Практическое занятие. Определить расчетную мощность и выбрать по каталогу трехфазный асинхронный электродвигатель

Занятие по рабочей программе №21

Дисциплина: «Электротехника и электроника»

Раздел 2. ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА

Тема 2.4. Электронные приборы и устройства.

Практическое занятие №6. Определить расчетную мощность и выбрать по каталогу трехфазный асинхронный электродвигатель.

ХОД ЗАНЯТИЯ

1. Ознакомление с темой, целью и планом занятия.

Тема: Электронные приборы и устройства.

Определить расчетную мощность и выбрать по каталогу трехфазный асинхронный электродвигатель.

Цель работы:

1. Изучить конструкцию асинхронного электродвигателя.

2. Научится методам расчёта.

3. По данным своего варианта изобразить схему и включить в нее измерительные приборы для определения неизвестных параметров задания.

4. Определить для своего варианта требуемые параметры для электрической схемы.

ПЛАН

1. Ознакомление с методическими указаниями.

2. Решение задач

3. Оформление работы

2. Выполнение практического задания.

1. Ознакомление с методическими указаниями

Методические указания к практической работе № 6

Определить расчетную мощность и выбрать по каталогу трехфазный асинхронный электродвигатель

1. Асинхронные электродвигатели

1.1. Конструкция асинхронного электродвигателя (АД).

А Д состоит из 2 основных частей. Неподвижная часть – статор, представляет собой сердечник из стальных пластин изолированных лаком (для уменьшения вихревых токов). В сердечнике проточены специальные пазы, в которых укладывается обмотка статора. Число обмоток может быть 3, 6, 9 и т.д. Каждая обмотка представляет собой полюс электромагнита. Внутри статора располагается подвижная часть асинхронного двигателя – ротор. Ротор бывает короткозамкнутым и фазным (отличие в обмотках). Короткозамкнутый ротор представляет собой набранный из стальных изолированных лаком пластин сердечник укрепленный на валу. В пазы сердечника уложена обмотка типа беличья клетка (проводники замкнутые с двух сторон кольцами).

В

Рис. 1. Устройство статора АД

фазном роторе, в пазы уложены обмотки из проволоки аналогично обмотке статора и числом 3, 6, 9 и т.д. по числу обмоток статора.

1.2. Принцип работы асинхронного двигателя.

На каждую из 3 обмоток статора подается одна из ЭДС трехфазного переменного тока. Трехфазный переменный ток создает в статоре вращающееся магнитное поле, которое индуцирует (наводит) в обмотке ротора ЭДС т.к. обмотка замкнута то в ней протекает ток, который в свою очередь вызывает появление вращающего момента, который заставляет ротор вращаться. Скорость вращения ротора (N2) всегда меньше скорости вращение магнитного поля статора (N1) поэтому двигатель и называют асинхронным. Если бы N1 и N2 были равны, то линии магнитного поля статора не пересекали бы проводники обмотки ротора и в нем бы не индуцировалась бы ЭДС, не было бы тока ротора и взаимодействия его с полем статора.

Отношение разности частоты вращения магнитного поля статора (n1) и скорости вращения ротора (n2) к частоте поля статора называется скольжением.

В нормальном режиме обычно S=3 - 5%. Это указывается в паспорте двигателя.

1.3. Пусковой ток асинхронного двигателя.

В начальный момент вращения двигателя тока ротор еще неподвижен, т.е. n2=0 скольжение будет равно S=1 или 100%. В момент пуска асинхронного двигателя до тех пор пока ротор не разогнался (из-за инерции) скорость магнитного поля статора значительно больше скорости ротора, т.е. силовые линии магнитного поля, имеют значительную скорость по отношению к проводнику (обмотка ротора).

Это вызывает увеличение в проводнике ЭДС (E = B·V·l) и, следовательно, большой ток, который называют пусковым. Пусковой ток в 5-8 раз превышает рабочий или номинальный ток.

В схемах, где это недопустимо вместо конструктивно простого короткозамкнутого ротора применяют фазный ротор. Каждая обмотка фазного ротора подключается к контактному кольцу на валу электродвигателя. Кольца изолированы друг от дуга и от вала. С помощью контактных щеток эти обмотки соединены с пусковым реостатом, т.е. в момент пуска ток ротора будет протекать через саму обмотку и через большое сопротивление, подключенное через саму обмотку и через большое сопротивление, подключенное к этой обмотке. Это значительно уменьшит пусковой ток.

Рис. 2. Обмотка ротора АД: а) короткозамкнутая обмотка и условное обозначение;

б) обмотка фазного ротора и условное обозначение.

По мере разгона ротора пусковой ток уменьшается и пусковой реостат отключают, т.к. иначе он будет уменьшать и рабочий ток в обмотке ротора, из-за чего ротор будет вращаться медленнее.

1.4. Изменение скорости вращения АД.

Пусковой реостат или аналогичный ему может быть использован и для регулирования скорости вращения АД. Частота вращение магнитного поля статора АД.

N1=60f/P

где f-частота сети

P-число полюсов обмоток статора на каждую пару полюсов приходится 3 сдвинутые на 120 градусов обмотки, т.е. если обмоток 6 - это две пары полюсов или P=2

А частота вращения ротора, т.е. скорость вращения двигателя

Ч

Рис. 3. Схема соединения фаз и расположение

зажимов обмотки статора.

астоту вращения двигателя можно изменить в кратное число раз(2,3,4) за счет переключения обмоток статора (если их 6 и более). Можно изменять частоту питающего тока, но это сложный и не экономичный способ, чаще применяют регулирование скорости вращения АД изменением подводимого напряжения в некоторых пределах. Еще один способ изменения скорости двигателя – переключение обмоток статора «звезда» – «треугольник».

Н аправление вращения АД с роторами обоих типов можно изменять, переключая любые 2 фазы на обмотки статора – магнитное поле статор начнет вращаться в другую сторону.

2. Решение задач

Задача. Используя технические данные трёхфазного АД с короткозамкнутым ротором серии 4А, определить:

потребляемую мощность;

номинальный, пусковой и максимальный моменты;

номинальный и пусковой токи;

номинальное скольжение;

частоту тока в роторе;

суммарные потери в двигателе.

Данные своего варианта взять из табл.1. При U_ном = 380В

Таблица 1

Технические данные трёхфазного АД с КР серии 4А

№ варианта	Тип двигателя	Рном2 кВт	n2ном, об/мин	cosφном	Iпуск ------- Ihom	Мпус ------- Мнол	Ммах -------- Мном	ηном	f1, Гц
1.	4A100S2У3	4	2880	0,89	7,5	2,0	2,2	0,86	50
2.	4A100L2У3	5,5	2880	0,91	7,5	2,0	2,2	0,87	50
3.	4А112М2СУЗ	7,5	2900	0,88	7,5	2,0	2,2	0,87	50
4.	4А132М2СУЗ	11,0	2900	0,90	7,5	1,6	2,2	0,88	50
5.	4А80А4УЗ	1,1	1400	0,81	5,0	2,0	2,2	0,75	50
6.	4A100S4У3	3,0	1425	0,83	6,5	2,0	2,2	0,82	50
7.	4A100L4У3	4,0	1425	0,84	6,5	2,2	2,2	0,84	50
8.	4А11214СУ1	5,5	1450	0,85	7,0	2,0	2,2	0,85	50
9.	4А132М4СУ1	11,0	1450	0,87	7,5	2,0	2,2	0,87	50
10.	4АР16054УЗ	15,0	1465	0,83	7,5	2,0	2,2	0,865	50
11.	4АР160М4УЗ	18,5	1465	0,87	7,5	2,0	2,2	0,88	50
12.	4А1001.6УЗ	2,2	950	0,73	5,5	2,0	2,0	0,81	50
13.	4А160Б6УЗ	11,0	975	0,83	7.0	2,0	2,2	0,855	50
14.	4АР160М6УЗ	15,0	975	0,83	7,0	2,0	2,2	0,875	50
15.	4АР180М6УЗ	18,5	970	0,80	6,5	2,0	2;2	0,87	50

Контрольные вопросы.

1. Из каких двух основных частей состоит асинхронный двигатель?

2. Конструкция и назначение статора.

3. Конструкция и назначение ротора.

4. Чем отличаются роторы с короткозамкнутой и фазной обмотками?

5. Объяснить принцип работы асинхронного двигателя.

6. Объяснить понятие пускового тока.

7. Способы уменьшения пускового тока.

8. Объяснить понятие «скольжения»

9. По какой формуле рассчитывается частота вращения ротора, то есть скорость вращения двигателя.

10. Каким образом можно изменить скорость вращения двигателя?

11. Каким образом можно изменить направление вращения двигателя?

3. Оформление работы

Работа выполняется вручную на двойном листе в клеточку (четыре страницы). Наличие полей (2-3 см – обязательно)

На первой странице выполняется следующая запись:

Практическая работа № _____

Тема: _____________________

Дисциплина: ______________

Группа: ___________________

Студент:__________________

На второй странице (на развороте листа) выполняется следующая запись: цель работы; условие задачи; схему задачи; решение задачи.

Третья и четвёртая страница используется для продолжения решения задачи, векторной диаграммы (если есть в задании); ответа, записи и решения следующей задачи.

Если одного двойного листа оказалось недостаточно для выполнения практической работы, можно вложить внутрь дополнительный лист в клеточку (одинарный или двойной). В этом случае на верхней строке листа должна быть надпись: (фамилия, инициалы)

В этом случае все листы работы должны быть пронумерованы, номер страницы проставляется в нижней части листа.

Записи выполняются ручкой с чернилами синего цвета

Все схемы выполняются карандашом и с использованием соответствующих чертёжных инструментов.

4. Сдача работы на проверку

Работа сдаётся преподавателю на проверку

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

1. Составить конспект практической работы

2. Решить Задачу 1. (В соответствии с вариантом, вариант 1 - №1 по списку в учебном журнале, №2 – вариант 2 и т.д.)

3. Ответить письменно на контрольные вопросы.

4. Конспектировать: Интегральные микросхемы. Классификация микросхем.

Основные источники:

1. Данилов, И.А., Иванов П.М. Общая электротехника с основами электроники. – М. : Высшая школа, 2010. - 752с.

2. Ермуратский, П.В., Лычкина Г.П., Минкин Ю.Б. Электротехника и электроника. — М.: ДМК Пресс, 2011. — 416 с.

3. Электротехника и электроника / Под ред. Б.И. Петленко. – М. : Издательский центр «Академия», 2008.- 320 с.

4. Иванов, И. И., Соловьев, Г. И., Фролов, В. Я. Электротехника и основы электроники. — СПб. : Издательство «Лань», 2012. — 736 с.

Дополнительные источники:

1. Долгов, А.Н. Сборник задач по физике с решением и ответами. Электричество и оптика. – 186с.

2. Зайцев, А.П. Общая электротехника и электроника. – Томск : Томский межвузовский центр дистанционного образования, 2002. – 178с.

3. Козлова, И. С. Электротехника. Конспект лекций. - ЭКСМО, 2008. - 160 с.

4. Мартынова, И.О. Электротехника: учебник / И.О. Мартынова. — М .: КНОРУС, 2015. — 304 с.

5. Петленко, Б.И. Электротехника и электроника. Москва, 2003. – 230 с.

6. Прошин, В.М. Электротехника для неэлектрических профессий. М :. – Академия, 2014. - 456с.

7. Прошин, В.М. Электротехника. М. : - Академия, 2013. – 288с.

Преподаватель: Владимир Александрович Волков