеряет линейный ток статорной обмотки АД, I 1 ;

— ваттметр переносной Д 50042. Измеряет активную мощность Р 1 , потребляемую АД. Пределы: 150 В; 2,5 А; 5 А;

— амперметр переносной Э 514 (Э 526), 5 А. Измеряет ток нагрузки генератора, I Г ;

— амперметр переносной Э 513 (Э 525), 0,5 А; 1 А. Измеряет ток обмотки возбуждения генератора;

— измеритель скорости вращения АД;

— тумблер включения измерителя скорости;

— тумблер для обрыва фазы АД;

— клеммы 4-х проводной трехфазной питающей сети. Расположены на панели питания в правой части стенда;

— клеммы источника регулируемого напряжения постоянного тока для подключения обмотки возбуждения генератора. Расположены на панели питания в правой части стенда.

Ознакомьтесь с оборудованием стенда. Выпишите паспортные данные асинхронного двигателя типа 4АМА71А2УЗ :

— номинальное напряжение при соединении обмоток статора по схеме “треугольник” и “звезда” в В;

— номинальная мощность на валу в кВт;

— номинальный ток статора (линейный) в А;

— номинальная частота вращения в об/мин;

— номинальный К.П.Д. в %;

Рис. 7. Схема лабораторной установки

— номинальный коэффициент мощности;

— частота питающего напряжения сети в Гц;

Структура обозначения типа двигателя

4 А М А 71 А 2 У З

порядковый номер серии

категория размещения по ГОСТ-1515С-69(3)

род двигателя асинхронный с к.з. ротором

У — для умеренного климата

условная длина станины

исполнение станины по материалу станины и щитков

длина сердечника статора (А, В) в условных единицах