ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА
Аппаратная часть комплекса лабораторного оборудования выполнена по блочному (модульному) принципу и содержит:
– разработанные и изготовленные с учетом учебных задач электрические машины постоянного и переменного тока, объединенные в единый электромашинный агрегат;
– машину переменного тока, которая объединяет в себе функции синхронной машины и асинхронной машины с фазным ротором;
– трехфазные трансформаторы с регулированием напряжения до 10 % по первичной и вторичной сторонам;
– элементы электрических цепей: реостаты, реакторы, трехфазные активную, индуктивную и емкостную нагрузки;
– источники питания: трехфазный источник питания стенда, источник питания постоянного тока с нерегулируемым и регулируемым выходами для питания машины постоянного тока и регулируемый источник постоянного тока для питания обмотки возбуждения синхронной машины;
– измерительные преобразователи и приборы;
Электромашинный агрегат предназначен для преобразования электрической энергии постоянного и переменного тока в механическую, получения сигналов, определяющих частоту вращения и угловое положение подвижных частей агрегата. Он включает сочлененные между собой и установленные на едином основании машину постоянного тока, машину переменного тока и преобразователь угловых перемещений для определения частоты вращения вала. При испытании машин постоянного тока машина переменного тока используется как приводной синхронный двигатель или как нагрузочный синхронный генератор, при испытании синхронного или асинхронного двигателя машина постоянного тока используется как нагрузочный генератор, а при испытании синхронного или асинхронного генератора машина постоянного тока является приводным двигателем.
Концы обмоток машин выведены специальными гнездами на терминальные панели, прикрепленные к корпусам машин. Технические данные электрических машин постоянного и переменного тока электромашинного агрегата, преобразователя угловых перемещений сведены в табл. 2.1.
Питание электрических машин и других устройств стенда осуществляется от трехфазной электрической сети напряжением 380 В с нейтральным и защитным проводниками. Потребляемая мощность стенда до 500 Вт.
Таблица 2.1. Технические данные электрических машин постоянного и переменного тока, преобразователя угловых перемещений
| Машина постоянного тока (тип 101.2) | |
| Номинальная мощность, Вт | |
| Номинальное напряжение якоря, В | |
| Номинальный ток якоря, А | 0,56 |
| Сопротивление обмотки якоря и щеточного контакта Rа, Ом | 70 – 80 |
| Обмотка возбуждения имеет две обмотки – Е1–Е2 Е3–Е4 | |
| Возбуждение машины: независимое или параллельное – обмотки возбуждения соединяются последовательно; последовательное ‑ обмотки возбуждения соединяются параллельно. | |
| Номинальный ток отдельной обмотки возбуждения, А | 0,25 |
| Напряжение одной обмотки возбуждения Uf, В | 110 В |
| Сопротивление одной обмотки возбуждения Rf, Ом | |
| КПД, % | 57,2 |
| Направление вращения | реверсивное |
| Номинальная частота вращения, мин–1 | |
| Режим работы | двигательный, генераторный |
| Машина переменного тока (тип 102.1) | |
| Число фаз на статоре | |
| Число фаз на роторе | |
| Схема соединения обмоток статора | 
|
| Схема соединения обмотки ротора | Y |
| Сопротивление фазной обмотки Rа, Ом | |
| Частота тока, Гц | |
| синхронная машина | |
| Номинальная активная мощность, Вт | |
| Номинальное напряжение, В | |
| Номинальный ток статора, А | 0,26 |
| Ток возбуждения холостого хода, А | 1,6 |
| Номинальное напряжение возбуждения, В | |
| Номинальный ток возбуждения, А | 1,85 |
| Номинальная частота вращения, мин–1 | |
| асинхронная машина | |
| Номинальная полезная активная мощность, Вт | |
| Номинальное напряжение, В | |
| Номинальный ток статора, А | 0,35 |
| КПД, % | |
| cos jH | 0,73 |
| Номинальная частота вращения, мин–1 | |
| Преобразователь угловых перемещений (тип 104) | |
| Модель | ВЕ 178А |
| Число выходных каналов | |
| Число импульсов за оборот в серии | |
| Диапазон изменения частот вращения вала, мин-1 | 0 . . . 6000 |
Переченьи данные аппаратуры стенда приведены в табл. 2.2.
Таблица 2.2. Перечень и технические данные аппаратуры стенда
| Обозначение/Тип | Наименование | Параметры |
| G1/201.2 | Трехфазный источник питания | ~ 400 В / 16 А |
| G2/206.1 | Источник питания постоянного тока | = от 0 до 250 В/ 3 А (якорь) = 220 В/ 1 А (возбужд.) |
| G3/209.2 | Возбудитель синхронной машины | = от 0 до 40 В / 3,5 А |
| А2/347.1 | Трёхфазная трансформаторная группа | ~ 3´80 ВА/ 230 В/242,235, 230, 226, 220, 133, 127 В |
| А6, А8 /301.1 | Трехполюсный выключатель | ~ 400 В / 10 А |
| А9/307.1 | Реостат в цепи ротора машины переменного тока | 3 ´ 0…40 Ом / 1 А |
| А10/306.1 | Активная нагрузка | 220 В / 3´0…50 Вт; |
| А11/308.1 | Реостат | 0…2000 Ом / 0.3 А |
| А13/323.2 | Реостат | 2×0…100 Ом / 1 А |
| Р1/508.2 | Блок мультиметров | = ~ от 0 до 1000 В / от 0 до 10 А / от 0 до 20 МОм |
| Р2/507.2 | Измеритель мощностей активной и реактивной | 15; 60; 150; 300; 600 В / 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 А. |
| Р3/506.2 | Указатель частоты вращения | минус 2000…0…плюс 2000 мин-1 |
Для работы стенда необходимо выполнить электрическую схему соединений тепловой защиты машины переменного тока с блоком трехфазного источника питания (рис. 2.1).
Для измерения электрических величин (тока, напряжения и омического сопротивления) используется электронный мультиметр. Для его подключения к цепи необходимо выполнить следующее:
- установить род тока (постоянный / переменный);
- выбрать диапазон измерений соответственно ожидаемому результату измерений;
- правильно подсоединить зажимы мультиметра к измеряемой цепи (рис. 2.2 – 2.4).
На каждом стенде установлен блок из трех мультиметров, позволяющий иметь три прибора измерения тока и напряжения в любом количественном сочетании амперметров и вольтметров в пределах трех.
Рис. 2.2. Присоединение мультиметра (как вольтметра) для измерения напряжения
В качестве нагрузки асинхронного двигателя используется генератор постоянного тока независимого или параллельного возбуждения. Вид возбуждения в данном случае не играет роли. Принципиальные электрические схемы генератора при независимом и параллельном включениях показаны на рис. 2.5.
а) б)
Рис. 2.5. Схема соединений в генераторе постоянного тока
при независимом (а) и параллельном (б) возбуждении
Приведенные на схеме приборы в цепи возбуждения генераторов в данной лабораторной работе не нужны и могут использоваться для контроля тока в обмотках асинхронной машины. Необходимо только следить, чтобы напряжение на обмотке возбуждения машины постоянного тока не превышало 230 В. Вольтметр, измеряющий напряжение на зажимах якоря, также следует использовать для измерения напряжения на зажимах асинхронной машины. При необходимости он может быть переключен обратно на машину постоянного тока. Амперметр в цепи якоря необходим для контроля нагрузки генератора.
Для исследования работы асинхронной машины в режиме генератора необходим двигатель с плавным регулированием частоты вращения вала. В качестве такого двигателя используется машина постоянного тока. Возможные схемы электрических соединений в двигателе постоянного тока приведены на рис. 2.6. Все сказанное выше об использовании приборов справедливо и для приведенных схем машины в режиме двигателя.
а) б)
Рис. 2.6. Схема соединений в двигателе постоянного тока
при независимом (а) и параллельном (б) возбуждении
Независимое возбуждение двигателя постоянного тока предпочтительнее, так как позволяет регулировать частоту вращения вала агрегата точнее, чем при параллельном возбуждении, что важно при исследовании генераторного режима асинхронной машины.
При работе со стендом следует соблюдать несколько правил.
До сборки схемы следует убедиться, что все выключатели стоят в положении «ВЫКЛ», переключатели режимов работы источников питания в положении «РУЧН», регулятор напряжения источника питания постоянного тока вывернут в крайнее левое положение, соответствующее нулевому значению напряжения.
Точки заземления используемых блоков напрямую или через заземляющие точки других блоков должны быть соединены с заземляющими точками трехфазного источника питания стенда.
В ходе сборки схемы следует правильно устанавливать, а после сборки еще раз проверить режимы работы измерительных приборов, род тока и диапазон измеряемых величин.
Перед включением стенда схему должен проверить инженер-лаборант или преподаватель.
Не следует включать основной источник питания стенда при включенном источнике питания постоянного тока или при большом числе блоков с выключателями в положении «ВКЛ». При включении трехфазного источника питания это ведет к броску тока, срабатыванию устройства защитного отключения (УЗО) и отключению автоматических выключателей в одной или двух–трех фазах.