Дослідження синхронного реактивного конденсаторного двигуна

Мета роботи — вивчити устрій синхроного реактивного конденсаторного мікродвигуна і оволодіти досвідом експериментального дослід­ження його основних характеристик і одержати експериментальне підтвер­дження теоретичних знаннь про властивості реактивних синхронних дви­гунів.

Опис лабораторного стенда

Принципіальна схема лабораторного стенда приведена на рис. 16.1.

Синхронний реактивний двигун на відміну від звичайного синхронного двигуна не має обмотки збудження. Його ротор являє собою явнополюсну шихтовану конструкцію із тонколисткової електротехнічної сталі з короткозамкнутою пусковою кліткою.

Досліджуємий мікродвигун є конденсаторним, тобто на йо­го статорі дві однофазні обмотки А і В, осі яких зміщені в прос­торі одна відносно іншої на 90 ел.град. В коло обмотки В включений фазоздвигаючий елемент — конденсатор clip_image002. Ємність цього конден­сатора на практиці вибирається таким чином, щоб забезпечити в двигу­ні кругове обертаюче поле при номінальному навантаженні.

Для вимірювання активної потужності, яку споживає мікродвигун з мережі, в схемі використаний однофазний ватметр clip_image004, що під­ключається до стенду через гнізда "clip_image006" . Амперметр РА1 або РА2 підключається до гнізд стенда "А" і призначений для вимірювання пов­ного струму, який споживає мікродвигун.

Підключення того чи іншого амперметра відбувається з допомогою перемикача S1 /розміщений на задній стінці лабораторного стенда/.

Номінал робочого конденсатора clip_image002[1] змінюється з допомогою перемикача S2. При цьому можна встановити його значення, які дорівнюють 0,8 ; 1,0 ;2,0 clip_image008.

Для створення і вимірювання навантажувального моменту на валу досліджу ємого мікродвигуна в лабораторному стенді використане стріч­кове гальмо маятникового типу МТ. Схема його роботи приведена на рис.16.2.

Регулювання навантажувального моменту здійснюється шляхом зміни натягу стрічки з допомогою гвинтової пари.

За рахунок тертя між стрічкою і шківом двигуна відбувається по­ворот шківа гальма на деякий кут clip_image010 до того часу, поки відхилена противага clip_image012 не урівноважить силу, що діє на стрічку зі сторони шківа досліджуємого двигуна. Стрілка гальма, яка при ньому відхилилася, покаже на шкалі величину цього кута clip_image010[1].

Величина навантажувального моменту clip_image014, що створюється маятниковим гальмом на валу мікродвигуна:

clip_image016, (16.1)

де clip_image012[1]- маса вантажу, кг /clip_image012[2]= 0,08 кг/;

clip_image010[2]- кут відхилення стрілки гальма, град. ;

clip_image019

clip_image021- відстань від осі шківа гальма до центра тяжіння вантажа, м.;

clip_image023- діаметри шківів двигуна і гальма відповідно, м.

clip_image025

Рис 16.2. Схема стрічкового гальма для визначення навантажувального моменту М2.

Для вимірювання частоти обертання ротора досліджуємого мікродвигуна в лабораторному стенді е фотоелектричний тахометр, оснований на частотному методі вимірювання. Він містить фотодіодний давач clip_image027, освітлювач clip_image029, схему перетворення імпульсного сигнала СП і еле­ктронний частотомір, який підключається до гнізд стенду "clip_image031", непро­зорий диск з отворами.

Частота обертання вала мікродвигуна

clip_image033, (І6.2)

де clip_image035 — частота імпульсів на виході схеми перетворення, Гц;

К — кількість отворів на непрозорому диску Д.

Живлення лабораторного стенда здійснюється від мережі 220 В, вмикання стенда проводиться з допомогою вимикача "Мережа".

Програма роботи та методичні вказівки

1. Познайомитись з конструкцією і принципіальною схемою лабораторного стенда, порядком роботи і даними вимірювальних приладів, що
використовуються.

2. Зібрати схему лабораторного стенду по рис. 16.1, і після її перевірки викладачем зняти дані і побудувати робочі характеристики мікродвигуна.

Попередньо необхідно з допомогою гвинтової пари ослабити натяг стрічки. Такий режим відповідає холостому ходу. Ввімкнути за допомогою перемикача S2 в коло живлення двигуна робочий конденсатор 0,8clip_image008[1]. Для даного режиму записати такі покази пристроїв: напругу жив­лення /вольтметр clip_image038/, використаний струм /амперметр РА2/; вико­ристана активна потужність clip_image040 /ватметр clip_image004[1]/, кут повороту стрілки гальма clip_image010[3], частоту вихідних імпульсів фотоелектричного тахометра clip_image035[1]/ частотомір clip_image031[1]/.

Збільшити гальмуючий момент на валу досліджуємого двигуна.Пов­торити вимірювання всіх перерахованих величин і записати результати до табл. 16.1.

Аналогічно провести вимірювання ще при трьох-чотирьох значеннях навантажувального моменту /до зупинки ротора, шо відповідає режиму короткого замикання/. При зупинці ротора потрібно негайно зменшити гальмуючий момент, щоб уникнути перегрівання двигуна.

Таблиця 16.І

№ п/п

Вимірювання

Обчислення

clip_image044

clip_image046

clip_image048

clip_image050

clip_image052

clip_image054

clip_image056

clip_image058

clip_image060

clip_image062

1

2

3

4

5

Встановити режим холостого ходу. Перемикачем S2 ввімкнути ро­бочу ємність 1,0clip_image008[2]. Повторити всі попередні експерименти. Резуль­тати занести до табл. 16.1.

Ті ж самі виміри повторити для робочої ємності clip_image065. Результати занести також до табл. 16.1.

Результати оброблених вимірювань заносяться в графи табл. 16.1, де вони позначені "Обчислення".

Для обчислення величини гальмуючого /навантажувального/ моменту за формулою/16.1/ необхідно виміряти за допомогою лінійки /або штангенциркуля/ значення clip_image067/див. рис. 16.2/. Маса вантажа clip_image012[3] дорівнює 0,08 кг.

Обчислення значення частоти обертання ротора двигуна проводитися за формулою/16.2/.

Число отворів на непрозорому диску дорівнює 36.

Корисна потужність, яку розвиває мікродвигун:

clip_image070. (16.3)

Коефіцієнт потужності:

clip_image072. (16.4)

Коефіцієнт корисної дії мікродвигуна:

clip_image074. (16.5)

Після визначення всіх величин з табл. 16.1 необхідно побудува­ти такі робочі характеристики двигуна при різних значеннях ро­бочої ємності: clip_image076.

4. Визначити момент входу у синхронізм і момент виходу із син­хронізму.

Для цього встановити режим холостого ходу. Примітити значення частоти вихідних імпульсів з фотодавача при холостому ході. Плавно збільшуючи натяг стрічки гальма, примітити момент різкого зменшення частоти обертання ротора /вихід із синхронізму/. Момент навантажен­ня clip_image014[1], відповідний цьому моменту, дорівнює моменту виходу із синхронізму clip_image079.

Після цього плавно зменшувати величину навантажувального моменту до того часу, поки двигун не втягнеться в синхронізм /відно­виться початкова частота вихідних імпульсів фотодавача/. При наступі такого стану виміряти навантажувальний момент,котрий дорівнює момен­ту входа в синхронізм даного мікродвигуна clip_image081.

Контрольні запитання

1. Яка фізична суть виникнення реактивного моменту?

2. Які бувають конструкції роторів в синхронних реактивних двигунах?

3. Чим пояснюється значна величина струму холостого ходу реактивного двигуна?

4. Що таке момент входу в синхронізм і момент виходу із синхро­нізму?

5. Від яких параметрів залежать величини цього момента?

6. Що таке навантажувальна здатність і надвантажувальна здат­ність реактивного двигуна і як її визначити експериментально?

Література

1. Волков Н.И., Миловзоров В.П. Электромашинные устройства автоматики: Учеб. для вузов по спец, "Автоматика и телемеханика". -М,: Высш.шк., 1986. — С.222-226, 230-234.

2. Кацман М.М., Юферов Ф.М. Электрические машины автоматических
систем. — М.; Высш.шк., 1979. — С.2І8-22І, 153-156.

3. Брускин Д.Э., Зорохович А.Е., Хвостов В.С. Электрические машины и микромашины. — М.: Высш.шк., 1981.

Оставьте комментарий к статье