Основы физики и механики

Лабораторная работа № 1

Цель работы: Является экспериментально определение параметров схемы замещения однофазного трансформатора, экспериментальное построение внешней характеристики и определение коэффициента полезного действия. Сравнение опытных результатов с расчетным.

Паспортные данные:

Р=0,63 kV*A.

f = 50 Гц

U1H=220 В

U2H=110 В Рассмотрим режим холостого хода:

Зависимости:

I10, U2 = f (U10)

S1H = S2H = 0.63 kV*A, т.к. КПД = 100%

I1H= S1H/U1H = 2.86 A

I2H = S2H/U2H = 5.72 A

Cosц10=P10/U10I10

Рассмотрим режим короткого замыкания:

Рассмотрим режим нагрузка

Cosц1=P1/U1I1

U1=220B

з = Р2/Р1

Графики зависимости:

Для холостого хода:

Для нагрузки:

Лабораторная работа № 2

Цель работы: изучить механические характеристики асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в различных режимах при изменении напряжения на зажимах статора (переключение с «треугольника» на «звезду»).

Программа работы:

1. Записать технические данные машин и измерительных приборов (приложение).

2. Включить агрегат по схеме обмоток статора «треугольник», записать параметры холостого хода асинхронного двигателя.

3. Снять механическую и электромеханическую характеристики асинхронного двигателя.

4. Переключить асинхронный двигатель на схему обмоток статора «звезда», снять механическую и электромеханическую характеристики асинхронного двигателя.

5. Составить отчет и сделать заключение о проделанной работе.

Электромеханическая характеристика асинхронного двигателя представляет собой зависимость скорости вращения его ротора от тока статора n=f (I). Выражение для тока статора асинхронного двигателя можно получить на основании его схемы замещения:

Is=Isн*((л1(s/sk)+I0'*((sk/s)+2ask))0.5 /(s/sk+sk/s+2ask)0.5)

где Isн — номинальный ток статора двигателя л1 — кратность пускового тока лm — перегрузочная способность двигателя.

I0' = I0/Isн — ток холостого хода в о.е.

a= R1/R2' - отношение сопротивлений статорной и роторной цепей асинхронного двигателя

sk — критическое скольжение.

I0/Isн=sinцH-(cosцH/(лm+(лm2−1)0.5))

По этим формулам может быть рассчитана электромеханическая характеристика асинхронного двигателя при использовании только каталожных данных.

Механическая характеристика асинхронного двигателя — это зависимость скорости вращения его ротора от вращающего момента n=f (M). Механическая характеристика может быть рассчитана по формуле Клосса с различной степенью точности приближения к экспериментальной. В данной работе может быть использована формула Клосса, аналогичная формуле для расчета электромеханической характеристики асинхронного двигателя.

M=2Mmax*(1+ask/(s/sk+sk/s+2ask))

где Mmax — максимальный (критический) момент двигателя.

Электрическая схема лабораторной установки Схема лабораторного стенда:

Ход работы Таблица 1

Формулы для вычислений:

Таблица2

Таблица 2(А)

Таблица 3

Коэффициенты:

Коэффициент трансформации — 2/5,

Сопротивление обмотки статора — 3 Ома, Для ваттметра — 0,5 Вт, Для вольтметра — 2 В, Для амперметра — 0,02 А.

1) В общих осях координат построить

Для таблицы 1

Для таблицы 1 (а) Для таблицы 1.

Для таблицы 1 (а) График зависимости, для таблицы 1

График зависимости, для таблицы 1(а) График зависимости, для таблицы 1

График зависимости, для таблицы 1(а)

2) Построить рабочие характеристики двигателя

А) Активная мощность, потребляемая из сети

С другой стороны активную мощность можно найти по формуле:

Из опыта холостого хода можно определить:

Потери в обмотке статора при нагрузке .

Сопротивление обмотки статора — 3 Ома, Для таблицы 2

Б) Мощность на валу находится с помощью формулы:

В) Коэффициент полезного действия

Г) Коэффициент мощности

Д) Момент на валу ,

где nя скорость ротора, об/мин;

Частота вращения ротора всегда равна постоянной синхронной частоте

поэтому график зависимости имеет вид прямой параллельной оси абсцисс.

Е) По данным таблицы построить рабочие характеристики синхронного двигателя в общих осях координат.

Таблица 4

Вывод: В данной лабораторной работе я изучил механические характеристики асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в различных режимах при изменении напряжения на зажимах статора.

Лабораторная работа № 3

Цель работы: ознакомиться с устройством и принципом действия генератора, выявить влияние нагрузки и систем возбуждения на поведение генератора, сравнить его с генератором независимого возбуждения, оценить данные, полученные в ходе работы, с теорией электромашин постоянного тока.

Лабораторная работа № 4

Цель исследования: изучить устройство и принцип действия синхронного генератора, получить навыки управления двигателем, исследовать основные рабочие характеристики.

Оборудование и принадлежности: В качестве генератора используется машина постоянного тока типа П32 У4 со следующими номинальными данными: напряжение 220 В, механическая мощность 1,5 кВт, частота вращения вала 1450 об/мин, ток в линейных проводах 6,5 А, КПД 80%.

Нагрузкой служит электромагнитный тормоз (ЭМТ), допускающий плавное регулирование создаваемого им момента сопротивления за счет изменения величины постоянного тока в обмотке возбуждения тормоза.

Вал через муфту сочленен с валом ЭМТ, второй конец вала ДПТ сочленен с тахометром ТХ типа ТМТ-ЗОП, измеряющим частоту вращения вала.

Перечисленные электрические машины установлены на основании, сваренном из швеллера. Габариты установки 1000×460×400 мм, масса 15 кг.

При вращении диска электромагнитного тормоза в нем за счет магнитного потока возбуждения наводятся вихревые токи, взаимодействие которых с магнитным потоком магнитной системы создает тормозной момент.

Принципиальная схема экспериментальной установки Ознакомиться с устройством и принципом действия двигателя параллельного возбуждения. Паспортные данные двигателя занести в табл. 1

Таблица 1

Снятие характеристики холостого хода Снять характеристику холостого хода, зависимости при постоянном напряжении источника питания и полезном моменте на валу М=0.

Пустить двигатель в ход и, уменьшая реостатом RB ток возбуждения IB, измерить по тахометру ТХ частоту вращения двигателя n, не допуская превышения ее более чем на 25% сверх номинальной nH. Полученные данные занести в табл. 2 и построить характеристику холостого хода.

Таблица 2

Характеристика холостого хода ДПТ

Снятие рабочей и естественной механической характеристик Провести испытания двигателя под нагрузкой при Rn=0. Установить максимальный ток возбуждения и пустить двигатель в ход. Изменить нагрузку двигателя с помощью ЭМТ с шагом 2 Нм на интервале от нуля до 10 Нм; при этом для каждого момента записать данные в табл. 3 (U, IЯ, IB, n, M). На основании данных табл. 3 построить рабочие и естественную механическую характеристики.

Таблица 3

Рабочая и естественная механические характеристики

Снятие искуственной механической характеристик Провести испытания под нагрузкой при RП? 0 (значения RП указывает преподаватель). Установить максимальный ток возбуждения и, изменяя нагрузку двигателя с помощью ЭМТ с шагом 2 Н· м на интервале от нуля до 10 Н· м, для каждого момента записать данные в табл. 3. На основании данных табл. 3 построить искусственную механическую и рабочие характеристики.

трансформатор асинхронный двигатель генератор Искусственная механическая характеристика Оценим погрешность изменения токов:

где К — класс точности прибора Вывод: В ходе работы на практике изучили генератор с параллельным возбуждением, экспериментально получили его основные характеристики, тем самым подтвердили теоретические сведения о свойствах ДПТ. Характер полученных кривых соответствует теоретическим.