Оформление отчета

1. Отчет по работе составляется по полученным при эксперименте данным.

2. Отчет о выполненной работе должен содержать:

а) цель испытаний;

б) номинальные (паспортные) данные машин;

в) схемы, по которым производится опыт;

г) таблицы с опытными данными;

д) таблицы с расчетными данными;

е) графики основных характеристик;

ж) выводы по работе (как результаты эксперимента согласуются с теорией)

3. Отчеты выполняются чернилами на стандартных листах бумаги, или с помощью ЭВМ.

4. Графическая часть отчета выполняется на миллиметровой бумаге карандашом с помощью линейки, циркуля и лекала. Выполнение схем и графиков от руки не допускается. Чертежи наклеиваются на листы отчета в соответствии с текстом.

5. При построении графиков необходимо соблюдать следующие правила:

а) масштабные шкалы на координатных осях должны быть равномерными;

б) если несколько величин зависят от одного и того же аргумента, то они изображаются на одном графике. При этом слева от оси ординат строят дополнительные масштабные шкалы;

в) результаты измерений и расчетов наносятся на графики в виде точек, кружков и звездочек. Численные значения координат этих точек на шкалы не наносятся;

г) Все точки соответствующие экспериментальным данным, должны быть четко отмечены на графике, а кривая проводится плавно между этими точками по возможности близко к каждой из них.

6. Полностью оформленный отчет представляется преподавателю для проверка.

7. Отчеты, признанные преподавателем неудовлетворительными, возвращаются для переделки и исправления.

8. Правильно оформленные отчеты подлежат защите, в процессе которой студент должен дать исчерпывающие пояснения по отчету и ответить на контрольные вопросы к данной работе.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

1. Цель работы

Ознакомиться с устройством и конструкцией однофазного трансформатора. Опытным путем исследовать работу трансформатора при холостом ходе и под нагрузкой.

2. Домашнее задание

Пользуясь учебником и конспектом, изучите материал по одно­фазным трансформаторам. Особое внимание обратите на следующие разделы: устройство и принцип действия трансформатора; физические процессы, происходящие в трансформаторе при холостом ходе и при нагрузке; потери и КПД трансформатора. Подготовьте ответы на контрольные вопросы по данной работе.

3.Подготовка к работе

3.1. Ознакомиться с устройством исследуемого трансформатора и

записать его паспортные данные в таблицу 1.1.

Таблица 1.1

Тип	ВА	В	В	А	А	K	ОМ	ОМ

В этой таблице приняты следующие обозначения:

S_H – номинальная мощность трансформатора;

U_1H, U_2H – номинальное напряжение первичной и вторичной обмотки трансформатора;

I_1H, I_2H – номинальный ток первичной и вторичной обмотки трансформатора;

R₁, R₂ – сопротивление первичной и вторичной обмотки трансформатора при 20 °C;

K – коэффициент трансформации;

Номинальные значения токов в первичной и вторичной обмотках трансформатора определяются по формулам:

,

Приближенное значение коэффициента трансформации рассчитывается по номинальным напряжениям:

Полученные значения I_1H, I_2H и K записать в таблицу 1.1.

3. 2. Для исследований трансформатора в режиме холостого хода и под нагрузкой собирается электрическая цепь по схеме, приве­денной на рис. 1.1. На этой схеме приняты следующие обозначения: Тр - испытуемый трансформатор; - нагрузочное сопротивление; В1 – выключатель; A₁ – амперметр в цепи первичной обмотки трансформатора; V₁ и V₂ – вольтметры для измерения напряжения первичной и вторичной обмотки трансформатора.

Рис.1.1. Схема исследования однофазного трансформатора

Для определения цены деления ваттметра необ­ходимо предел измерения по току умножить на предел измерения по напряжению и разделить на число делений шкалы прибора. У ваттметра W₁ следует принять пределы 300В и 5А. Сопротивление нагрузки (R_H) изменяется с помощью переключателя. Записать паспортные данные измерительных приборов в таблицу 0.1.

4. Исследование трансформатора

4. 1. Исследование трансформатора начинается с режима холостого хода.

При R_H = ∞ выключателем В1 подается напряже­ние на первичную обмотку трансформатора. Показания всех приборов при опыте холостого хода заносятся в таблицу 1.2.

Таблица 1.2

№ замеров	ОМ	А	дел.	В	Примечание

4.2. Увеличивая нагрузку трансформатора за счет уменьшения сопротивления R_H, снимают показания приборов еще 3-5 раз.

Результаты исследо­вания трансформатора под нагрузкой также заносятся в таблицу 1.2. В процессе опыта ток I₁ не должен превышать номинальное значение, указанное в таблице 1.1.

По данным таблицы 1.2 для режима холостого хода рассчитывается коэффициент трансформации . Полученный коэффициент

трансформации сравнивается с расчетным, имеющимся в таблице 1.1.

4.3. По результатам эксперимента рассчитываются следующие вели­чины:

активная мощность первичной обмотки трансформатора

полная мощность трансформатора

ток вторичной обмотки трансформатора

активная мощность вторичной обмотки трансформатора

коэффициент мощности и КПД трансформатора

Результаты расчетов заносятся в таблицу 1.3.

Таблица 1.3

№ замеров	Вт	А	Вт	ВА			Примечания

Потери в стали трансформатора определяются по опыту холостого хода.

Полученное значение P_CT заносится в приложение таблицы 1.3.

4.4. По данным таблиц 1.2 и 1.3 на двух графиках строятся следующие характеристики

и

Характеристики, полученные экспериментальным путем, сравниваются с теоретическими и делаются выводы по работе.

7. Контрольные вопросы

1. Устройство и назначение двухобмоточного трансформатора.

2. Принцип действия однофазного трансформатора и закон электромагнитной индукции.

3. Электродвижущие силы в обмотках трансформатора.

4. Режим холостого хода трансформатора. Коэффициент трансформации.

5. Нагрузка трансформатора. График зависимости I₁ от I₂.

6. Работа трансформатора под нагрузкой. Внешняя характеристика трансформатора.

7. Энергетическая диаграмма трансформатора. График зависимости Р₁ от Р₂.

8. Потери и коэффициент полезного действия трансформатора. Номинальный режим работы трансформатора.

9. Режим короткого замыкания. Токи и напряжения при коротком замыкании.

10. Почему сердечник трансформатора выполняется из листовой электротехнической стали?

Литература

1. Данилов И.А., Иванов П.М. Общая электротехника с основами электроники. “Высшая школа”, 2007. с. 182-190

2. Борисов Ю.М. и др. Электротехника. “Энергоатомиздат”, 1985, с. 301-321, 329-330.

Лабораторная работа № 1 Стенд ЭМ2

Исследование однофазного трансформатора

Стенд ЭМ2

Паспортные данные трансформатора:

Тип – ОСМ1 – 0,063. УЗ

Мощность S_H = 63 ВА

U_1H = 220 В

U_2H = 42 В

R₁ = 30,7 Ом (при 20 °C)

R₂ = 2,2 Ом (при 20 °C)

Записать в таблицу 1.1

Лабораторная работа № 1 Стенд ЭМ1

Исследование однофазного трансформатора

Стенд ЭМ1

Паспортные данные трансформатора:

Тип – ОСМ1 – 160УЗ

S_H = 160 ВА

U_1H = 220 В

U_2H = 42 В

R₁ = 5,7 Ом

R₂ = 1,2 Ом

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ

I. Цель работы

Ознакомиться с особенностями устройства трехфазного асин­хронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором и исследо­вать основные свойства этого двигателя путем снятия рабочих ха­рактеристик.

2. Домашнее задание

Пользуясь учебником и конспектом лекций, изучите материал по трехфазным асинхронным электродвигателям. Обратите особое вни­мание на следующие разделы: устройство двигателя; условия созда­ния вращающегося магнитного поля; принцип действия; от чего зави­сят и с какой частотой изменяются электродвижущие силы и токи в обмотках статора и ротора; вращающий момент и механическая харак­теристика двигателя; потери и энергетическая диаграмма двигателя; коэффициент полезного действия и коэффициент мощности; пуск, ре­верс, торможение и регулирование скорости.

Подготовьте ответы на контрольные вопросы по данной работе.

Внимательно прочитайте методические указания к данной лабо­раторной работе. Ознакомьтесь с принципиальной электрической схе­мой лабораторной установки, показанной на рис 2.1, уясните на­значение каждого элемента схемы. Продумайте порядок выполнения работы. Начертите в рабочей тетради таблицы 2.1 и 2.2.

3. Подготовка к работе

3.1. Ознакомиться с устройством асинхронного короткозамкнутого электродвигателя и нагрузочной машины постоянного тока. Записать их паспортные данные в таблицу 2.1.

Таблица 2.1

Тип	В	А	Вт	об/мин	Нм		Примечание
							∆Pмех АД=11 Вт R1=19 Ом ∆Pмех Г=15 Вт RЯ=17,5 Ом

В этой таблице для асинхронного двигателя указываются номи­нальные значения тока и напряжения при соединении обмо­тки статора в звезду. Номинальный вращающий момент асинхронного двигателя вычисляется по формуле М_н = 9,55 Р_н/n_н, где М (Нм), Р (Вт), n (об/мин). Полученное значение номинального момента записывается в таблицу 2.1.

3.2.Выбрать электроизмерительные приборы в соответствии с пас­портными данными асинхронного двигателя и нагрузочной машины. За­писать паспортные данные приборов в таблицу 0.1. Обозначить приборы на стенде в соответствии с рис 2.1. Подготовить таблицу 2.2 для записи результатов эксперимента.

3.3Для исследования асинхронного двигателя собирается элект­рическая цепь согласно рис 2.1. Обмотка статора двигателя соединя­ется звездой и подключается к трехфазной сети с линейным напряжением 380 В.

A

N

B

C

V1

2

2

Рис. 2.1 Схема исследования асинхронного электродвигателя

4. Работа установки

4.1 Вал ротора исследуемого асинхронного электродвигателя механически соединен с валом якоря генератора постоянного тока (ГПТ). С помощью этого ге­нератора создается механическая нагрузка (момент сопротивления) на валу исследуемого асинхронного электродвигателя. Обмотка возбуждения генератора подключается к сети постоянно­го тока напряжением 220 В. При этом по обмотке возбуждения протекает постоянный ток и создается основное магнитное поле генератора.

Асинхронный двигатель (АД) потребляет из трехфазной сети электри­ческую энергию и преобразует ее в механическую. Механическая энер­гия с вала двигателя передается на вал генератора. Генератор пре­образует механическую энергию в электрическую и отдает ее нагрузочному сопротивлению R_Н, показанному на рис. 2.1. На сопротивлениях нагрузочного устройства электрическая энергия, выработанная генератором, преобразуется в тепловую и рассеивается в окружающую среду.

В процессе преобразования механической энергии в электрическую генератор создает электромагнитный момент, который препятствует вращению асинхронного двигателя. Величина этого момента зависит от значения тока в обмотке якоря генератора. Момент сопротивления на валу асинхронного двигателя несколько больше электромагнитного момента генератора, что обусловлено влиянием сил трения.

4.2 Режим холостого хода асинхронного двигателя создается путем отключения всех секций нагрузочного сопротивления R_Н. При этом R_Н=∞, ток в обмотке якоря и электромагнитный момент генератора равны нулю и асинхрон­ный двигатель развивает небольшой вращающий момент, необходимый для преодоления сил трения. Скорость вращения близка к n₀.

4.3 Нагрузка на валу асинхронного двигателя увеличивается путем подключения соответствующего числа секций нагрузочного сопротивления R _H. При этом ток в обмотке якоря и электромагнитный момент генератора увеличиваются, возрастает момент сопротивления на валу асинхронного двигателя, а скорость вращения снижается.

4.4 Пуск асинхронного двигателя производится подключением об­мотки статора к сети 380 В, при R_Н=∞. Пусковой ток двига­теля больше номинального, а измерительные приборы выбраны по номинальным данным, поэтому, ампер­метр А ₁ на время пуска необходимо шунти­ровать.

4.5 Реверсирование асинхронного двигателя осуществляется путем изменения направления вращения магнитного поля. Для этого меняют местами проводники любых двух фаз питающей трехфазной сети.

5. Снятие рабочих характеристик

Получив разрешение на работу, необходимо зашунтировать амперметр А ₁ и установить переключатель сопротивления нагрузки в положение R_Н=∞. Подать переменное напряжение 380 В на обмотку статора и запустить асинхронный двигатель. Проверить скорость вращения двигателя (она должна быть чуть менее 1500 об/мин). Снять шунт с амперметра А ₁ и подать постоянное напряжение 220В на обмотку возбуждения генератора.

Убедившись, что ток в якорной цепи генератора равен нулю, запи­сывают показания всех приборов в таблицу 2.2 (это данные режима холостого хода). Скорость вращения двигателя измеряется тахометром.

Увеличивая нагрузку на валу двигателя путем включения необходимого числа секций R_H,снимают показания приборов еще 4-5 раз. Величину нагрузки можно контролировать по величине тока в якорной цепи генератора. В процессе опыта максимальные значения токов генератора и двигателя не должны превышать номинальных значений, указанных в таблице 2.1

Мощность, потребляемая двигателем из сети,

Вт.

На стендах типа ЭМ2 мощность Р ₁ измеряется цифровым ваттметром.

Таблица 2.2

№ опыта	, А	, дел.	Р 1 Вт	, В	, А	, об/мин	Примечание
							220 В Вт/дел n0=1500 об/мин

По данным табл.2.2 определяются все остальные величины.

Мощность генератора постоянного тока, отдаваемая сопротивлению R_H,

Вт.

Полезная мощность, передаваемая от вала асинхронного двигателя к генератору.

Здесь - потери в обмотке якоря, а - механические потери генератора ПЛ-072.

Потери в стали АД, где и мощность и ток опыта холостого хода, а - механические потери АД.

Электромагнитная мощность АД

Электромагнитный момент АД

Полезная мощность на валу АД

Сравнить, найденное через АД и P₃, найденное через ГПТ.

Момент на валу двигателя

Нм,

где (Вт) и (об/мин).

Скольжение

Коэффициент мощности двигателя

Коэффициент полезного действия асинхронного двигателя

Результаты расчетов сводят в таблицу 2.3.

Таблица 2.3

№ точек	Вт	Вт		об/мин	Нм			Примечание

По данным табл. 2.3 на трех графиках строятся следующие характеристики: , ,

Характеристики, полученные экспериментальным путем, сравниваются с теоретическими и делаются выводы по работе.

6. Контрольные вопросы

1. Устройство и назначение асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

2. Почему магнитопроводы статора и ротора набираются из отдельных изолированных друг от друга стальных пластин?

3. Какие условия необходимы для создания вращающегося магнитного поля? Частота вращения магнитного поля.

4. Принцип действия АД. Почему двигатель называется асинхронным?

5. Что характеризует скольжение и как оно зависит от скорости вращения ротора?

6. От каких величин зависят ЭДС, индуцируемые в обмотках статора и ротора? Частота ЭДС статора и ротора.

7. Зависимость токов ротора и статора от нагрузки на валу двигателя. Показать на графике

8. Какими способами можно регулировать частоту вращения ротора?

9. Показать на графике и объяснить механическую характеристику двигателя. Указать точки холостого хода и номинального режима работы.

10. Нарисовать и объяснить энергетическую диаграмму двигателя. Потери, КПД и двигателя.

Литература

1. Данилов И.А., Иванов П.М. Общая электротехника с основами электроники. “Высшая школа”, 2007. с. 199-230.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 Стенд ЭМ1

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ

H1111

B5

V2

A1

V1

W

A2

Г

АД

C1

B1

A1

B2

А₁ – амперметр ~2А V₁ – вольтметр ~250В

А₂ – амперметр =2А V₂ – вольтметр =250В

W – ваттметр настольный

SA1 – переключатель сопротивления нагрузки

Провести 5 опытов при SA1= ∞, 1000, 400, 200, 100

Показания приборов записать в таблицу 2.2

Стенд ЭМ1

Паспортные данные асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором

Тип АИС 71В4У3

U_1Н=220/380 В

I_1Н=2,04/1,18 А

P_Н=370 Вт

n_Н=1370 об/мин

n₀=1500 об/мин

cosφ_Н=0,7

∆P_мех=11 Вт

R₁=19 Ом при 27˚С

Паспортные данные машины постоянного тока

Тип ПЛ-072 У3

U_ЯН=220 В

I_ЯН=1,3 А

P_Н=180 Вт

n_Н=1500 об/мин

∆P_мех=15 Вт

R_Я=17,5 Ом при 20˚С

R_В=820 Ом при 20˚С

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 Стенд ЭМ2

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ

Г

АД

V2

A2

A1

C1

B1

H1

B7

B2

B3

W1

V1

I1

C1

B1

A1

А₂ – амперметр =2А

V₂ – амперметр =250В

SA1 – переключатель сопротивления

Провести 5 опытов при SA1= ∞, 1000, 400, 200, 100

Показания приборов записать в таблицу 2.2

Стенд ЭМ2

Паспортные данные асинхронного электродвигателя с фазным ротором

Тип IMM 71В4У2

U_1Н=220/380 В

I_1Н=2,37/1,37 А

I_2Н=1 А

P_Н=370 Вт

n_Н=1370 об/мин

n₀=1500 об/мин

p=2

f₁=50Гц

cosφ_Н=0,7

∆P_мех=11 Вт

R₁=19 Ом при 27˚С

R₂=25 Ом при 27˚С

Паспортные данные машины постоянного тока

Тип ПЛ-072 У3

U_Н=220 В

I_ЯН=1,3 А

P_Н=180 Вт

n_Н=1500 об/мин

∆P_мех=15 Вт

R_Я=17,5 Ом при 20˚С

R_В=820 Ом при 20˚С