СБОРНИК МЕТОДИЧЕСКИХ УКАЗАНИЙ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ

Областное государственное бюджетное профессиональное

образовательное учреждение

«Ульяновский техникум железнодорожного транспорта»

СБОРНИК МЕТОДИЧЕСКИХ УКАЗАНИЙ

ДЛЯ СТУДЕНТОВ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ

ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ

МДК 01.01. Электрические машины и аппараты

технический профиль

13.02.11 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)

ДЛЯ СТУДЕНТОВ ОЧНОЙ  ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ

Ульяновск, 2015

Разработчик:   Мошин А.В. преподаватель ОГБПОУ «Ульяновский техникум железнодорожного транспорта»

            Методические указания для выполнения практических работ, являются частью основной профессиональной образовательной программы  в соответствии с ФГОС по специальности СПО 13.02.11 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям) (базовой подготовки), входящей в состав укрупненной группы специальностей  13.00.00 Электро и теплоэнергетика в части освоения основного вида профессиональной деятельности (ВПД) Организация технического обслуживания и ремонта электрического и электромеханического оборудования в соответствии с требованиями  ФГОС СПО третьего поколения.

         Методические указания по выполнению практических  работ адресованы  студентам очной формы обучения.

         Методические указания включают в себя учебную цель, перечень образовательных результатов, заявленных во ФГОС СПО третьего поколения, задачи, обеспеченность занятия, краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме, вопросы для закрепления теоретического материала, задания для практической работы студентов и инструкцию по ее выполнению, методику анализа полученных результатов, порядок и образец отчета о проделанной работе.

СОДЕРЖАНИЕ

Название практических работ	страницы
1. Расчет потерь в  трехфазном асинхронном двигателе.	5
2. Выполнение расчетов переходного сопротивления контактов в электрических аппаратах.	9
3. Определение процессов коммутации в электрических машинах.	14
4. Построение механических характеристик для электрических машин.	18
5. Выполнение  различных способов торможения для различных электродвигателей.	21
6. Включение асинхронного двигателя в генераторный режим работы.	28
7. Включение силовых трансформаторов на параллельную работу.	35
8. Сборка узлов схем управления электропривода на бесконтактной аппаратуре.	39
9. Сборка реверсивной схемы управления трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором.	43
10. Выполнение пусконаладочных работ с аппаратами управления.	47
11. Выполнение пусконаладочных работ с аппаратами защиты.	51
12. Проверка правильности  сборки  разомкнутых  схем  управления электропривода.	56
13. Проверка правильности сборки  замкнутых  схем управления электропривода.	60

Введение

УВАЖАЕМЫЙ СТУДЕНТ!

            Методические указания по МДК 01.01 Электрические машины и аппараты для выполнения практических  работ созданы Вам  в помощь для работы на занятиях, подготовки к практическим  работам, правильного составления отчетов.

            Приступая к выполнению практической работы, Вы должны внимательно прочитать цель и задачи занятия, ознакомиться с требованиями к уровню Вашей подготовки в соответствии с федеральными государственными стандартами третьего поколения (ФГОС-3), краткими теоретическими и учебно-методическими материалами по теме практической работы, ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.

            Все задания к практической работе Вы должны выполнять в соответствии с инструкцией, анализировать полученные в ходе занятия результаты по приведенной методике.

            Отчет о практической работе Вы должны выполнить по приведенному алгоритму, опираясь на образец.

            Наличие положительной оценки по практическим работам необходимо для  допуска к экзамену, поэтому в случае отсутствия на уроке по любой причине или получения неудовлетворительной оценки за практическую.  Вы должны найти время для ее выполнения или пересдачи.

Внимание! Если в процессе подготовки к практическим работам или при решении задач у Вас возникают вопросы, разрешить которые самостоятельно не удается, необходимо обратиться к преподавателю для получения разъяснений или указаний в дни проведения дополнительных занятий.

            Время проведения дополнительных занятий можно узнать у преподавателя или посмотреть на двери его кабинета.

Желаем Вам успехов!!!

Раздел №1.  Выполнение наладки, регулировки и проверки электрических машин и аппаратов

Тема 1.2.

Регулирование физических процессов в электрических машинах и аппаратах

Название практической работы «Расчет потерь в  трехфазном асинхронном двигателе»

Учебная цель: получить практический навык в определении и расчете механических и электрических потерь трехфазном асинхронном двигателе.

Учебные задачи:

1. Определить потери мощности в двигателе, при его работе со  статическом моменте.
2. Проверка правильности расчётов и выбора двигателя.

Образовательные результаты, заявленные во ФГОС третьего поколения:

Студент должен

уметь: производить расчеты электрических потерь в  трехфазном асинхронном двигателе

       знать: порядок определения электрических потерь в  трехфазном асинхронном двигателе.

 Задачи практической  работы:

1.      Определять конструктивные параметры трехфазных асинхронных двигателей.

2.      Производить расчеты, необходимые для проверки электрических потерь в электродвигателе.

Обеспеченность занятия:

1. Учебно-методическая литература:  не требуется
2. Справочная литература: не требуется
3. Технические средства обучения: средства диагностики и измерения: мультиметр, секундомер
4. Программное обеспечение: не требуется

5.      Лабораторное оборудование и инструменты: стенд для исследования электрических машин, трёхфазный асинхронный двигатель.

6. Рабочая тетрадь в клетку
7. Образцы документов: не требуется
8. Раздаточные материалы: технические данные  трёхфазных электродвигателей (приложение 2)
9. Калькулятор
10. Ручка.
11. Карандаш простой

Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме практической  работы

Преобразование электрической энергии в меха­ническую в асинхронном двигателе, как и в других электрических машинах, связано с потерями энер­гии, поэтому полезная мощность на выходе двигате­ля Р₂ всегда меньше мощности на входе (потребляе­мой мощности) Р₁ на величину потерь Р :

Р₂ = Р₁ - Р                  

Потери Р преобразуются в теплоту, что в ко­нечном итоге ведет к нагреву машины. Потери в электрических машинах разделяются на основные и добавочные. Основные потери включают в себя магнитные, электрические и механические.

Магнитные потери Р_м в асинхронном двигателе вызваны потерями на гистерезис и потерями на вих­ревые токи, происходящими в сердечнике при его перемагничивании. Величина магнитных потерь пропорциональна частоте перемагничивания Р_м = f ^β,

где β = 1,3 ÷ 1,5. Частота перемагничивания сердеч­ника статора равна частоте тока в сети (f = f₁), а частота перемагничивания сердечника ротора f = f₂ =f_1s.При частоте тока в сети f ₁ = 50 Гц при номинальном скольжении s_ном = 1 ÷ 8 % частота перемагничивания ротора f = f₂ = 2 ÷ 4 Гц, поэтому магнитные потери в сердечнике ротора настолько малы, что их в практи­ческих расчетах не учитывают.

Электрические потери в асинхронном двигателе вызваны нагревом обмоток статора и ротора прохо­дящими по ним токами. Величина этих потерь про­порциональна квадрату тока в обмотке (Вт):

электрические потери в обмотке статора

Р_э1 = m₁ I²₁ r₁ ;                                         

электрические потери в обмотке ротора

                              Р_э2 = m₂ I²₂ r₂ = m₁ I^{′ 2}₁ r^{′ 1}                                

Здесь r₁ и r₂ — активные сопротивления обмоток фаз статора и ротора пересчитанные на рабочую температуру Θ_раб.

следует, что работа асинхронного двигателя эконо­мичнее при малых скольжениях, так как с ростом скольжения растут электрические потери в роторе.

В асинхронных двигателях с фазным ротором помимо пере­численных электрических потерь имеют место еще и электрическиe потери в щеточном контакте Р_э.щ = 3 I₂ ΔU_щ /2, где U_щ =2,2 В - переходное падение напряжения на пару щеток.

Механические потери Р_мех — это потери на трение в подшип­никах и на вентиляцию. Величина этих потерь пропорциональна квадрату частоты вращения ротора (Р_мех = n²₂). В асинхронных двигателях с фазным ротором механические потери происходят еще и за счет трения между щетками и контактными кольцами ротора.

Добавочные потери включают в себя все виды трудноучитываемых потерь, вызванных действием высших гармоник МДС, пульсацией магнитной индукции в зубцах и другими причинами. В соответствии с ГОСТом добавочные потери асинхронных двигателей принимают равными 0,5% от подводимой к двигателю мощности Р₁:

Р_до6 = 0,005 Р₁.         

При расчете добавочных потерь для неноминального режима следует пользоваться выражением

Р^′_доб = Р_доб β²        

где  β = I₁/ I_1ном —коэффициент нагрузки.

Сумма всех потерь асинхронного двигателя (Вт)

                                 P = Р_эм + Р_э1 + Р_э2 + Р_мех + Р_доб.   

                                                                                                                                                                  Часть подводимой к двигателю мощности Р₁  = m₁ U₁ I₁ cos φ₁ затрачивается в статоре на магнитные Р_ы и электрические Р_э1 потери. Оставшаяся после этого электромагнитная мощность Р_эм  передается на ротор, где частично расходуется на электрические потери Р_э2 и преобра­зуется в полную механическую мощность Р′₂. Часть мощности идет на покрытие механических Р_мех и добавочных потерь Р_доб, а оставшаяся часть этой мощности Р₂ составляет полезную мощ­ность двигателя.

У асинхронного двигателя КПД

η = Р₂/ Р₁ =1 - P.         

Электрические потери в об­мотках Р_Э1 и Р_Э2 являются пере­менными потерями, так как их величина зависит от нагрузки дви­гателя, т. е. от значений токов в обмотках статора и ротора. Переменными яв­ляются также и добавочные потери . Что же касается магнитных Р_м и механических Р_мех, то они практически не зависят от нагруз­ки (исключение составляют двига­тели, у которых с изменением на­грузки в широком диапазоне меняется частота вращения).

Коэффициент полезного дей­ствия асинхронного двигателя с изменениями нагрузки также ме­няет свою величину: в режиме хо­лостого хода КПД равен нулю, а затем с ростом нагрузки он увели­чивается, достигая максимума при нагрузке (0,7 ÷ 0,8)Р_ном. При дальнейшем увеличении нагрузки КПД незначительно снижается, а при перегрузке (P₂ > Р_ном) он резко убывает, что объясняется ин­тенсивным ростом переменных потерь (Р_э1 + Р_э2 + Р_доб), величина которых пропорциональна квадрату тока статора, и уменьшением коэффициента мощности. График зависимости КПД от нагрузки η = f (β) .

КПД трехфазных асинхронных двигателей общего назначения при номинальной нагрузке составляет: для двигателей мощностью от 1 до 10 кВт η_ном = 75 ÷ 88%, для двигателей мощностью более 10 кВт η_ном =90 ÷ 94%.

Вопросы для закрепления теоретического материала к практическому занятию:

1. Какие виды потерь имеют место в асинхронном двигателе?
2. Почему магнитные потери в сердечнике ротора не учитывают?
3. На какие виды потерь влияют величина воздушного зазора и толщина пла­стин сердечника статора?
4. Почему при нагрузках двигателя меньше номинальной его cos φ₁, имеет низ­кие значения?
5. Какими мерами можно ослабить паразитные моменты в двигателе?

Задания для практического занятия

1.РАСЧЕТ ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ В ДВИГАТЕЛЕ

Поскольку  режим  работы   двигателя задан  величиной  момента  нагрузки,

целесообразно пользоваться формулами расчета через механические координаты

и параметры. Принимая  рабочий  участок  механической  характеристики  асинхронного

двигателя линейным находим:

Переменные потери мощности в заданной точке

Для получения постоянных потерь мощности находим полные потери АД  в

номинальном  режиме

Переменные потери в АД

Постоянные потери в АД

2..  ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРЕМЕННЫХ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ ПРИ ПУСКЕ

При пуске вхолостую

Переменные потери энергии в   двигателе

3. ПРОВЕРКА  ВЫБРАННОГО  ДВИГАТЕЛЯ  ДЛЯ  РАБОТЫ  ЕГО  В КРАТКОВРЕМЕННОМ РЕЖИМЕ

Коэффициент термической перегрузки

Механический коэффициент перегрузки

Допустимая мощность в кратковременном режиме

Если  MКр ≥Мс.кр .   , то электродвигатель пригоден для получасовой работы с заданной нагрузкой.

 Инструкция по выполнению практической работы

1. Рассчитайте   потери мощности  в  двигателе  при  его  работе  со  статическими

моментом на естественной характеристике при соотношении

2.  Определите  переменные потери энергии при пуске двигателя вхолостую и

при статическом моменте нагрузки.

3.  Проверьте   пригодность  выбранного  двигателя  для  работы  его  в

кратковременном  режиме  с  нагрузкой  MС. КР=1, 25 ⋅ МН  и  длительностью

кратковременной  нагрузки  tКР = 30 мин.  Приняв   постоянную  нагрева

=ТН30   мин  и коэффициент постоянных потерь  0,5.

4.  Предложите   пути  энергосбережения  в  электроприводе  асинхронного

двигателя.

Методика анализа результатов, полученных в ходе практической работы

Методики анализа результатов  даны в инструкции  по выполнению каждого задания практического занятия.

 Порядок выполнения отчета по практической работе

1. После проведения практической работы составьте   отчет по соответствующей форме (приложение 1)

Раздел №1.  Выполнение наладки, регулировки и проверки электрических машин и аппаратов

Тема 1.2. Регулирование физических процессов в электрических машинах и аппаратах

Название практической работы «Выполнение расчетов переходного сопротивления контактов в электрических аппаратах»

Учебная цель:   получить практический навык выполнения  расчетов переходных сопротивлений контактных групп в электрических аппаратах.

Учебные задачи:

-  определять параметры контактных соединений

-  рассчитывать зависимости контактных сопротивлений от различных сил нажатия

Образовательные результаты, заявленные во ФГОС третьего поколения:

Студент должен

уметь: выполнять расчеты переходного сопротивления контактов коммутационных аппаратов

       знать:  порядок выполнения  расчета переходного сопротивления коммутационных   аппаратов

Задачи практической  работы:

1. Определять конструктивные параметры электрических аппаратов
2. Производить измерения, необходимые для проверки сопротивления контактных групп.
3. Производить расчёт переходного сопротивления контактов.

Обеспеченность занятия

1. Учебно-методическая литература:  не требуется
2. Справочная литература: не требуется
3. Технические средства обучения: средства диагностики и измерения: мультиметр, динамометр, автотрансформатор, выпрямитель.
4. Программное обеспечение: не требуется
5. Лабораторное оборудование и инструменты: установка для проверки работы и испытания контактов электрических аппаратов.
6. Тесты: не требуется
7. Рабочая тетрадь в клетку
8. Образцы документов: не требуется
9. Раздаточные материалы: не требуются
10. Калькулятор
11. Ручка.
12. Карандаш простой

Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме практической  работы

Электрическим контактом называется соединение двух (или нескольких)

проводников,  предназначенное  для  проведения  электрического  тока.  Деталь,

соприкасающаяся  с  другой  при  образовании  электрического  контакта,

называется контакт деталью.

Соприкосновение  контактов  происходит  не  по  всей  кажущейся

поверхности  контактирования,  а  лишь  в  нескольких  её  местах,  так  как  на

поверхности контактов всегда имеются микроскопические выступы и впадины

(микронеровности).  Поэтому  сопротивление  контакта  электрическому  току

значительно больше сопротивления сплошного проводника.

Контактное  сопротивление  является  важнейшей  характеристикой

электрического  контакта:  чем  оно  больше,  тем  больше  тепловой  энергии

выделяется в контакте а, следовательно, тем выше его температура.

На  величину  контактного  сопротивления  влияет  ряд  факторов?  Сила

нажатия на контакт, форма контактной поверхности, наличие окисных пленок

на поверхности контактов, электрические и механические свойства материала

контактов, их температура и т.д.

В данной работе исследуются зависимости контактного сопротивления от

силы контактного нажатия для контактов различных форм и материалов. Кроме

того, выясняется влияние поверхностных пленок на контактное сопротивление.

Контактное  сопротивление  зачищенного  контакта  связано  с  силой

нажатия следующим соотношением: 

где   Rк  -  контактное сопротивление, 0м;

F  -  сила контактного нажатия, Н;

k  - коэффициент, учитывающий материал контактов и состояние

контактных поверхностей, Ом⋅ Н ;

m – показатель степени, зависящий от формы контактов.

Значения  k и  m, определенные опытным путем, приведены в табл.1 и 2.

Вопросы для закрепления теоретического материала к практическому занятию:

1. Что такое электрический контакт?

2. Что понимают под кажущейся поверхностью электрического контакта?

Какая поверхность контакта воспринимает усилие нажатия?

3. Дайте определение контактного сопротивления. Какие факторы и как 

влияют на величину контактного сопротивления?

4.  На  какие  виды  разделяются  контакты  по  форме  контактной

поверхности?

5.  Приведите  эмпирическую  формулу,  связывающую  контактное

сопротивление с усилием нажатия, формой контактов, материалом контактов и

состоянием их контактных поверхностей.

6.  Как  экспериментально  определяется  величина  контактного

сопротивления?

Задания для практического занятия

      Механическая  часть  установки (рис.1)  представляет  собой  стальной

жесткий  рычаг  первого  рода 5, ось  которого  шарнирно  закреплена  на

основании 4, выполненном  из  швеллера.  Исследуемые  контакты 6

закрепляются в обоймах 7, одна из которых расположена на рычаге 5, а другая

–  на  полке  швеллера 4. Обоймы 7 могут  поворачиваться  во  взаимно

перпендикулярных  плоскостях,  благодаря  чему  достигается  самоустановка

контактов. 

С  помощью  тяги 2 и  грузов 3 контакты  прижимаются  друг  к  другу.

Отношение плеч рычага равно 1:10, поэтому сила нажатия на контакт будет в

10 раз больше силы тяжести грузов. Для уравновешивания собственной массы

рычага  служит противовес 1.

Электрическая  схема  установки  представлена  на  рис.2.  Выпрямленный

ток напряжением 3,5 В подается на контакты от выпрямителя UZ, питающегося

от  сети  переменного  тока  через  регулируемый  автотрансформатор  Т1  и

понижающий трансформатор Т2. Величина тока в цепи исследуемых контактов

определяется  по  показаниям  амперметра,  подключенного  к  измерительному

шунту RS.

 Падение  напряжения  на  контактах  регистрируется  милливольтметром.

Это напряжение будет небольшим при воздействии на контакты значительной

прижимающей силы. Если же эта сила будет мала или контакты разойдутся, то

к  милливольтметру  будет  проложено  полное  напряжение  выпрямителя,  и

милливольтметр  выйдет  из  строя.  Для  предотвращения  этого  контакты

установки должны быть всегда надежно прижаты, поэтому минимальная масса

грузов, приложенных к  свободному концу рычага составляет 1 кг.

1.      Определите  зависимости контактного сопротивления от силы нажатия

на  контакт  для  зачищенных  медных  и  латунных  контактов:  для  этого

первоначально  следует  закрепить  в  обоймах  установки  медные  зачищенные

контакты шар-плоскость и подключить их к главной и измерительной цепям.

Зачистку контактов надо производить непосредственно перед началом работы

шлифовальной  бумагой.  Затем  с  помощью  нагрузочного  устройства  создать

начальную  силу  нажатия  на  контакт,  равную 98Н (что  соответствует  массе

груза 1 кг). Включением автоматического выключателя S  подать напряжение

на схему и установить в цепи контактов ток 200 А. Прежде, чем приступить к

измерению  падений  напряжений,  следует  милливольтметр  включить  на

наивысший  предел  измерения  и  только  затем,  по  мере  надобности,  предел

измерения уменьшают.

В  процессе  исследования  силу  нажатия  на  контакт  следует

последовательно изменять, устанавливая грузы массой от 1 до 6 кг. Измерения

необходимо производить вначале при возрастающей, а затем при убывающей

силе контактного нажатия.  Зная падение напряжения на контактах в каждом

опыте и величину протекающего по ним тока 1-200 А, определяют контактное

сопротивление. 

                                            

Аналогичные  измерения  и  определения  величины  Rк.оп    следует

произвести  для  всех  видов  медных  и  латунных  зачищенных  контактов,

указанных в табл.2.

Результаты измерений занести в табл. по форме 1.

2.      Рассчитайте  зависимости контактного сопротивления от силы нажатия

по  формуле (1) для  всех  исследованных  медных  и  латунных  зачищенных

контактов.  При  расчетах  использовать  те  же  значения  сил,  что  и  в  опытах.

Опытные и расчетные зависимости построить на одном графике и сравнить их

между собой.

3.      Определите  зависимость контактного сопротивления от силы нажатия

для  окисленного  алюминиевого  контакта  при  различных  формах  контактной

поверхности. Данные измерений занести в табл. по форме 2.

4.       Рассчитайте   зависимость  контактного  сопротивления  от  силы  нажатия

по  формуле (1) для  всех  исследованных  видов  алюминиевого  контакта  при

зачищенных  поверхностях  контактирования,  используя  те  же  значения  сил

нажатия,  что  и  в  опыте.  Построить  на  одном  графике  опытные  и  расчетные

зависимости  и,  сравнив  их  между  собой,  выяснить  влияние  поверхностной

пленки на контактное сопротивление.

Инструкция по выполнению практической работы

1. 0знакомьтесь   с  лабораторной  установкой  и  порядком  включения

средств измерения.

     2. Запишите  технические  и  метрологические  характеристики  основного

оборудования и средств измерения, используемых в работе.

     3.  Определите  зависимости контактного сопротивления от силы нажатия

на  контакт  для  зачищенных  медных  и  латунных  контактов.

4. Определите  зависимость контактного сопротивления от силы нажатия

для  окисленного  алюминиевого  контакта  при  различных  формах  контактной поверхности.

Методика анализа результатов, полученных в ходе практической работы

Методики анализа результатов  даны в инструкции  по выполнению каждого задания практического занятия.

 Порядок выполнения отчета по практической работе

1. После проведения практической работы составьте   отчет по соответствующей форме (приложение 1)

Раздел №1.  Выполнение наладки, регулировки и проверки электрических машин и аппаратов

Тема 1.2. Регулирование физических процессов в электрических машинах и аппаратах

Название практической работы «Определение процессов коммутации в электрических машинах»

Учебная цель:   получить практический навык определения процесса коммутации в машине постоянного тока.

Учебные задачи:

- проводить  анализ процессов коммутации в машинах постоянного тока

   - производить выбор щёток и коллектора для машин постоянного тока

Образовательные результаты, заявленные во ФГОС третьего поколения:

Студент должен

уметь: различать и определять степени коммутации в электрических машинах.

       знать: процессы и явления, происходящие при коммутации в электрических машинах

Задачи практической  работы:

1.Определять основные параметры  прямолинейной и криволинейной коммутации.

2. Производить измерения, необходимые для проверки выбора необходимых мер, улучшающих коммутацию в машинах постоянного тока.
3. Производить разборку и сборку щёточно–коллекторного узла двигателя постоянного тока.

Обеспеченность занятия:

1. Учебно-методическая литература:  не требуется
2. Справочная литература: не требуется
3. Технические средства обучения: средства диагностики и измерения: мультиметр, секундомер, амперметр, реостат.
4. Программное обеспечение: не требуется
5. Лабораторное оборудование и инструменты: двигатель постоянного тока, щётки различного материала, обмоточный провод.
6. Тесты: не требуется
7. Рабочая тетрадь в клетку
8. Образцы документов: не требуется
9. Раздаточные материалы: не требуется
10. Калькулятор
11. Ручка.
12. Карандаш простой

Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме практической  работы

При работе машины постоянного тока щетки и коллектор образуют скользящий контакт. Площадь контакта щетки выбирают по значению рабочего тока машины, приходящегося на одну щетку, в соот­ветствии с допустимой плотностью тока для вы­бранной марки щеток. Если по какой-то причине щетка прилегает к коллектору не всей поверхно­стью, то возникают чрезмерные местные плотности тока, приводящие к искрению на коллекторе.

Причины, вызывающие искрение на коллекторе, разделяют на механические, потенциальные и ком­мутационные.

Механические причины искрения – сла­бое давление щеток на коллектор, биение            коллекто­ра, его эллиптичность или негладкая поверхность, загрязнение поверхности коллектора, выступание миканитовой изоляции над медными пластинами, неплотное закрепление траверсы, пальцев или щет­кодержателей, а также другие причины, вызываю­щие нарушение электрического контакта между щеткой и коллектором.

Потенциальные причины искрения появ­ляются при возникновении напряжения между смежными коллекторными пластинами, превышаю­щего допустимое значение (см. § 25.5). В этом слу­чае искрение наиболее опасно, так как оно обычно сопровождается появлением на коллекторе электри­ческих дуг.

Коммутационные причины искрения соз­даются физическими процессами, происходящими в машине при переходе секций обмотки якоря из од­ной параллельной ветви в другую.

Иногда искрение вызывается целым комплексом причин. Выяснение причин искрения следует начи­нать с механических, так как их обнаруживают ос­мотром коллектора и щеточного устройства. Труд­нее обнаружить и устранить коммутационные причины искрения.

При выпуске готовой машины с завода в ней настраивают темную коммутацию, исключающую какое-либо искрение. Од­нако в процессе эксплуатации машины, по мере износа коллектора и щеток, возможно появление искрения. В некоторых случаях оно может быть значительным и опасным, тогда машину необходи­мо остановить для выяснения и устранения причин искрения. Однако небольшое искрение в машинах общего назначения обычно допустимо.

Согласно ГОСТ у, искрение на коллекторе оценивается степе­нью искрения (классом коммутации) под сбегающим краем щетки.

Степень   1 — искрения нет (темная коммутация).

Степень 1^1/₄ — слабое искрение под небольшой частью щет­ки, не вызывающее почернения коллектора и появления нагара на щетках.

Степень 1^1/₂ — слабое искрение под большей частью щет­ки, приводящее к появлению следов почернения на коллекторе, легко устраняемого протиранием поверхности коллектора                бензи­ном, и следов нагара на щетках.

Степень 2 — искрение под всем краем щетки. Допускается только при кратковременных толчках нагрузки и при перегрузке. Приводит к появлению следов почернения на коллекторе, не уст­раняемых протиранием поверхности коллектора бензином, а также следов нагара на щетках.

Степень 3 — значительное искрение под всем краем щетки с появлением крупных вылетающих искр, приводящее к значи­тельному почернению коллектора, не устраняемое протиранием поверхности коллектора бензином, а также к подгару и разруше­нию щеток. Допускается только для моментов прямого (безрео­статного) включения или реверсирования машин, если при этом коллектор и щетки остаются в состоянии, пригодном для даль­нейшей работы.

Если допустимая степень искрения в паспорте электрической машины не указана, то при номинальной нагрузке она не должна превышать 1^1/₂.

При вращении якоря машины постоянного тока коллекторные пластины поочередно вступают в соприкосновение со щетками. При этом переход щетки с одной пластины (сбегающей) на дру­гую (набегающую) сопровождается переключением секции об­мотки из одной параллельной ветви в другую и изменением как значения, так и направления тока в этой секции. Процесс пере­ключения секции из одной параллельной ветви в другую и сопро­вождающие его явления называются коммутацией.

Секция, в которой происходит коммутация, называется ком­мутирующей, а продолжительность процесса коммутации — пе­риодом коммутации:

Т_к = [60/(Kn)](b_щ/ b_к)

где b_щ — ширина щетки; К — число коллекторных пластин; n — частота вращения якоря, об/мин; b_к — расстояние между серединами соседних коллекторных пластин (коллекторное деление).

Основная причина неудовлетворительной коммутации в ма­шинах постоянного тока — добавочный ток коммутации

i_д = ∑e / ∑r_к  

Здесь ∑r_к — сумма электрических сопротивлений добавочному току коммутации i_д:

сопротивления мест пайки в петушках, пере­ходного контакта между коллекторными пластинами и щеткой и собственно щетки.

Однако из перечисленных сопротивлений, входящих в ∑r_к, наибольшее значение имеет сопротивление щетки и переходного контакта, поэтому, обозначив их r_щ, с некоторым приближением можно записать

i_д = ∑e / r_щ                       

Из полученного выражения следует, что уменьшить ток i_д, а следовательно улучшить коммутацию, можно либо увеличением сопротивления r_щ, либо уменьшением суммарной ЭДС ∑e в ком­мутирующей секции.

Вопросы для закрепления теоретического материала к практическому занятию:

1.Какие причины могут вызвать искрение на коллекторе?

2.Какие степени искрения предусмотрены ГОСТ ом?  Дайте каждой из них ха­рактеристику и укажите условия допустимости.

3.Почему прямолинейная коммутация не сопровождается искрением?

4.Какие причины, вызывающие искрение, возникают при замедленной комму­тации?

5.Объясните назначение и устройство добавочных полюсов

Задания для практического занятия

1.По приведенным рисункам опишите  название и причины появления коммутации.

2.Опишите  порядок устранения различного рода искрения между щёткой и коллектором.

3.Под наблюдением преподавателя разберите  щёточно-коллекторный узел двигателя постоянного тока и определите степень коммутации.

4.Под наблюдение преподавателя произведите выбор необходимых щёток для конкретного типа двигателя.

5.Оформите  отчет о проделанной работе

Инструкция по выполнению практической работе

1.      Внимательно ознакомьтесь с конструкцией двигателя постоянного тока.

2.      Опишите назначение щёточно-коллекторного узла в машинах постоянного тока.

3.      Произведите выбор необходимого инструмента для проведения разборочно-сборочных работ щёточно-коллекторного узла двигателя постоянного тока.

4.      Произведите разборку щёточно – коллекторного узла по алгоритму, указанному в рабочем конспекте.

5.      Выполните необходимые измерения параметров работы щёток и компенсационной обмотки двигателя постоянного тока, как средства улучшения коммутации в машинах постоянного тока. Обоснуйте свой выбор.

6.      Произведите сборку щёточно – коллекторного узла в обратной последовательности его  разборки.

Методика анализа результатов, полученных в ходе практической работы

Методики анализа результатов  даны в инструкции  по выполнению каждого задания практического занятия.

 Порядок выполнения отчета по практической работе

1. После проведения практической работы составьте   отчет по соответствующей форме(приложение 1)

Раздел №1.  Выполнение наладки, регулировки и проверки электрических машин и аппаратов

Тема 1.2. Регулирование физических процессов в электрических машинах и аппаратах

Название практической работы «Построение механических характеристик для электрических машин »

Учебная цель:   получить практический навык построения механических характеристик для различных режимов работы электродвигателей

Учебные задачи:

-  проводить  электрические измерения момента на валу электродвигателей и их частоту вращения

- выполнять  проверку работоспособности электрических машин

Образовательные результаты, заявленные во ФГОС третьего поколения:

Студент должен

уметь: строить механические характеристики для  различных режимов работы электрических машин.

 знать: назначение и порядок построения механических характеристик для   различных режимов работы электрических машин.

Задачи практической  работы:

1. Определять параметры электрических машин, необходимые для построения механических характеристик.
2. Выполнять построение механических характеристик для различных режимов работы электрических машин.

Обеспеченность занятия:

1.  Учебно-методическая литература:  не требуется
2. Справочная литература: не требуется
3. Технические средства обучения: средства диагностики и измерения: мультиметр, секундомер, частотомер.
4. Программное обеспечение: не требуется
5. Лабораторное оборудование и инструменты: однофазный асинхронный двигатель, трехфазный асинхронный двигатель, синхронный двигатель, двигатель постоянного тока параллельного возбуждения.
6. Тесты: не требуется
7. Рабочая тетрадь в клетку
8. Образцы документов: не требуется .
9. Раздаточные материалы: не требуется.
10. Калькулятор
11. Ручка.
12. Карандаш простой

Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме практической  работы

Зависимость частоты вращения ротора от нагрузки (вращающегося момента на валу) называется механической характеристикой асинхронного двигателя (рис. 262, а). При номинальной нагрузке частота вращения для различных двигателей обычно составляет 98—92,5 % частоты вращения n1 (скольжение sном = 2 – 7,5 %). Чем больше нагрузка, т. е. вращающий момент, который должен развивать двигатель, тем меньше частота вращения ротора. Как показывает кривая

Частота вращения асинхронного двигателя лишь незначительно снижается при увеличении нагрузки в диапазоне от нуля до наибольшего ее значения. Поэтому говорят, что такой двигатель обладает жесткой механической характеристикой.

Наибольший вращающий момент M max двигатель развивает при некоторое скольжении s kp, составляющем 10—20%. Отношение M max/Mном определяет перегрузочную способность двигателя, а отношение Мп/М ном — его пусковые свойства.

Двигатель может устойчиво работать только при обеспечении саморегулирования, т. е. автоматическом установлении равновесия между приложенным к валу моментом нагрузки М вн и моментом М, развиваемым двигателем. Этому условию соответствует верхняя часть характеристики до достижения M max (до точки В). Если нагрузочный момент М вн превысит момент M max, то двигатель теряет устойчивость и останавливается, при этом по обмоткам машины будет длительно проходить ток в 5—7 раз больше номинального, и они могут сгореть.

Механическая характеристика двигателя с параллельным  возбуждением имеет вид прямой линии с небольшим наклоном от холостого хода в сторону полной нагрузки. Это значит, что при изменениях нагрузки скорость вращения якоря остается почти постоянной. Небольшое уменьшение скорости происходит за счет того, что при увеличении нагрузки, а, следовательно, и потребляемого тока увеличивается падение напряжения в обмотках двигателя.

Однако такой вид механической характеристики не означает, что нельзя регулировать скорость вращения двигателя с параллельным возбуждением. Для такой регулировки в цепи обмотки возбуждения имеется реостат, обозначенный. Если надо увеличить скорость вращения, то передвигают движок реостата против часовой стрелки, уменьшая ток возбуждения, а, следовательно, и магнитное поле полюсов. Стремясь развить прежнюю ЭДС, якорь начинает вращаться быстрее. Если надо снизить скорость вращения, то движок реостата передвигают по часовой стрелке.

Вопросы для закрепления теоретического материала к практическому занятию:

1.Что такое механическая характеристика электродвигателя  и для чего её строят?

2.Какой электродвигатель обладает абсолютно жёсткой механической характеристикой?

3.Какими способами можно изменять жёсткость механических характеристик электрических машин?

4.Как влияют пусковые резисторы на механическую характеристику асинхронного двигателя?

Задания для практического занятия

1. Пользуясь техническими данными на электрические машины,  постройте естественную механическую характеристику для однофазного асинхронного двигателя.

2. Пользуясь техническими данными на электрические машины,  постройте естественную механическую характеристику для трехфазного  асинхронного двигателя.

3.Постройте естественную механическую характеристику для синхронного двигателя.

4. Пользуясь техническими данными на электрические машины,  постройте естественную механическую характеристику для двигателя постоянного тока параллельного возбуждения.

Инструкция по выполнению практической работы

1.    Внимательно ознакомьтесь с конструкцией различных электродвигателей..

2.    Опишите назначение основных параметров и данных для построения механических характеристик электрических машин.

3.    Произведите измерения частоты вращения и момента нагрузки каждого типа электродвигателя.

4.     Используя данные частоты вращения и вращающего момента, постройте механические характеристики для каждого типа электродвигателя.

5.    Опишите основные способы изменения механических характеристик, для каждого типа электродвигателей.

Методика анализа результатов, полученных в ходе практической работы

Методики анализа результатов  даны в инструкции  по выполнению каждого задания практического занятия.

 Порядок выполнения отчета по практической работе:

1. После проведения практической работы составьте   отчет по соответствующей форме (приложение 1)

.

Раздел №1.  Выполнение наладки, регулировки и проверки электрических машин и аппаратов

Тема 1.3. Регулирование и проверка режимов работы электрических машин и аппаратов Название практической работы «Выполнение  различных способов торможения для различных электродвигателей »

Учебная цель:   ознакомиться со схемой динамического торможения

асинхронного электродвигателя, оценить эффективность

этого торможения.

Учебные задачи:

-  проводить сборку схемы торможения асинхронного двигателя

- проводить динамическое торможение асинхронного двигателя с минимальными потерями энергии

Образовательные результаты, заявленные во ФГОС третьего поколения:

Студент должен

уметь: переводить асинхронный электродвигатель в тормозные режимы различными способами

       знать: назначение  и способы торможения асинхронного двигателя

 Задачи практической  работы:

1. Определять конструктивные параметры динамического торможения машин переменного тока.
2. Переводить асинхронный двигатель в режим динамического торможения.
3. Производить сборку схемы динамического торможения асинхронного двигателя.

Обеспеченность занятия:

1. Учебно-методическая литература:  не требуется
2. Справочная литература: не требуется
3. Технические средства обучения: кнопки пуска и остановки, секундомер, амперметр.
4. Программное обеспечение: не требуется
5. Лабораторное оборудование и инструменты: асинхронный короткозамкнутый двигатель, трансформатор, контакторы, реле времени, выпрямители.
6. Тесты: не требуется
7. Рабочая тетрадь в клетку
8. Образцы документов: не требуется
9. Раздаточные материалы: не требуется
10. Калькулятор
11. Ручка.
12. Карандаш простой

Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме практической  работы

После отключения от сети электродвигатель продолжает движение по инерции. При этом кинетическая энергия расходуется на преодоление всех видов сопротивлений движению. Поэтому скорость электродвигателя через промежуток времени, в течение которого будет израсходована вся кинетическая энергия, становится равной нулю.

Такая остановка электродвигателя при движении по инерции называется свободным выбегом. Многие электродвигатели, работающие в продолжительном режиме или со значительными нагрузками, останавливают путем свободного выбега.

В тех же случаях, когда продолжительность свободного выбега значительна и оказывает влияние на производительность электродвигателя (работа с частыми пусками), для сокращения времени остановки применяют искусственный метод преобразования кинетической энергии, запасенной в движущейся системе, называемый торможением.

Все способы торможения электродвигателей можно разделить на два основных вида: механическое и электрическое.

При механическом торможении кинетическая энергия преобразуется в тепловую, за счет которой происходит нагрев трущихся и прилегающих к ним частей механического тормоза.

При электрическом торможении кинетическая энергия преобразуется в электрическую и в зависимости от способа торможения двигателя либо отдается в сеть, либо преобразуется в тепловую энергию, идущую на нагрев обмоток двигателя и реостатов.

Наиболее совершенными считают такие схемы торможения, при которых механические напряжения в элементах электродвигателя незначительны

Схемы динамического торможения асинхронных двигателей

Для управления моментом при динамическом торможении асинхронным двигателем с фазным ротором по программе с заданием времени используются узлы схем, приведенные на рис. 1, из которых схема рис. 1, а применяется при наличии сети постоянного тока, а схема рис. 1, б — при отсутствии ее.

В качестве тормозных резисторов в роторе используются пусковые резисторы R1, включение которых в режиме динамического торможения производится отключением контакторов ускорения, показанных в рассматриваемых узлах схем условно в виде одного контактора КМ3, команда на отключение которого подается блокировочным контактом линейного контактора КМ1.

Рис. 1 Схемы управления динамическим торможением асинхронных двигателей с фазным ротором с заданием времени при наличии и отсутствии сети постоянного тока

Эквивалентное значение постоянного тока в обмотке статора при торможении обеспечивается в схеме рис. 1, а дополнительным резистором R2, а в схеме рис. 1. б соответствующим выбором коэффициента трансформации трансформатора Т.

Контактор торможения КМ2 может быть выбран как на постоянном, так и на переменном токе в зависимости от требуемого числа включений в час и использования пусковой аппаратуры.

Приведенные на рис. 1 схемы управления могут использоваться для управления режимом динамического торможения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Для этого обычно используется схема с трансформатором и выпрямителем, приведенная на рис. 1, б.

Схемы торможения противовключением асинхронных двигателей

При управлении моментом при торможении противовключением асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с контролем скорости применяется узел схемы, приведенный на рис. 2.

В качестве реле противовключения используется реле контроля скорости SR, укрепляемое на двигателе. Реле настраивается на напряжение отпадания, соответствующее скорости, близкой к нулю и равной (0,1 - 0,2) ωуст.

Схема используется для остановки двигателя с торможением противовключением в реверсивной (рис. 2, а) в в нереверсивной (рис. 2, б) схемах. Команда SR используется для отключения контакторов КМ2 или КМЗ и КМ4, отключающих обмотку статора от напряжения сети при скорости двигателя, близкой к нулю. При реверсировании двигателя команды SR не используются.

Рис. 2 Узлы схемы управления торможения противовключением асинхронного двигателя с коооткозамкнутым ротором с контролем скорости при остановке в реверсивной и нереверсивной схемах

Узел управления асинхронным двигателем с фазным ротором в режиме торможения противовключеиием с одной ступенью, состоящей из R1 и R2, приведен на рис. 3. Управляющее реле противовключения KV, в качестве которого применяется, например, реле напряжения постоянного тока типа РЭВ301, которое подключено к двум фазам ротора через выпрямитель V. Реле настраивается на напряжение отпадания.

Часто для настройки реле KV используется дополнительный резистор R3. Схема в основном применяется при реверсировании АД со схемой управления, приведенной на рис. 3, а, но может использоваться и при остановке в нереверсивной схеме управления, приведенной на рис. 3, б.

При пуске двигателя реле противовключения КV не вклгочатся и ступень противовключения резистора ротора R1 выводится сразу после подачи управляющей команды на пуск.

Рис. 3. Узлы схем управления торможением противовключением асинхронных двигателей с фазным ротором с контролем скорости при реверсе и остановке

В режиме противовключения после подачи команды на реверс (рис. 3, а) или остановку (рис. 3, б) скольжение электродвигателя повышается и происходит включение реле KV.

Реле KV отключает контакторы КМ4 и КМ5 и тем самым вводит полное сопротивление Rl + R2 ротор двигателя.

В конце процесса торможения при скорости асинхронного двигателя, близкой к нулю и составляющей примерно 10 - 20 % установившейся начальной скорости ωпер = (0,1 - 0,2) ωуст, реле KV отключается, обеспечивая команду на отключение ступени противовключения R1 с помощью контактора КМ4 и на реверсирование электродвигателя в реверсивной схеме или команду на остановку электродвигателя в нереверсивной схеме.

В приведенных схемах в качестве управляющего устройства может применяться командоконтроллер и другие аппараты.

Схемы механического торможения асинхронных двигателей

При остановке асинхронных двигателей, а также для удержания механизма передвижения или подъема, например в крановых промышленных установках, в неподвижном состоянии при отключенном двигателе применяется механическое торможение. Оно обеспечивается электромагнитными колодочными или другими тормозами с трехфазным электромагнитом переменного тока, который при включении растормаживает тормоз. Электромагнит тормоза YB включается и отключается вместе с двигателем (рис 4, а).

Напряжение на электромагнит тормоза YB может подаваться контактором торможения КМ2, если нужно отключать тормоз не одновременно с двигателем, а с некоторой задержкой по времени, например после окончания электрического торможения (рис. 4, б)

Выдержку времени обеспечивает реле времени КТ, получающее команду на начало отсчета времени, обычно при отключении линейного контактора КМ1 (рис. 4, в).

Рис. 4. Узлы схем, осуществляющих механическое торможение асинхронных двигателей

В асинхронных электроприводах применяются также электромагнитные тормоза постоянного тока при управлении электродвигателем от сети постоянного тока.

Схемы конденсаторного торможения асинхронных двигателей

Для торможения АД с короткозамкнутым ротором применяется также конденсаторное торможение с самовозбуждением. Оно обеспечивается конденсаторами C1 - С3, подключенными к обмотке статора. Включаются конденсаторы по схеме звезды (рис. 5, а) или треугольника (рис. 5, б).

Рис. 5. Узлы схем, осуществляющих конденсаторное торможение асинхронных

Вопросы для закрепления теоретического материала к практическому занятию:

1.  Что произойдёт, если во время торможения АД нажать на кнопку

«Пуск»?  Какую роль при этом играет размыкающий контакт КМТ.4?

2.  Можно ли в данной схеме применять в качестве реле времени КТ

электромагнитное реле без гильзы?

3.  От чего зависит длительность торможения АД в данной схеме?

4.  В каких тормозных режимах может работать АД?

5.  Изобразите  механические  характеристики  АД  всех  известных

способов торможения.

6.  Поясните  назначение  следующих  элементов  схемы  управления

динамическим торможением (рис. 2):

а) контакт KML.5 в цепи катушки контактора KMT;

б) контакт KMT.4 в цепи катушки контактора KML;

в) контакт KML.6 в цепи катушки реле времени KT;

г) контакт KMТ.5 в цепи электросекундомера Kt;

д) выпрямитель на диодах VD5…VD8.

7.  Обладает  ли  АД  при  динамическом  торможении  свойством

саморегулирования?

Задания для практического занятия

В  работе  используется  оборудование:  асинхронный  короткозамкнутый

двигатель (M); понижающий  трансформатор (Т);  контакторы (пускатели)

переменного  тока(KML, KMT); электромагнитное  реле  времени (KT);

полупроводниковые  выпрямители (VD1…VD4; VD5…VD8); кнопочная

станция(  пуск,  стоп);  пакетный  выключатель (SA1);  амперметр

электромагнитный (PA); электрический секундомер (Кt).

Описание работы схемы управления

Асинхронный  двигатель M в  режиме  динамического  торможения

возбуждается  выпрямленным  током  от  полупроводникового  выпрямителя

VD1…VD4, который включен через понижающий трансформатор Т, имеющий

на  стороне  низшего  напряжения 4 вывода  вторичной обмотки для  изменения

величины  тормозного  тока  в  обмотках  асинхронного  двигателя  М.  Катушка

электромагнитного  реле  времени  КТ  включается  на  постоянном  напряжении

через полупроводниковый выпрямитель  VD5…VD8. Схема силовая приведена

на рис.1, схема управления торможением - на рис.2.

Пуск  асинхронного  двигателя (АД)  М  осуществляется  обычным

способом с помощью контактора переменного тока или магнитного пускателя

KML (линейного), который включается после нажатия кнопки «пуск» (рис. 2).

Для исключения  одновременного включения линейного (KML) и тормозного

(KMT)  пускателей  служит  электрическая  блокировка  в  виде  размыкающего

блок-контакта  тормозного  пускателя KMT.4, включенного  в  цепь  катушки  линейного пускателя КМL.

После включения линейного пускателя его размыкающий блок-контакт

KML.5  в  цепи  катушки KMT размыкается,  а  замыкающий  блок – контакт

KML.6  в  цепи  катушки  реле  времени  КТ - замыкается.  Реле  времени  КТ 5

включается и замыкает свой замыкающий контакт КТ.1 в цепи катушки КМТ

(без  выдержки  времени).  Но  тормозной  пускатель  не  включается  из-за

разомкнутого контакта  КМL.5. Особенность контакта  КТ.1 в том, что он при

обесточивании  катушки  КТ  размыкается  с  выдержкой  времени (смотри

положение  контакта  на  схеме).  В  таком  состоянии  схема  находится  во  время

работы двигателя М.

При  нажатии  на  кнопку «Стоп»  теряет  питание  катушка KML, а

контактор из трёх контактов KML.1, KML.2, KML.3 пускателя KML отключает

(под  действием  возвратной  пружины)  двигатель  М  от  сети.  Сразу  после

отключения пускателя KML замыкается блок - контакт KML.5 в цепи катушки

KMТ,  при  этом  контакт  реле  времени KT.1 ещё  включен,  следовательно,

катушка  тормозного  пускателя  КМТ  притягивается,  подключает  через  свой

блок - контакт KMТ.3  трансформатор  к  сети,  а  обмотку статора  двигателя  с

вращающимся по инерции ротором -  к выпрямителю через силовые контакты

KMТ.1  и KMТ.2.  Пока  по  обмотке  двигателя  идет  выпрямленный  ток,

происходит динамическое торможение двигателя до полной его остановки.

Замыкающий  блок - контакт KML.6, разомкнувшись,  сразу  прерывает

питание  катушки  реле  времени  КТ,  но  якорь  реле  отпадает  не  сразу,  а  с

выдержкой  времени (благодаря  вихревым  токам,  которые  возникают  при

резком  уменьшении  магнитного  потока  и  некоторое  время  протекают  по

короткозамкнутому медному витку – гильзе на сердечнике).

Величину выдержки времени меняют с помощью изменения натяжения

возвратной пружины реле времени КТ. Это время следует отрегулировать так,

чтобы оно было равно времени торможения t.

Как только разомкнётся контакт KT.1 реле времени, катушка тормозного

пускателя  КМТ  теряет  питание,  а  двигатель  отключается  от  выпрямителя.

Схема готова к следующему пуску.

Инструкция по выполнению практической работы

1.  По схемам рис.1 и рис.2  задания практической работы изучите  взаимодействие входящих в них аппаратов.

2.  Соберите  схему управления асинхронным двигателем (АД), сначала

силовую  цепь (рис.1),  затем  после  проверки  преподавателем  первой  цепи –

вторую - цепь управления (рис.2).

3.  После  проверки  всей  схемы  преподавателем  опробовайте   работу

схемы в следующей последовательности:

а) при отключенном пакетном выключателе SA1 произведите  пробный пуск

АД;

б)  при  отключенном  линейном  контакторе (пускателе) KML  и 

включенном  пакетном  выключателе SA1,  принудительно  замкните   контакты

реле времени КТ (нажатием  в течение нескольких секунд на якорь реле), при

этом  должен  включиться  тормозной  пускатель  КМТ.  Измерьте   величину

выпрямленного тока  по амперметру PA и запишите  это значение;

в) опробуйте  работу схемы в целом.

4.  Произведите   наладку  схемы  динамического  торможения  при  трех

значениях  выпрямленного  тока.  Величину  этого  тока  торможения  изменяйте,

переключая  выводы  вторичной  обмотки  трансформатора  Т  при  отключенном

напряжении источника (автомат QF отключите!). Выдержка времени реле КТ

должна быть каждый раз равной времени торможения двигателя.

5.  Замерьте  с помощью электросекундомера время  торможения при

различных  значениях  выпрямленного  тока,  сравнивая  их  со  временем  выбега

АД  без  торможения,  оцените   эффективность  динамического  торможения.  По

результатам  п.5  постройте   в  одних  осях  три  механические  характеристики,

соответствующие динамическому торможению АД.

Методика анализа результатов, полученных в ходе практической работы

Методики анализа результатов  даны в инструкции  по выполнению каждого задания практического занятия.

 Порядок выполнения отчета по практической работе

После проведения практической работы составьте   отчет по соответствующей форме (приложение 1)

Раздел №1.  Выполнение наладки, регулировки и проверки электрических машин и аппаратов

Тема 1.3. Регулирование и проверка режимов работы электрических машин и аппаратов Название практической работы «Включение асинхронного двигателя в генераторный режим работы »

Учебная цель:   получить практический навык в определении и переводе асинхронного двигателя в режим генератора.

Учебные задачи:

-  проводить опытные мероприятия по работе с асинхронным генераторам.

- составление рабочих схем для выполнения экспериментов, соответствующих конкретным пунктам программы работы, техническим данным испытуемой машины и возможностям испытательного стенда с указанием шкал измерительных приборов, пусковой и регулирующей аппаратуры, предельных значений величин.

Образовательные результаты, заявленные во ФГОС третьего поколения:

Студент должен

уметь: переводить однофазный асинхронный двигатель в генераторный режим работы       знать:  порядок  включения

однофазного асинхронного двигателя в генераторный режим работы

 Задачи практической  работы:

1. Получение практических навыков сборки монтажной схемы по принципиальной рабочей схеме эксперимента.
2. Приобретение навыков анализа результатов эксперимента на базе теории работы асинхронной машины в генераторном режиме.

Обеспеченность занятия:

1.  Учебно-методическая литература:  не требуется
2. Справочная литература: не требуется
3. Технические средства обучения: средства диагностики и измерения: секундомер, регулятор напряжения, амперметр, вольтметр, нагрузка.
4. Программное обеспечение: не требуется
5. Лабораторное оборудование и инструменты: испытательный стенд, состоящий из исследуемой асинхронной машины, машины постоянного тока, регулятора напряжения, и комплекта измерительных приборов.
6. Тесты: не требуется
7. Рабочая тетрадь в клетку
8. Образцы документов: не требуется
9. Раздаточные материалы: не требуется.
10. Калькулятор
11. Ручка.
12. Карандаш простой

Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме практической  работы

Применение асинхронных генераторов (АГ) ограничивается тем, что они являются генераторами активной мощности и потребителями (извне) реактивной мощности. Следовательно, АГ способны работать лишь в системах, в которых имеются источники реактивной мощности. Таковыми могут быть либо система, в которой источником реактивной мощности является синхронная машина, выполняющая в том числе и функцию синхронного компенсатора, либо система, в которой источником реактивной мощности является батарея конденсаторов.

            Асинхронные генераторы используются в качестве генераторов пиковых нагрузок на малых гидроэлектростанциях, работающих без обслуживающего персонала, т.к. они могут эксплуатироваться без систем регулирования частоты и напряжения. Известно также использование АГ в качестве генераторов ветроэнергетических станций.

Иногда асинхронную машину удобно использовать и в двигательном и в генераторном режимах.

            В так называемых балансирных асинхронных машинах (серия АКБ) двигательный режим используется для холодной обкатки двигателей внутреннего сгорания. При горячей обкатке запускают двигатель внутреннего сгорания, асинхронная машина переходит в генераторный режим, нагружая тормозным моментом двигатель и рекуперируя энергию в сеть.

            В авиации двигательный режим используется для запуска авиадвигателей, а в генераторном режиме формируется бортовая сеть трехфазного и постоянного (через выпрямитель) тока.

            В системах автоматического управления, следящего электропривода, в вычислительных устройствах применяются асинхронные тахогенераторы с полым или короткозамкнутым ротором для преобразования частоты вращения вала в электрическое напряжение.

            Генераторный режим асинхронной машины с фазным ротором используется в каскадных соединениях электрических машин, имеющих механическую связь и позволяющих получить от каскада специальные механические характеристики, а также в системах синхронного и синфазного поворота или вращения двух или нескольких осей, механически не связанных между собой.

            АГ отличаются высокой надежностью и простотой обслуживания в эксплуатации, они легко включаются на параллельную работу даже при сравнительно больших рассогласованиях угловых скоростей. Форма кривой напряжения АГ ближе к синусоидальной, чем у синхронных генераторов при работе на одну и ту же нагрузку.

Теоретические сведения

            При повышении частоты вращения сверх частоты вращения холостого хода (за счет приводного двигателя) асинхронная машина переходит в генераторный режим, последовательно покрывая механические и добавочные потери холостого хода, электрические (холостого хода) и основные магнитные потери в статоре за счет механической мощности приводного двигателя. При этом ротор вращается быстрее (w_р) вращающегося магнитного поля (w₁), и скольжение

,

э.д.с. и ток ротора меняют знаки. Электромагнитный момент становится тормозным. Меняет свою фазу на 180° и активный ток статора, определяемый величиной активной нагрузки генератора.

            Следует отметить, что реактивная составляющая тока статора, определяемая величинами намагничивающего тока и тока, компенсирующего мощности полей рассеивания обмоток статора и ротора в генераторном режиме, как и в двигательном, будет иметь одну и ту же фазу (индуктивный характер по отношению к напряжению сети).

            Диаграмма преобразования мощности асинхронного генератора

Работа асинхронной машины в генераторном режиме на сеть большой мощности (U_c=const, f₁=const) описывается такими же уравнениями, схемой замещения и круговой диаграммой (нижняя часть окружности), как и в двигательном режиме, за исключением знака скольжения s<0. Напряжение и частота генератора совпадают с таковыми в сети. Полезная мощность генератора зависит только от частоты вращения ротора, устанавливающейся автоматически, соответственно мощности привода (в зоне докритических скольжений генератора).

            При работе АГ на сеть соизмеримой мощности постоянство U_c и f_c обеспечивается соответствующим перевозбуждением синхронных машин, работающих на сеть и компенсирующих реактивную составляющую тока АГ и нагрузки сети.

     При автономной работе АГ реактивная составляющая тока АГ и нагрузки компенсируется за счет емкостного тока в батарее конденсаторов.

Вопросы для закрепления теоретического материала к практическому занятию:

1.      Назовите  области применения асинхронного генератора?

2.      Как можно осуществить автономную работу асинхронной машины в режиме генератора?

3.      Каким образом осуществляется возбуждение асинхронного генератора? Что является источником реактивной мощности?

4.      Как осуществить генераторный режим асинхронной машины, подключенной к сети переменного тока?

5.      Какова последовательность включения электрических машин (асинхронной и постоянного тока) к питающим сетям при осуществлении генераторного режима?

6.      Какими способами можно замерить скольжение ротора асинхронного генератора?

7.      Как распределяются мощности и потери с исследуемом агрегате, каков баланс мощностей?

Задания для практического занятия

Составление рабочей схемы эксперимента начинают с изучения возможностей испытательного стенда , занесения в протокол технических данных двигателя (указаны на стенде) и фиксации функции и аргумента тех зависимостей, которые нужно определить экспериментально по конкретному пункту программы.

В результате этой работы составляется рабочая схема эксперимента для каждого пункта программы. На схеме указывают: регулирующие элементы (для изменения аргумента исследуемых зависимостей); начальное положение

 (перед включением)  пуско-регулирующей аппаратуры; диапазоны изменения величин и их предельных значения; приборы, измеряющие исследуемые величины и их переключения в процессе эксперимента. При включении приборов постоянного тока и некоторых приборов переменного тока следует учитывать направление потока мощности, которое указывается на приборах.

            Если рабочая схема последующего эксперимента не отличается от какого-либо предыдущего, то делают ссылка на эту схему и меняют только описательную часть (пуско-регулирующая аппаратура, диапазоны изменения величин и т.д.).

            Техника проведения эксперимента предполагает установление факта и не допускает домысливания результатов эксперимента (перевод показаний в делениях прибора в показания единиц измерения физических величин, пересчет линейных величин в фазные, переписывание протокола) в целях устранения возможных ошибок. Поэтому протоколы испытаний всегда имеют две графы для каждой измеряемой величины, из которых в первую заносят деления шкалы, а вторая содержит значения измеряемых величин в единицах измерения. Постоянные приборов (получают путем деления установленного предела измерения на количество делений шкалы) записывают во второй графе над строкой точки измерения. Постоянные приборов изменяют путем переключения предела измерения, обеспечивающего наибольшую точность отсчета и эти изменения фиксируют над строкой точки измерения.

В случае несимметрии напряжений и токов в трехфазных системах (вносит РНТ) пользуются средними значениями. Поэтому для несимметричных величин в протоколе предусмотрены три двойных графы и одна одинарная для

рассчитанного среднего значения в единицах измерения этой величины. При измерении мощности пользуются такой же формой оформления, только в последнюю одинарную графу заносят суммарный результат трехфазной мощности (с учетом знака мощности). При этом постоянную прибора можно не записывать, а записать только количество делений шкалы ваттметра. Постоянную прибора получают путем деления произведения пределов измерения тока и напряжения на количество делений шкалы ваттметра.

            Таким образом, протокол испытаний должен содержать:

1.      Технические данные исследуемого АГ.

2.      Рабочую схему эксперимента, соответствующую пункту программы.

3.      Формуляр (таблицу) измеряемых и некоторых расчетных величин.

Монтажная схема эксперимента выполняется по рабочей схеме. Сначала собирается силовая (токовая) часть схемы, затем подключаются измерительные приборы, не входящие в силовую часть, выполняются необходимые операции с механической частью (например, затормаживание ротора), выставляются в начальное положение пуско-регулирующая аппаратура и пределы измерения приборов, определяется порядок выполнения эксперимента в соответствии с рабочей схемой эксперимента.

Монтажная схема эксперимента разбирается только после утверждения преподавателем зафиксированных в протоколе результатов.

Обработку результатов эксперимента начинают с определения средних значений напряжений и токов в несимметричных цепях переменного тока и пересчетом показаний приборов в единицы измерения физических величин.

            Для построения характеристик используют линейные значения токов, напряжений и трехфазные значения  мощностей и потерь.

            Для расчетов параметров схемы замещения и емкостей конденсаторов используют фазные значения токов и напряжений и трехфазные значения мощностей и потерь.

            Линейные и фазные значения токов и напряжений в каждом конкретном случае определяют по рабочей схеме в зависимости от схемы соединения обмотки статора АГ и схемы включения измерительных приборов.

Инструкция по выполнению практической работы

1.      Обработайте  результаты опыта холостого хода. Постройте  характеристики холостого хода. Определите  параметры схемы замещения асинхронного генератора в режиме холостого хода.

2.      Постройте  круговую диаграмму для  асинхронного генератора.

3.      Выполните проверку процесса самовозбуждения асинхронного генератора на холостом ходу.

Методика анализа результатов, полученных в ходе практической работы

Методики анализа результатов  даны в инструкции  по выполнению каждого задания практического занятия.

 Порядок выполнения отчета по практической работе

1. После проведения практической работы составьте   отчет по соответствующей форме (приложение 1)

Раздел №1.  Выполнение наладки, регулировки и проверки электрических машин и аппаратов

Тема 1.3. Регулирование и проверка режимов работы электрических машин и аппаратов Название практической работы  «Включение силовых трансформаторов на параллельную работу »

Учебная цель:   Изучение условий включения трансформаторов на параллельную работу и принципа распределения нагрузки между па­раллельно работающими трансформаторами; приобретение практических навыков по включению трехфазных трансформаторов на па­раллельную работу.

Учебные задачи:

-  проводить измерения необходимые для параллельного включения двух трансформаторов.

- проводить включение в сеть на параллельную работу силовые  трансформаторы.

Образовательные результаты, заявленные во ФГОС третьего поколения

Студент должен

уметь: включать трехфазные трансформаторы на параллельную работу

       знать:  назначение и условия для параллельной работы трехфазных трансформаторов

 Задачи практической  работы:

1. Определять конструктивные параметры силовых трансформаторов.
2. Производить измерения, необходимые для проверки фазировки силовых трансформаторов.
3. Производить пуск силовых трансформаторов на параллельную работу.

Обеспеченность занятия:

1.  Учебно-методическая литература:  не требуется
2. Справочная литература: не требуется
3. Технические средства обучения: средства диагностики и измерения: фазометр, секундомер, вольтметр, дроссель.
4. Программное обеспечение: не требуется

5.      Лабораторное оборудование и инструменты: лабораторная установка, состоящая из силовых трансформаторов, нагрузки и источника переменного тока.

6. Тесты: не требуется
7. Рабочая тетрадь в клетку
8. Образцы документов: не требуется
9. Раздаточные материалы: не требуется.
10. Калькулятор
11. Ручка.
12. Карандаш простой

Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме практической  работы

Параллельной работой двух или нескольких трансформаторов называется работа при параллельном соединении их обмоток как на первичной, так и на вторичной сторонах. При параллельном соединении одноименные зажимы трансформаторов присоединяют к одному и тому же проводу сети. Применение нескольких параллельно включенных трансформаторов вместо одного трансформатора суммарной мощности необходимо для обеспечения бесперебойного энергоснабжения в случае аварии в каком-либо трансформаторе или отключения его для ремонта. Это также целесообразно при работе трансформаторной подстанции с переменным графиком нагрузки, например когда мощность нагрузки значительно меняется в различные часы суток. В этом случае при уменьшении мощности нагрузки можно отключить один или несколько трансформаторов для того, чтобы нагрузка трансформаторов, оставшихся включенными, была близка к номинальной. В итоге эксплуатационные показатели работы трансформаторов (КПД и сosφ₂) будут достаточно высокими.

Для того чтобы нагрузка между параллельно работающими трансформаторами распределялась пропорционально их номинальным мощностям, допускается параллельная работа двухобмоточных трансформаторов при следующих условиях:

1. При одинаковом первичном напряжении вторичные напряжения должны быть равны. Другими словами, трансформаторы должны иметь одинаковые коэффициенты трансформации: k_I = k_II= k_III=… При несоблюдении этого условия, даже в режиме х.х., между параллельно включенными трансформаторами возникает уравнительный ток, обусловленный разностью вторичных напряжений трансформаторов .При нагрузке трансформаторов уравнительный ток накладывается на нагрузочный. При этом трансформатор с более высоким вторичным напряжением х.х. (с меньшим коэффициентом трансформации) оказывается перегруженным, а трансформатор равной мощности, но с большим коэффициентом трансформации — недогруженным. Так как перегрузка трансформаторов недопустима, то приходится снижать общую нагрузку. При значительной разнице коэффициентов трансформации нормальная работа трансформаторов становится практически невозможной. Однако ГОСТ допускает включение на параллельную работу трансформаторов с различными коэффициентами трансформации, если разница коэффициентов трансформации не превышает ±0,5% их среднего значения

Вопросы для закрепления теоретического материала к практическому занятию:

 1. С какой целью применяют параллельную работу трансформаторов?

2. Каковы условия включения трансформаторов на параллель­ную работу?

3. Почему не допускается включение на параллельную работу трансформаторов с разными группами соединения, даже при одинако­вых вторичных напряжениях?

4. Каковы допуски на различие коэффициентов трансформации и напряжений к. з. для трансформаторов, включаемых на параллель­ную работу?

5. Что такое фазировка трансформаторов, для чего и как она вы­полняется?

6. От чего зависит распределение нагрузки между параллельно работающими трансформаторами?

Задания для практического занятия

1. Проверка условий включения трансформаторов на параллель­ную работу. Для лучшего использования трансформаторов при их параллельной работе необходимо, чтобы нагрузка между ними распределялась пропорционально их номинальным мощностям. Поэтому включение трансформаторов на параллельную работу допускается лишь при соблюдении следующих условий:

2. трансформаторы должны иметь одинаковые коэффициенты трансформации, т. е. при одинаковых первичных напряжениях вторичные напряжения трансформаторов должны быть равны;

3. трансформаторы должны принадлежать к одной группе соеди­нения;

4. трансформаторы должны иметь одинаковые напряжения к. з.;

5. схема соединений при включении трансформаторов должна обес­печивать одинаковый порядок следования фаз как на стороне ВН, так и на стороне НН.

Помимо этого рекомендуется, чтобы отношение номинальных мощ­ностей трансформаторов, включенных для параллельной работы, было не более чем 3:1.

Нарушение первого и второго условий вызывает появление боль­ших уравнительных токов между обмотками трансформаторов, что ведет к чрезмерному перегреву трансформаторов, т. е. делает их сов­местную работу невозможной. Что же касается третьего условия, то неравенство напряжений к. з. трансформаторов более чем на 10% от их среднего значения ведет к тому, что распределение нагрузки между трансформаторами становится в значительной степени непро­порциональной их номинальным мощностям.

Равенство коэффициентов трансформации и напряжений к. з. обес­печивается подбором трансформаторов по их паспортным данным. Коэффициенты трансформации k\ и ku не должны различаться более чем на ± 0,5% от их среднего значения:

 

Напряжения к. з. u_Ki и u_кiii не должны различаться более чем на ± 10% от их среднего значения:

где — среднее арифметическое значение на­пряжений к. з.

Прежде чем подключить трансформаторы на параллельную работу, т. е. включить рубильник 3, при замкнутом рубильнике   необходимо провести фазировку трансформаторов, т. е. проверку соот­ветствия фаз вторичных ЭДС трансформаторов Тр1 и Тр2. Для этого соединяют проводом одну пару противолежащих клемм рубильника 3 и вольтметром V₀ измеряют напряжение между двумя несоединенными парами противолежащих клемм рубильника 3. Если вторичные на­пряжения трансформаторов равны, их группы соединения одинаковы и порядок следования фаз у них один и тот же, то показания вольт­метра равны нулю. В этом случае рубильник 3 можно замкнуть,

т. е. включить трансформаторы     на        параллельную           работу.           Если   же

вольтметр V₀ показывает некоторое          напряжение,  то        необходимо   вы­яснить, какое из условий параллельной работы нарушено (обычно это нарушение одинакового порядка следования фаз), устранить его и вновь провести фазировку трансформаторов.

Схема включения трехфазных двухобмоточных трансформаторов на па­раллельную работу

Снятие данных    и построение внешних  характеристик. После включения

 трансформаторов на па­раллельную работу подклю­чают нагрузку R„ (включают рубильник 4). Нагрузку по­степенно увеличивают, пока нагрузочный ток каждого

трансформатора не достигнет значения Iii= 1,2 /_2пом. При этом приблизительно через одинаковые интервалы тока нагрузки снимают показания приборов и заносят их в таблицу. Следует снять не менее пяти замеров и одно из них должно соответствовать номинальной нагрузке транс­форматоров.

По полученным данным строят внешние характерис­тики на общей координатной сетке.

Снятие данных и построение внешних характеристик.  После включения транс­форматоров на параллельную работу следует разомкнуть рубильник 2, шунтирующий трехфазный дроссель Др. При этом последовательно вторичным обмоткам трансформатора Тр2 оказывается подключен­ным дроссель, что приводит к увеличению напряжения к. з. этого трансформатора. В результате нарушается равенство напряже­ний к. з. параллельно работающих трансформаторов. Затем нагру­жают трансформаторы (замыкают рубильник 4) и увеличивают на­грузку до тех пор, пока ток нагрузки более нагружаемого трансфор­матора не достигнет значения /_а = 1,2/_2ноМ. Приблизительно через одинаковые интервалы тока нагрузки этого трансформатора снимают не менее пяти показаний приборов и заносят их в таблицу. При этом одно из показаний должно соответствовать номинальному значению тока нагрузки наиболее нагружаемого трансформатора. По получен­ным данным строят внешние характеристики трансформаторов.

Инструкция по выполнению практической работы

1. Ознакомьтесь с конструкцией трансфор­маторов, дросселя и нагрузочного устройства; запишите  паспортные данные трансформаторов и данные измерительных приборов.

2. Соберите  схему включения трансформаторов на параллельную работу, после проверки ее преподавателем произведите   фазировку трансформаторов и включите  трансформаторы на параллельную работу.

3. Снимите  данные и постройте  внешние характеристики трансфор­маторов  при одинаковых напря­жениях к. з. (рубильник 2 замкнут).

4. Измените  напряжение к. з. трансформатора Тр2 путем после­довательного включения в его вторичную цепь трехфазного дросселя Др (рубильник 2 разомкнут) и повторите  опыт .

5. Составьте  отчет и сделайте  заключение о проделанной работе.

Методика анализа результатов, полученных в ходе практической работы

Методики анализа результатов  даны в инструкции  по выполнению каждого задания практического занятия.

 Порядок выполнения отчета по практической работе

1. После проведения практической работы составьте   отчет по соответствующей форме (приложение 1)

Раздел №1.  Выполнение наладки, регулировки и проверки электрических машин и аппаратов

Тема 1.5. Выбор и наладка различных схем управлением электроприводом

Название практической работы «Сборка узлов схем управления электропривода на бесконтактной аппаратуре»

Учебная цель:   Практически изучить схему автоматического управления электродвигателем постоянного тока параллельного возбуждения и приобрести навыки в сборке и регулировке этой схемы.

Учебные задачи:

- проводить измерения  параметров  работы электродвигателем   постоянного тока параллельного возбуждения.

-проводить  диагностику неисправностей схемы автоматического управления электродвигателем постоянного тока параллельного возбуждения

Образовательные результаты, заявленные во ФГОС третьего поколения:

Студент должен

уметь: правильно и надёжно собирать  схемы управления электропривода постоянного тока на бесконтактной аппаратуре

  знать:   порядок сборки узлов схемы  управления электропривода постоянного тока на бесконтактной аппаратуре

 Задачи практической  работы:

1.  Определять конструктивные параметры электродвигателя  постоянного тока параллельного возбуждения.
2. Изучить схему автоматического управления электродвигателем постоянного тока параллельного возбуждения на бесконтактной аппаратуре.
3. Производить сборку  и регулировку схемы  управления электропривода постоянного тока на бесконтактной аппаратуре.

Обеспеченность занятия:

1.  Учебно-методическая литература:  не требуется
2. Справочная литература: не требуется
3. Технические средства обучения: средства диагностики и измерения: амперметр с двумя шкалами, электросекундомер, мультиметр.
4. Программное обеспечение: не требуется

5.      Лабораторное оборудование и инструменты: лабораторная установка по исследованию различных режимов работы электрических машин, двигатель постоянного тока параллельного возбуждения.

6. Тесты: не требуется
7. Рабочая тетрадь в клетку
8. Образцы документов: не требуется
9. Раздаточные материалы: не требуются
10. Калькулятор
11. Ручка.
12. Карандаш простой

Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме практической  работы

Рассматриваемая схема обеспечивает автоматическое нереверсивное управление пуском электродвигателя постоянного тока двумя ступенями в функции времени и его динамичес­кое торможение при отключении. Схема состоит из двух электричес­ки не соединенных частей: силовой и управляющей.

Силовая часть схемы включает в себя электродвигатель (цепь яко­ря и цепь возбуждения), пусковое сопротивление с двумя элементами сопротивление динамического торможения г_д._т и кон­такты, осуществляющие включение всей силовой части и ее эле­ментов.

Управляющая часть схемы состоит из реле и контакторов, осуще­ствляющих управление электродвигателем при его пуске и отключе­нии по определенной программе. Процесс пуска электродвигателя в функции времени осуществляется с помощью реле времени — реле ускорения — РУ1 и РУ2_} устанавливаемых на замедление при сра­батывании.

Силовая и управляющая части схемы имеют раздельное питание,  что позволяет настраивать управляющую часть схемы без включения в сеть электродвигателя. Силовая часть схемы подключается к сети рубильником Р1, а управляющая часть — рубильником Р2.

Вопросы для закрепления теоретического материала к практическому занятию:

       1. В функции каких параметров возможен автоматический пуск электродвигателей постоянного тока?

2.       В какой последовательности происходит срабатывание кон­такторов и реле в рассматриваемой схеме управления?

3.  Как влияет изменение времени замедления при срабатывании |реле ускорения на броски пускового тока в цепи якоря электродвигателя постоянного тока?
4.  Зависит ли продолжительность пусковой операции в рассмат­риваемой схеме от нагрузки на вал электродвигателя?

5.      Какой способ электрического торможения применен в рассматриваемой схеме управления электродвигателем постоянного тока?

6.  Будет ли работать схема управления, если кнопку «Пуск»  шунтировать блок-контактами контактора  ?
7.  Какие дополнения необходимо внести в рассматриваемую схему  управления электродвигателем, чтобы его пуск происходил тремя ступенями?

Задания для практического занятия             

При кратковременном нажатии кнопки «Пуск» замыкается цепь катушки линейного контактора Л, при срабатывании которого замыкаются блок-контакты 3—5,  размыкается контакт Л в цепи сопротивления г_д, замыкается контакт 7—2, включающий реле ускорения РУ1 и замыкается силовой контакт Л, замыкающий цепь якоря электродвигателя М.При этом начинается пуск электродвигателя при полном пусковом сопротивлении  + г₂ (первая ступень пуска). Реле ускорения РУ1 срабатывает с установленным временем замедления и своим контактом 9—7 замыкает цепь катушки контактора ускорения У/, при срабатывании которого замыкаются контакты У/, шунтирующие элемент пускового сопротивления г_х. В итоге электродвигатель переходит на вторую сту­пень пуска с пусковым сопротивлением г₂ и якорь электродвигателя получает дальнейшее ускорение. Одновременно замыкаются контакты 11—7, подключающие обмотку реле ускорения РУ2, которое сраба­тывает с заданным временем замедления и своим контактом 13—7 включает обмотку контактора ускорения У2. Срабатывание этого кон­тактора приводит к замыканию его контактов У2, шунтирующих эле­мент пускового сопротивления г_а, и электродвигатель оказывается включенным на номинальное напряжение сети. На этом процесс пуска заканчивается.

Для отключения электродвигателя следует кратковременно нажать кнопку «Стоп». При этом разомкнется цепь обмотки линейного; контактора Л, который своими контактами отключит цепь якоря электродвигателя от сети и цепи обмоток всех ускоряющих реле и контакторов. Следовательно, разомкнутся контакты У1 и У2, шунтирующие элементы пускового сопротивления г_{ + г₂, чем подготовят силовую часть схемы для следующего пуска электродвигателя. Одновременно замкнутся контакты Л в цепи сопротивления г_д 1 и электродвигатель перейдет в режим динамического торможения, при котором кинетическая энергия вращающихся по инерции масс электропривода будет преобразовываться в теплоту и выделяться на сопротивлении г_д._т,

При сборке схемы сначала собирают силовую часть с последовательным соединением пускового сопротивления г* + г₂, ампер­метра Л, цепи якоря электродвигателя М и силовых контактов Л. Затем к этой цепи присоединяют параллельные ветви: обмотку воз­буждения ОВ, сопротивление г_д>т с размыкающими контактами Л и контакты У1 и У2, шунтирующие Элементы пускового сопротивления. Амперметр в цепи обмотки якоря должен иметь двустороннюю шкалу.

Затем переходят к сборке управляющей части схемы, поочередно собирая цепи катушек контакторов и реле.

Настройка ускоряющих реле. Настройку времени замедления при срабатывании реле ускорения РУ1 и РУ2 выполняют по заданному преподавателем времени замедления для каж­дого из этих реле. Для проверки установленного времени замедления можно воспользоваться секундомером часового типа, хотя более точ­ные результаты дает применение электросекундомера. В этом случае реле ускорения РУ и электросекундомер ЭС включают по схеме, изображенной на рис. 32.2. При нажатии сдвоенной кнопки «Пуск» одновременно включаются реле РУ и электросекундомер ЭС, который сразу же начинает отсчет времени. При срабатывании РУ его замы­кающие контакты шунтируют обмотку электросекундомера ЭС, который оказывается отключенным. На шка­ле ЭС будет указано время замедления при срабатывании РУ. Для более точной настройки реле времени опыт повторяют несколько раз.

Пуск и остановка элект­родвигателя. После замыкания рубильников Р1 и Р2 , нажатия кнопки «Пуск» начинается про­цесс пуска электродвигателя в соответ­ствии с заложенной в схеме управления программой. Пуск повторяют три раза, наблюдая за бросками пускового тока на каждой ступени пуска.

Время пусковой  операции измеряется секундомером, начиная с момента нажатия кнопки «Пуск» и кончая моментом уменьшения тока якоря до установившегося значения.

Для проверки эффективности динамического торможения следует сначала отключить электродвигатель при разомкнутой цепи сопро­тивления Гд._т и секундомером измерить время от момента нажатия кнопки «Стоп» до полной остановки якоря (время выбега), а затем замкнуть цепь сопротивления г_д<т и опыт повторить.

Все параметры, характеризующие пуск и остановку электродви­гателя, измеряют три раза и показания приборов заносят в таблицу. Затем определяют средние значения этих параметров как сумму трех измерений, деленную на три.

В выводах о результатах проделанной работы следует изложить свойства исследованной схемы автоматического управления электро­двигателем постоянного тока и указать средние значения параметров, «полученных опытным путем.

Инструкция по выполнению практической работы

1. Ознакомьтесь  с лабораторной установкой, запишите  паспортные данные электродвигателя и данные релейно­ - контакторных аппаратов.

2. Соберите  схему управления двигателя постоянного тока параллельного возбуждения и после проверки ее преподавателем настройте  время срабатывания реле ускорения РУ1 и РУ2.

3. Произведите  пуск установки и измерьте  параметры, характе­ризующие пуск и остановку электродвигателя.

Методика анализа результатов, полученных в ходе практической работы

Методики анализа результатов  даны в инструкции  по выполнению каждого задания практического занятия.

 Порядок выполнения отчета по практической работе

1. После проведения практической работы составьте   отчет по соответствующей форме (приложение 1)

Раздел №1.  Выполнение наладки, регулировки и проверки электрических машин и аппаратов

Тема 1.5. Выбор и наладка различных схем управлением электроприводом

Название практической работы «Сборка реверсивной схемы управления трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором»

Учебная цель:   Практически изучить схему автоматического управления пуска и динамического торможения трехфазного асинхронного электродвигателя с фазным ротором и приобрести навыки сборке и регулировке этой схемы.

Учебные задачи:

- проводить измерения  параметров работы асинхронного электродвигателя с фазным ротором

-проводить  диагностику схемы управления трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором

Образовательные результаты, заявленные во ФГОС третьего поколения:

Студент должен

уметь:  производить сборку схемы управления трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором

  знать: порядок сборки узлов схемы  управления пуска и динамического торможения трехфазного асинхронного электродвигателя с фазным ротором

 Задачи практической  работы:

1. Определять конструктивные параметры трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором
2. Производить измерения, необходимые для проверки работоспособности схемы  управления пуска и динамического торможения трехфазного асинхронного электродвигателя с фазным ротором
3. Производить сборку схемы управления трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором.

Обеспеченность занятия:

1.  Учебно-методическая литература:  не требуется
2. Справочная литература: не требуется
3. Технические средства обучения: средства диагностики и измерения: амперметры, электросекундомер, контакторы.
4. Программное обеспечение: не требуется
5. Лабораторное оборудование и инструменты: лабараторная установка по исследованию работы асинхронных машин.
6. Тесты: не требуется
7. Рабочая тетрадь в клетку
8. Образцы документов: не требуется
9. Раздаточные материалы: не требуются
10. Калькулятор
11. Ручка.
12. Карандаш простой

Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме практической  работы

Предла­гаемая для исследования схема автоматического управления  обеспечивает автоматическое неревер­сивное управление пус­ком и динамического (торможения трехфазным (асинхронным электродвигателем в функции времени. Силовая часть схемы включает в себя Электродвигатель и три Пусковых сопротивле­ния (по одному на фазу ротора),соединенные звездой. Каждое из этих опротивлений состоит з трех элементов:

Напряжение из сети одводится через рубильник Р1, а подклю­чение обмотки статора сети происходит через силовые контакты ли­нейного контактора JI.

В один из линейных проводов включен амперметр А1 для контроля за значением пускового тока.

Переключение ступеней пускового сопротивления осуществляется замыкающими контактами контакторов ускорения У/, У2 и УЗ. Для уществления динамического торможения электродвигателя в силовой части схемы имеется электрическая цепь для подключения обмотки статора к источнику постоянного тока через сопротивление . Подключение этой цепи к сети постоянного тока выполняется через рубильник Р2 и замыкающие контакты контактора торможения . Для контроля за величиной тока в цепи динамического торможения в указанной цепи имеется амперметр А2.

Управляющая часть схемы электрически не связана с силовой частьью и получает питание из сети постоянного тока через рубильник I. Возможно питание управляющей части схемы и переменным током . Но при этом желательно, чтобы питание осуществлялось через понизительный трансформатор при напряжении не более 127 В. Управляющая часть схемы состоит из нескольких контакторов и реле, выполняющих управление пуском и торможением электродвигателя по заданной программе. Программа пуска (число ступеней пуска М время включения на каждой из них) определяется тремя реле времем и уставками на продолжительность замедления при срабатывание

Управление динамическим торможением электродвигателя осуществляется контактором торможения  и реле времени РДТв кототором задается продолжительность динамического торможения.

Вопросы для закрепления теоретического материала к практическому занятию:

       1. Изложите последовательность срабатывания контакторов и реле при нажатии на кнопку «Пуск».

2.       Будет ли работать схема управления, если кнопку «Пуск» шунтировать контактами Л?

3.  Каково назначение контактов линейного контактора Л в цепи контактора торможения 21—23?
4.  Объясните назначение контактора Б и рубильника Р4.
5.  Какие изменения необходимо внести в схему управления того, чтобы пуск электродвигателя происходил на четырех ступенях?

Задания для практического занятия

Предварительно необходимо включить рубильник Р1, Р2 и РЗ. Рубильник Р4 должен быть разомкнут. При кратковременном нажатии кнопки «Пуск» замыкается цепь  обмотки линейного контактора Л и его блок-контакты шунтируя  кнопку «Пуск», предотвращая размыкание этой цепи при отпущеннш кнопке. Одновременно замыкаются силовые контакты , подключающие к сети обмотку статора электродвигателя М. При этом начинается пуск электродвигателя на первой ступени пускового сопротивления .Контакты 21—23 линейного контактора Л размыкаются,'что предотвращает случайное включение контактора ,а контакты 7—2 замыкаются, подключив катушку ускоряющего реле РУ, которое с установленным замедлением срабатывает и своими контактам 9—7 замыкает цепь катушки контактора . При срабатывании  контактора замыкаются контакты У, шунтирующие элементы  пускового сопротивления. При, этом процесс пуска электродвигатели М переходит на следующую ступень. Срабатывание контактора У/ сопровождается также замыканием контактов 11—7, вклю­чающих реле времени РУ2. С заданной выдержкой времени это реле закроет свои контакты 13—7 в цепи обмотки контактора У2  который своими контактами зашунтирует элементы г₂ пускового сопротивления. В итоге электродвигатель перейдет на третью ступень пуска r_t. И наконец, контакты 15—7 включат реле времени РУЗ, которое с установленной выдержкой времени сработает и своими контактами 17—7 включит контактор УЗ. При этом пусковое сопротивление  цепи ротора окажется полностью зашунтированным и обмотка ротой электродвигателя будет замкнута накоротко. На этом процесс пуска электродвигателя заканчивается и он начинает работать в режиме своейей естественной механической характеристики.

Остановка электродвигателя осуществляется кратковременным нажатием кнопки «Стоп», что приводит к отключению линейного контактора Л. В результате размыкаются силовые контакты Л, отключение обмотку статора электродвигателя от сети, и контакты 7—1, отключающие все группу реле и контакторов, управляющих контактами в цепи пускового сопротивления. Это приводит к размыканию  всех контактов контакторов У1,У2 и УЗ и подготавливает электродвигатель к следующему пуску.

Одновременно нажатие кнопки «Стоп» и отключение линейного контактора Л приводит к включению контактора торможения  который своими блок-контактами шунтирует контакты кнопки «Стоп» контактами 27—2 включает реле РДТ и силовыми контактами ключает к сети постоянного тока цепь динамического торможения с сопротивлением г_д#т. В результате начинается динамическое тормо­жение электродвигателя М. Но по истечении некоторого времени, определяемого уставкой замедления срабатывания на реле РДТ это реле сработает и своими размыкающими контактами 23—25 разом­кнет цепь контактора торможения Т. Это приведет к отключению цепи динамического торможения, отключению реле РДТ и размыка­нию блок-контактов, шунтирующих кнопку «Стоп».

Наличие нормально замкнутой кнопки«Пуск» в цепи контактора исключает одновременное срабатывание контакторов Т и JI при нажатии кнопки «Пуск», что привело бы к возникновению аварийного режима электродвигателя М.

В схеме применена блокировка, исклю­чающая «самопуск» электродвигателя при случайном исчезновении и возникновении напряжения на обмотке статора электро­двигателя. Эта блокировка обеспечивает­ся контактором блокировки , обмотка которого подключена к двум линейным проводам трехфазной сети, питающей цепь статора электродвигателя. Замыкаю­щие контакты этого контактора включены в цепь питания управляющего участка схемы. Таким образом, при случайном исчезновении напряжения в трехфазной сети, питающей электродвигатель, контактор Б своими контактами отключает цепь управления, что приводит к отключению всех реле и контакторов; при появлении напряжения в трехфазной сети процесс пуска приходится начинать вновь включением кнопки «Пуск».

Настройка времени срабатывания реле времени. Настройку времени замедления при срабатывании реле времени , РУ2 и РУЗ выполняют с помощью электросекун­домера ЭС по схеме, показанной на рис. 32.2. Настройку времени за­медления реле динамического торможения РДТ проводят по схеме, данной на рис. 33.2, где размыкающие контакты этого реле включе­ны последовательно в цепь электросекундомера ЭС и при срабатыва­нии РДТ цепь ЭС размыкается.

Пуск и остановка электродвигателя. Для пуска электродвигателя следует включить рубильники PI, Р2 и РЗ (рубильник Р4 разомкнут) и кратковременно нажать кнопку «Пуск». Для остановки электродвигателя необходимо нажать кнопку «Стоп». Пуск электродвигателя повторить три раза, наблюдая за бросками пускового тока в цепи статора и временем включения цепи ротора на каждой ступени пуска.

Эффективность динамического торможения проверяют сравнением продолжительности времени вращения ротора по инерции при разомкнутом рубильнике Р2 с продолжительностью при замкнутом рубильнике Р2. Измерение времени торможения начинают с момента

нажатия на кнопку «Стоп» до момента полной остановки ротора. Все параметры, характеризующие пуск и остановку электродвиг теля, заносят в таблицу, затем определяют средние значения параметров как сумму трех измерений, деленную на три.

Инструкция по выполнению практической работы

1. Ознакомьтесь  с лабораторной установкой запишите  паспортные данные электродвигателя и данные релейно -контакторных устройств.

2. Соберите  схему  нереверсивного пуска асинхронного двигателя с фазным ротором в функции времени  и после проверки ее преподавателем установите  требуемое время замедления при срабатывании  реле времени РУ1, РУ2₉ РУЗ и РДТ.

3.Произведите  пуск установки и измерьте  параметры, характерезующие пуск и остановку электродвигателя.

Методика анализа результатов, полученных в ходе практической работы

Методики анализа результатов  даны в инструкции  по выполнению каждого задания практического занятия.

 Порядок выполнения отчета по практической работе

1. После проведения практической работы составьте   отчет по соответствующей форме (приложение 1)

Раздел №1.  Выполнение наладки, регулировки и проверки электрических машин и аппаратов

Тема 1.5. Выбор и наладка различных схем управлением электроприводом

Название практической работы «Выполнение пусконаладочных работ с аппаратами управления электропривода»

Учебная цель:   получить практический навык в определении и устранении неисправностей электроаппаратов управления электропривода

Учебные задачи:

- проводить измерения  параметров работы аппаратов управления электропривода

-проводить пусконаладочные работы  и диагностику неисправностей аппаратов управления электропривода

Образовательные результаты, заявленные во ФГОС третьего поколения:

Студент должен

Уметь: производить пусконаладочные работы с аппаратами управления электропривода  различного типа

  знать: порядок выполнения пусконаладочных работ с аппаратами управления различного типа электропривода

 Задачи практической  работы:

1. Определять диагностические параметры работы аппаратов управления , применяемых в различных электроприводах.

        2. Производить измерения ,необходимые для проверки работоспособности               аппаратов управления электропривода.

        3.Производить пусконаладочные работы  и диагностику неисправностей аппаратов управления электропривода

Обеспеченность занятия

1.  Учебно-методическая литература:  не требуется
2. Справочная литература: не требуется
3. Технические средства обучения: средства диагностики и измерения: мультиметр, секундомер,динамометр.
4. Программное обеспечение: не требуется

5.      Лабораторное оборудование и инструменты: комплект учебных контакторов и магнитных пускателей, омметры, наборы инструментов, соединительные провода с наконечниками

6. Тесты: не требуется
7. Рабочая тетрадь в клетку
8. Образцы документов: не требуется
9. Раздаточные материалы: не требуется.
10. Калькулятор
11. Ручка.
12. Карандаш простой

Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме практической  работы

Размыкание контактов аппарата управления при протекании по ним тока нагрузки  сопровождается  возникновением  электрической  дуги  отключения. Аппарат должен надежно отключать все токи требуемого диапазона - от нуля до предельного отключаемого тока. При этом отключение любого тока в указанном 24 диапазоне не должно сопровождаться длительным дугообразованием (более 0,1с), приводящим к значительному электрическому износу контактов.Положительность  горения  дуги  на  контактах  аппарата  после  ихразмыкания (время дуги) зависит:

-  от  параметров  отключаемой  цепи:  величины  и  рода  тока,  величины

напряжения, постоянной времени цепи (т.е. соотношения реактивной и активной

составляющих нагрузки);

-  от  параметров  контактно-дугогасительной  системы:  скорости  размыкания

контактов и зазора между ними, условий и способов дугогашения и т.п.При  исследовании  отключающей  способности  аппарата  управления определяются зависимости времени дуги tд  от величины отключаемого тока IОТКпри  заданных  параметрах  отключаемой     и  контактно-  дугогасительной системы.  В  качестве  примера  на  рис.13  приведены  типичные  зависимости времени  дуги  от  величины  отключаемого  постоянного  тока  при  различных напряжениях  коммутируемой  цепи.  Условно  эти  зависимости  могут  быть

разделены на три области токов.В области I - токов малых, по сравнению с номинальным током аппарата, - наблюдается увеличение времени дуги при возрастании тока. Это связано с тем,что при малых токах дуга гасится непосредственно в зазоре контактов за счет

достижения  своей  критической  длины,  при  которой  наступают  условия,необходимые  для  гашения.  Для  большего  значения  тока  здесь  требуетсябольшее  растяжение  дуги  в зазоре  контактов  и,  следовательно,  при определенной  скорости  расхождения  контактов - большее  время  до возникновения условий гашения.

В области П имеет место снижение времени дуги с увеличением тока .Это объясняется  тем,  что  в  этой  области  токов  на  дугу  уже  начинает  оказывать заметное  воздействие  магнитное  поле  токоподводов  а(  также,  если предусмотрено  конструкцией  аппарата,  внешнее  магнитное  поле,  создаваемое постоянными  магнитными  или  катушками “магнитного  дутья”).  Сила, воздействующая на дугу, определяется уравнением  F= В i l , где В – индукция магнитного поля;   i - ток дуги;  l - длина дуги. С ростом тока силовое воздействие на дугу увеличивается. Под действием этой  силы  ствол  дуги  выходит  из  зазора  между  контактами  и  выгибается, благодаря чему условие гашения дуги достигается быстрее.

В области III время дуги вновь начинает возрастать. Это свидетельствует о  том,  что  ток  достигает  таких  значений,  при  которых  в  данном  контактно- дугогасительном устройстве гашение дуги происходит уже с трудом. Энергия, выделяющаяся в дуге при отключении постоянного тока:  Wg = L I2ОТКЛ, где L - индуктивность отключаемой цепи.

При  определенном  значении IОТКЛ  величина Wg начинает  превышать  ту энергию, которая может быть поглощена дугогасительным устройством. Это и приводит  к  затягиванию  процесса  горения  дуги  и,  в  конечном  итоге,  к термическим разрушениям контактно-дугогасительного устройства. Как можно видеть из рис.13, повышение напряжения отключаемой цепи приводит  к  возрастанию  времени  дуги  во  всех  областях  изменения  тока,  а  в области  малых  токов  может  появиться  зона,  в  которой  гашение  дуги  не наступает (зона  АБ).  Эта  зона  является  зоной  критических (для  данного

аппарата)  токов.  Коммутация  критических  токов  аппаратом  управления

запрещается. Аналогичные зависимости могут быть получены при различной величине

индукции  магнитного  поля  в  зазоре  контактов,  различном  значении  зазора контактов, различной постоянной времени отключаемой цепи и т.п. Для измерения времени дуги используют:

-  осциллографирование  тока  и  напряжения  на  контактах  при  определенной

временной развертке;

-  скоростную  киносъемку  процесса  возникновения,  развития  и  гашения  дуги

при определенной частоте кадров;

- измерение интервала времени с момента возникновения до момента гашения

дуги  с  помощью  соответствующих  датчиков  и  дискретного  измерителя

временных интервалов.

Вопросы для закрепления теоретического материала к практическому занятию:

1.  Что  понимается  под  отключающей  способностью  электрического

аппарата? Чем она характеризуется?

 2. О т  каких  факторов  и  как  зависит  продолжительность  горения  дуги

постоянного тока? 

 3.Изобразите  типичный  вид  зависимости  времени  от  величины отключаемого  тока.  На  какие  области  тока  может  быть  разделена  эта зависимость? Чем характерны эти области? 

 4.Почему  постепенное  повышение  величины  отключаемого  тока  может  привести к разрушению контактно-дугогасительного устройства?

 5.Что  понимают  под  зоной  критических  токов?  Зависит  ли  появление  и  величина этой зоны от параметров отключаемой цепи?

 6.Какими  методами  может  быть  определено  время  дуги?  Какой  из  этих  методов используется в данной работе?

Задания для практического занятия

1. О знакомиться  с  лабораторной  установкой  и  порядком  включения  средств измерения.

 2.Записать  технические  и  метрологические  характеристики  основного  оборудования и средств измерений, используемых в работе.  

 3.Привести в рабочее состояние миллисекундомер РТ. Для этого включить  вилку  провода  питания  прибора  в  сеть  переменного  тока  напряжением 220В.  Нажать кнопку “вкл” (при этом должно засветиться цифровое табло), нажать и  убедиться,  что  кнопки  остались  в  утопленном  состоянии (кнопки:  режима  работы “3”, “раз” и “вибрация”). Кнопкой “сброс” привести миллисекундомер в  исходное состояние (нулевое показание).

 4.Определить  зависимости  времени  дуги tД  от  величины  отключаемого  тока IОТКЛ   при  различных  значениях  зазора  δ  между  контактами  и  различных  величинах  магнитной  индукции  в  зазоре  контактов.  Для  этого  первоначально  следует с помощью прилагаемых перемычек (короткие  прямые) соединить все  индуктивные сопротивления L1 - L6 последовательно. Аналогично соединяются  и  все  активные  сопротивления R1-R6. Затем  все  индуктивные  и  активные  сопротивления включаются в цепь нагрузки, для чего следует соответствующие  соединительные  проводники  подключить  к  свободным  выводам L6 и R6.  Провод,  соединяющий  нагрузку  с  коммутирующим  контактом,  следует  первоначально подключить к верхнему контакту К1 (δ = 5 мм, В=0) . Убедиться,

что  магнитопроводы  всех  индуктивных  сопротивлений  замкнуты (якори  электромагнитных  систем  установлены  в  сердечниках).  При  этом  постоянная  времени нагрузки τ= L/R составляет 5,5 мс.  Затем  включением  выключателя SF подать  питание  на  лабораторную  установку. Постепенным нажатием кнопки SВ подать питание в цепь нагрузки и  зафиксировать  показание  амперметра.  При  необходимости  кнопкой “сброс” 

миллисекундомера  РТ привести его в исходное состояние (нуль). Дальнейшим  нажатием  кнопки SВ  подать  питание  на  катушку  контакторов.  При  этом  контакты  контакторов  размыкаются  и  контакт,  к  которому  подключена  нагрузка, производит отключение тока нагрузки. Время дуги, зафиксированное  миллисекундомером,  следует  занести  в  таблицу  по  форме 13 . Отпустить кнопку SВ.   Переключить  нагрузку  на  нижний  контакт  контактора  К1 (δ=2мм,  В=0), нажатием кнопки SВ (до конца) отключить ранее установленный ток нагрузки и  зафиксировать  показание  миллисекундомера  в  таблице  по  форме 13. Последовательно  подключая  нагрузку  к  верхнему (δ=5  мм,  В=0,01Тл)  и

нижнему (δ= 2мм,  В=0,01Тл)  контактам  контактора  К2  произвести  ими  коммутацию установленного тока нагрузки и зафиксировать соответствующие  результаты измерений времени дуги.  Далее следует уменьшить сопротивление нагрузки на одну ступень R6 и  L6. Для этого надо снять короткие перемычки между  L5 и L6   и между R5 и R6  и подключить соответствующие соединительные провода к свободным клеммам  L5 и R 5. Измерить, как указано выше, возросший ток нагрузки и произвести его  коммутацию  всеми  контактами  контакторов  К1  и  К2.  Аналогичным  образом,  последовательно уменьшая сопротивление нагрузки на следующую ступень (R и  L одновременно) и фиксируя соответствующие значения  IОТКЛ и tД, получают  следующие точки зависимостей по формуле   tД = f (IОТКЛ) вплоть до коммутации  тока нагрузки, соответствующего только одной ступени (L1 и R1).  Дальнейшее  увеличение  отключаемого  тока  производится  постепенным

(по одной секции L и  R  одновременно) параллельным соединением к первой  ступени (L1 и R1) остальных ступеней нагрузочного сопротивления. Для этого  используются  длинные  изогнутые  перемычки,  которыми (чередуя  выгнутость  вверх и вниз ) соединяются одноименные (начало, конец) выводы секций L и R.   Если  при  отключении  данным  контактом  контактора  К1  и  К2,  или  установленного  в  цепи  тока,  время  дуги  превысит 100 мс,  то  отключение  следующего,  более  высокого  значения  тока  должно  производиться  с  большой  осторожностью, а если время дуги будет более 300 мс (не погасание дуги), то  горение  дуги  должно  быть  прекращено,  для  чего  следует  быстро  отпустить кнопку SВ.  Более  высокие  значения  тока  этим  контактом  отключать

запрещается.   Все  полученные  в  процессе  экспериментальных  исследований  значения

IОТКЛ и tД заносятся в таблицу по форме 13.

                                                                                                         

  По  данным  таблицы  строятся  графики  зависимостей tД= f(IОТКЛ), полученные  в  цепи  с  постоянной  времени  τ = 5,5 мс  при:  а)  δ=5мм,  В=0;               б) δ=2 мм,    В=0;   в) δ=5мм,  В = 0,01 Тл;    г) δ= 2 мм,   В = 0,01 Тл.

 5. О пределить  влияние  постоянной  времени  τ  отключаемой  цепи  на времена  горения  дуги  при  тех  же  условиях,  что  и  в  п.4.  Для  этого  следует  разомкнуть магнитопроводы всех индуктивных сопротивлений (удалить якори  электромагнитных систем). При этом постоянная времени нагрузки составит 1  мс.  Затем  следует  повторить  эксперимент,  указанный  в  п.4,  занести  их  результаты  в  таблицу,  аналогичную  таблице  по  форме 13 и  построить  соответствующие зависимости. 

 6.Сравнить полученные зависимости tД= f(IОТКЛ) при различных значениях δ,  В,  и  τ,  сделать  выводы  о  влиянии  и  этих  параметров  на  время  дуги  в  исследованном диапазоне отключаемых токов.

Инструкция по выполнению практической работы

1. О знакомьтесь   с  лабораторной  установкой  и  порядком  включения  средств измерения.

 2.Запишите   технические  и  метрологические  характеристики  основного оборудования и средств измерений, используемых в работе.

 3.Приведите  в рабочее состояние миллисекундомер РТ

4. Определите   зависимости  времени  дуги tД  от  величины  отключаемого тока IОТКЛ  при  различных  значениях  зазора  δ  между  контактами  и  различных величинах  магнитной  индукции  в  зазоре  контактов.

5. Определите   влияние  постоянной  времени  τ  отключаемой  цепи  на времена  горения  дуги  при  тех  же  условиях,  что  и  в  п.4.

6.Сравните  полученные зависимости tД= f(IОТКЛ) при различных значениях δ,  В,  и  τ,  сделать  выводы  о  влиянии  и  этих  параметров  на  время  дуги  в исследованном диапазоне отключаемых токов.

Методика анализа результатов, полученных в ходе практической работы

Методики анализа результатов  даны в инструкции  по выполнению каждого задания практического занятия.

 Порядок выполнения отчета по практической работе

1. После проведения практической работы составьте   отчет по соответствующей форме (приложение 1)

Раздел №1.  Выполнение наладки, регулировки и проверки электрических машин и аппаратов

Тема 1.5. Выбор и наладка различных схем управлением электроприводом

Название практической работы «Выполнение пусконаладочных работ с аппаратами защиты электропривода»

Учебная цель: получить практический навык в определении и устранении неисправностей электроаппаратов защиты  электропривода

Учебные задачи:

- проводить измерения  параметров работы аппаратов защиты  электропривода

-проводить пусконаладочные работы  и диагностику неисправностей аппаратов защиты электропривода

Образовательные результаты, заявленные во ФГОС третьего поколения:

Студент должен

уметь: производить пусконаладочные работы с аппаратами защиты электропривода  различного типа

  знать: порядок выполнения пусконаладочных работ с аппаратами защиты  различного типа электропривода

 Задачи практической  работы:

1. Определять диагностические параметры работы аппаратов защиты  , применяемых в различных электроприводах.

        2. Производить измерения ,необходимые для проверки работоспособности               аппаратов защиты  электропривода.

        3.Производить пусконаладочные работы  и диагностику неисправностей аппаратов защиты электропривода

Обеспеченность занятия:

1.  Учебно-методическая литература:  не требуется
2. Справочная литература: не требуется
3. Технические средства обучения: средства диагностики и измерения: мультиметр, секундомер
4. Программное обеспечение: не требуется

5.      Лабораторное оборудование и инструменты: автоматические выключатели, мультиметры, наборы инструментов, соединительные провода с наконечниками

6. Тесты: не требуется
7. Рабочая тетрадь в клетку
8. Образцы документов: не требуется
9. Раздаточные материалы: не требуется
10. Калькулятор
11. Ручка.
12. Карандаш простой

Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме практической  работы

Автоматический воздушный выключатель (автомат) – аппарат, предназначенный для автоматического размыкания электрических цепей. Воздушным он называется потому, что электрическая дуга гасится в среде окружающего воздуха в отличие от выключателей, в которых дуга гасится в масле или другой среде.

Автоматы изготовляются на номинальные токи до 6000А, а отдельные серии до 20000 … 30000А и на номинальные напряжения до 660В переменного тока 50Гц и до 440В постоянного тока. Быстродействующие автоматические выключатели изготовляются на номинальное напряжение до 3300В постоянного тока. Отключаю­щая способность современных автоматических выключателей дос­тигает 200 … 300кА.

По числу полюсов автоматы выполняются одно-, двух-, трехполюсными.

Как правило, автоматические выключатели выполняет также и функции завиты при коротких замыканиях, перегрузках, сниже­нии или исчезновении напряжения, изменении направления переда­чи мощности или тока и т.п. При этом, независимо от выполняемых функций, их можно подразделить по собственному времени сраба­тывания на нормальные, селективные и быстродействующие, т.к. конструктивные особенности определяются, главным образом, дан­ным параметром. В отдельную группу следует выделить автоматы гашения магнитного поля.

Различают следующие виды автоматов.

Нормальные автоматы – собственное время срабатывания, в зави­симости от величины номинального тока и конструкции, лежит в пределах 0,02… 0,1с.

Селективные автоматы – после получения импульса на срабатыва­ние могут осуществлять выдержку времени до 1с.

Они нужны для селективной защиты, т.е. такой защиты, при кото­рой отключается ближайший к месту аварии участок.

Быстродействующие автоматы – время срабатывания их не должно превосходить 0,005с. В отдельных конструкциях достиг­нуто время срабатывания порядка 0,001с. Эти автоматы обла­дают токоограничивающим эффектом, а потому могут применяться для защиты цепей с любыми, практически возможными, токами коротко­го замыкания.

Быстродействующие автоматы применяются во всех выпрямитель­ных установках для защиты анодных цепей при обратном зажигании на электрифицированных железных дорогах, линиях метрополитена и трамваях, а также во многих других мощных установках.

Автоматы гашения поля – применяются в цепях возбуждения крупных машин. Если в результате нарушения изоляции внутри машины возникло короткое замыкание, то единственным способом, позволяющим ограничить размеры аварии, является быстрое сведе­ние к нулю, т.е. гашение магнитного поля обмотки возбуждения. Эту задачу и выполняют автоматы гашения поля.

Устройство автоматов

Независимо от назначения, автоматы состоят из следующих основных элементов: контактной системы, дугогасительной систе­мы, привода, механизма сводного расцепления, расцепителей и коммутатора с блокконтактами.

Контактная система автоматов должна находиться под током не отключаясь весьма длительное время и быть способной выклю­чать большие токи короткого замыкания. Для удовлетворения возникающих в указанных условиях противоречивых требований, широкое распространение получили двух- (главные и дугогасительные) и трехступенчатые (главные, промежуточные, дугогасительные) контактные системы. В автоматах на малые и средние токи до 600A применяются одноступенчатые контактные системы.

В выключателях на большие номинальные токи применяют не­сколько параллельных контактных систем на полюс.

Дугогасительная система должна обеспечивать отключение больших токов короткого замыкания в ограниченном объеме пространства. Под воздействием возникающих электродинамичес­ких сил дуга быстро растягивается и гаснет, но ее пламя занимает очень большое пространство. Задача дугогасительного устройства заключается в том, чтобы ограничить размеры дуги и обеспе­чить ее гашение в малом объеме.

Распространение получили камеры с широкими щелями (одной или несколькими параллельными) и камеры с дугогасительными решетками. В последние годы применяются камеры с узкими щелями и даже полностью закрытые камеры. Комбинированные дугогасительные устройства:

- камеры с узкими щелями в сочетании с пламегасительной решет­кой;

- способны обеспечить гашение дуги в ограниченном объеме при весьма больших токах (30… 40кА). Однако в ряде случаев при токах свыше 40… 50кА электродинамических сия только контура тока оказывается недостаточно, чтобы загнать дугу в камеру. Поэтому используется дополнительная сила, которая может быть создана либо внешним магнитным полем (магнитное дутье), либо воздушным дутьем.

Повышение отключающей способности автоматов может быть получено также применением ряда параллельных контактных систем. В этом случае размыкание параллельно включенных контактов проис­ходит неодновременно, и дуга возникает на тех контактах, кото­рые размыкаются последними. Можно, однако, создать такие усло­вия, при которых дуга возникнет и будет одновременно существо­вать на всех параллельных контактах. В таком случае отключаю­щая способность автомата повысится пропорционально числу па­раллельно включенных дугогасительных контактов.

Привод служит для включения автомата по команде оператора. Автоматы выполняются:

а) с ручным приводом непосредственного действия;

б) с дистанционным приводом (ручным, соленоидным, мотор­ным, пневматическим).

Отключение автоматов осуществляется отключающими пружинами.

Механизм свободного расцепления предназначен:

а) исключить возможность удерживать контакты автомата включенном положении (рукояткой, дистанционным приводом) при наличии ненормального режима работы защищаемой цепи;

б) обеспечить моментальное отключение, т.е. не зависящую от оператора, рода и массы привода скорость расхождения контак­тов.

Механизм представляет собой систему шарнирно-связанных рычагов, соединяющих привод включения с системой подвижных контактов, которые связаны с отключающей пружиной (рис.1). Механизм свободного расцепления позволяет автомату отключаться в любой момент времени, в том числе и в процессе включения, когда включающая сила воздействует на подвижную систему авто­мата. Так, например, если при соприкосновении контактов включаю­щего автомата по цепи пройдет ток короткого замыкания, то расцепитель сработает и переведет рычаги механизма свободно расцепления вверх за мертвую точку (см. рис. 1в). Автомат отключится и больше не включится, так как механическая связь между включающей силой и подвижной системой автомата нарушена. Если бы не было механизма свободного расцепления, то после автоматического отключения автомата последовало бы его немедленное повторное включения автомата последовало бы его немедленное повторное включение под воздействием включающей силы, которая к этому времени могла оказаться не снятой. Произошли бы быстро следующие друг за другом многократные отключения и включения автомата в тяжелом режиме короткого замыкания, что могло бы привести к его разрушению.

При отключении автомата первыми размыкаются главные контак­ты и весь ток перейдет в параллельную цепь дугогасительных кон­тактов с накладками из дугостойкого материала. На главных контактах дуга не должна возникать, чтобы они не обгорели. Дугогасительные контакты размыкаются, когда главные контакты расходятся на значительное расстояние. На них возникает электрическая дуга, которая выдувается вверх и гасится в дугогасительной камере.

Рис. 1. Принцип работы автомата и его механизма свободного расцепления.

Расцепители – элементы, контролирующие заданный параметр цепи и воздействующие через механизм свободного расцепления на отключение автомата при отклонении заданного параметра за установленные пределы.

В зависимости от выполняемых функций защиты расцепители бывают:

1) токовый максимальный мгновенного или замедленного действия (используется как расцепитель перегрузки или селек­тивный);

2) напряжения – минимальный, для отключения автомата при снижении напряжения ниже определенного уровня;

3) обратного тока – срабатывает при изменении направления тока;

4) тепловой – работает в зависимости от величины тока и времени его протекания (принимается обычно для защиты от пе­регрузок);

5) комбинированные – срабатывают при сочетании ряда факторов;

Схема автомата с расцепителем токовым максимальным мгновенного действия показана на рис. 2а. Когда ток станет выше определенного значения, тяговое усилие электромагнита превысит усилие пружины, якорь притянется, механизм свободного расцепления освободится и выключатель отключится.

Рис. 2. Автоматы с различного рода расцепителями.

Схема автомата с расцепителем минимального напряжения показана на рис. 2б. При нормальных режимах работы якорь катушки, включенной на контролируемое напряжение, притянут. При снижении контролируемого напряжения ниже определенной величины (установки) якорь под действием отключающей пружины отпадает, механизм свободного расцепления отключает выключатель.

Расцепитель напряжения отключающий (рис. 2в) представляет собой электромагнит, который притягивает свой якорь при включении катушки на соответствующее напряжение. Своим концом якорь воздействует на механизм свободного расцепления и отключает выключатель.

Блок-контакты служат для производства переключений в це­пях управления, блокировки, сигнализации в зависимости от коммутационного положения автомата. Блок-контакты выполняются нормально-открытыми и нормально-закрытыми.

Вопросы для закрепления теоретического материала к практическому занятию:

1. Опишите принцип действия автоматического воздушного выключателя?
2. Какие виды защиты автоматический выключатель  может обеспечить для электропривода?
3. Какие существуют расцепители для автоматического выключателя?
4. В чём заключается токовая отсечка, при применении автоматического выключателя?

Задания для практического занятия:

1. Внимательно прочитать инструкцию по работе, изучить назначение и принцип действия основных элементов автоматов.

2. Ознакомиться с устройством и конструкцией автоматов, представленных на лабораторном стенде. Записать их типы и ос­новные технические характеристики.

3. Собрать схему для испытания действия теплового расцепителя автомата A3141T (схема приведена на стенде). Величина тока задается преподавателем.

4. Собрать схему для испытания действия теплового и электромагнитного расцепителя автомата АЕ (схема приведена на стенде). Величины токов задаются преподавателем.

Инструкция по выполнению практической работы

1. Запрещается использование тонких проводников (малого сечения) для подключения автомата А 3124, во избежание пе­регрева и расплавления изоляции при прохождении больших токов.

2. При прохождении токов перегрузки тепловой расцепитель нагревается, поэтому повторное включение автомата воз­можно через несколько минут, после остывания.

3. При подаче напряжения следите  за стрелкой амперметра на стенде. При зашкаливании прибора отключите  напряжение и обратитесь  к преподавателю.

Методика анализа результатов, полученных в ходе практической работы

Методики анализа результатов  даны в инструкции  по выполнению каждого задания практического занятия.

 Порядок выполнения отчета по практической работе

1. После проведения практической работы составьте   отчет по соответствующей форме (приложение 1)

Раздел №1.  Выполнение наладки, регулировки и проверки электрических машин и аппаратов

Тема 1.5. Выбор и наладка различных схем управлением электроприводом

Название практической работы «Проверка правильности  сборки  разомкнутых  схем  управления электропривода»

Учебная цель:   Практически изучить реверсивную схему автоматического управления пуска и торможения противовключением  асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором и приобрести практические навыки в сборке этой схемы.

Учебные задачи:

- проводить измерения  параметров работы асинхронного  электродвигателя  с короткозамкнутым ротором

-проводить проверку  правильности  сборки  разомкнутых  схем  управления электропривода

Образовательные результаты, заявленные во ФГОС третьего поколения:

Студент должен

  уметь: производить сборку разомкнутых схем управления электропривода

  знать: порядок выполнения и содержание работ при сборке разомкнутых схем управления электропривода

 Задачи практической  работы:

1.  Определять конструктивные параметры работы  разомкнутых  схем  управления электропривода
2. Производить измерения, необходимые для проверки работоспособности разомкнутых схем управления электропривода
3. Производить разборку и сборку разомкнутых схем управления электропривода.

Обеспеченность занятия:

1.  Учебно-методическая литература:  не требуется
2. Справочная литература: не требуется
3. Технические средства обучения: реле скорости, контакторы, секундомер
4. Программное обеспечение: не требуется

5.      Лабораторное оборудование и инструменты: лабораторная установка для исследования работы разомкнутого электропривода с асинхронным электродвигателем.

6. Тесты: не требуется
7. Рабочая тетрадь в клетку
8. Образцы документов: не требуется
9. Раздаточные материалы: не требуется
10. Калькулятор
11. Ручка.
12. Карандаш простой

Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме практической  работы

 Исследуемая схема обеспечивает ревер­сивное управление трех­фазным асинхронным эле­ктродвигателем с коротко- замкнутым ротором с тор­можением противовключением в функции скорости.

Силовая часть схемы (включается в сеть рубильником Р1) состоит из электродвигателя М, обмотка  статора которого включа­ется в сеть через две группы силовых контактов: контактов В, при замыкании которых ротор электродвигателя вращается в одном направлении (вперед), и контактов Н, при замыкании которых ротор вращается в другом направлении (назад). Эти же две группы контактов используются для торможения противовключением. Кроме того, силовая часть схемы содержит реле скорости PC, механически соединенное  с валом элект­родвигателя. Контакты этого реле включены в управляющую часть схемы. Реле скорости PC работает аналогично асинхронному двигате­лю и устроено следующим образом. Постоянный магнит  вал которого соединен с валом электродвигателя М, вращается внут­ри короткозамкнутой клетки 2 («беличья клетка») и наводит в стерж­нях клетки токи. Эти токи взаимодействуют с вращающимся магнит­ным полем постоянного магнита и создают электромагнитный мо­мент. Короткозамкнутая клетка под действием этого момента повора­чивается и упором 6 воздействует на контакты 5 или 7, вызывая их замыкание с контактами 4 или 8 (в зависимости от направления вра­щения ротора электродвигателя). При торможении электродвигателя частота вращения постоянного магнита уменьшается и при дости­жении ею значения, равного 5—10% от номинальной частоты враще­ния, электромагнитный момент уменьшается до значения,

при кототром замкнутая пара контактов реле под действием пружины 3 или  размыкается и процесс торможения прекращается, что исключает возникновение реверса при торможении противовключением. Частоту вращения,  при которой наступает размыкание контактов реле, можно регулировать сжатием пружин с помощью регулировочных винтов 3 или 9.

Управляющая часть схемы (включается рубильником Р2) состит  из ряда кнопочных контактов, реле, контакторов и их контактов.

Вопросы для закрепления теоретического материала к практическому занятию:

1.     Объясните работу схемы при пуске, реверсе и торможении электродвигателя.

2.      Каково устройство и назначение реле скорости?

3.      Что изменится в работе схемы, если увеличить сжатие пружин в реле скорости?

4.      Какие приняты в схеме управления меры, предотвращающие одновременное срабатывание линейных контакторов В и Н?

Задания для практического занятия

    Для  включения электродвигателя на вра­щение «Вперед» нажимают сдвоенную  кнопку Вп. При этом контакты 3—5 замыкают цепь катушки контакторе В и одновременно размыкаются кони такты 3—13, исключающие возмоятность случайного замыкания цепи  катушки контактора , что привели бы к короткому замыканию в сило­вой части схемы.

При срабатывании линейного контактора В замыкаются контакты 3—5, шунтирующие кнопку Вп, и включа­ются силовые контакты В, подключающие обмотку статора электродвигателя М  к трехфазной сети; Одновременно размыкаются контакты 15 —17, исключающие возможность включения контактора , и замыкаются контакты В (1—19). После пуска электродвигателя срабатывают реле скорости PC и его средний контакт 11 замыкается с крайним контактом PC.  Для остановки электродвигателя нажимают кнопку «Стоп». При этом  замыкаются контакты 1—21, подключающие обмотку реле торможения РТ, при срабатывании которого размыкаются его контакты отключающие катушку контактора В, замыкаются контакты   и контакты  в цепи контактов реле скорости PC (11—15). Вращение ротора электродвигателя вызывает срабатывание реле скорости   и контакты 11—15 оказываются замкнутыми. Отключение контактора В сопровождается замыканием контактов 15—17, что ведет к срабатыванию линейного контактора . В результате силовые контакты В в цепи статора размыкаются, а силовые контакты  замыкаются , начинается торможение ротора электродвигателя противовключением. При уменьшении частоты вращения ротора до значения, равном 5—10% от номинальной, контакты  реле скорости PC размыкаются. При этом контактор  отключается и электродвигатель отключается от сети. Одновременно размыкаются контакты М отключающие реле торможения РТ, и замыкаются контакты 7  в цепи контактора В. Контакты РТ  замыкаются, а контакы  РТ 1—11 размыкаются. В результате схема оказывается подготовленной к следующему пуску электродвигателя.

Если же после пуска электродвигателя в направлении «Вперед» необходимо выполнить реверс, т. е. изменить направление вращения ротора, то кнопку «Стоп» нажимать не следует, а нужно нажать кноп­ку Нз («Назад»). При этом происходит следующее. Размыкаются кон­такты 5—7, отключающие контактор В, и замыкаются контакты 13— 5, подключающие контактор , размыкаются контакты 7—9 и В1—19 и замыкаются контакты Н1—19 и 13—15. В цепи статора электродви­гателя силовые контакты В разомкнутся, а силовые контакты  зам­кнутся. В результате ротор электродвигателя изменит направление своего вращения. Контакт  реле скорости PC разомкнется с контактом РСВ и замкнется с контактом РСН. Для отключения и торможения электродвигателя, как и в предыдущем случае, достаточно нажать кнопку «Стоп».

Сборка и наладка схемы. Требуемая для сборки схемы аппаратура расположена на лабораторном стенде, при этом маркировка обмоток и контактов выполнена согласно принципиальной схеме. Силовая и управляющая части схемы имеют раздельное пита­ние, что позволяет производить наладку управляющей части схемы без включения электродвигателя. После сборки и проверки схемы пре­подавателем ее опробывают в работе, проведя несколько раз пуск, реверс и остановку электродвигателя.

Для оценки эффективности торможения противовключением из­меряют секундомером время свободного выбега при отключении электродвигателя без торможения противовключением (с отключенным контактом И реле скорости РС), затем время торможения до полной остановки электродвигателя при торможении противовключением (включить в схему контакт 11 реле скорости РС)

Инструкция по выполнению практической работы

1. Ознакомьтесь  с лабораторной установкой  запишите  паспортные данные электродвигателя и данные релейно- контакторных устройств.

2.Соберите  схему  и после проверки ее преподавателем опробуйте  схему ревер­сивного  управления  трех­фазным асинхронным эле­ктродвигателем с короткозамкнутым ротором с тор­можением противовключением в функции скорости  в работе и произведите  ее наладку.

Методика анализа результатов, полученных в ходе практической работы

Методики анализа результатов  даны в инструкции  по выполнению каждого задания практического занятия.

 Порядок выполнения отчета по практической работе

1. После проведения практической работы составьте   отчет по соответствующей форме (приложение 1)

Раздел №1.  Выполнение наладки, регулировки и проверки электрических машин и аппаратов

Тема 1.5. Выбор и наладка различных схем управлением электроприводом

Название практической работы «Проверка правильности сборки  замкнутых  схем управления электропривода»

Учебная цель:   Исследование регулировочных, электромеханических, механических, энергетических и динамических характеристик асинхронного частотно-регулируемого электропривода в замкнутых системах.

Учебные задачи:

- проводить измерения  параметров работы замкнутых схем электропривода.

-проводить  проверку  правильности сборки  замкнутых  схем управления электропривода

Образовательные результаты, заявленные во ФГОС третьего поколения:

Студент должен

уметь: находить причины основных неисправностей электрического чайника

и устранять их

  знать:  причины и способы устранения основных неисправностей электрического чайника

 Задачи практической  работы:

1.  Определять конструктивные параметры работы замкнутых электроприводов с частотным регулированием.
2. Производить измерения, необходимые для проверки работоспособности частотно-регулируемого электропривода в замкнутых системах.
3. Производить разборку и сборку асинхронного частотно-регулируемого электропривода в замкнутых системах.

Обеспеченность занятия:

1.  Учебно-методическая литература:  не требуется
2. Справочная литература: не требуется
3. Технические средства обучения: средства диагностики и измерения: мультиметр, преобразователь частоты.
4. Программное обеспечение: не требуется
5. Лабораторное оборудование и инструменты: работа выполняется на унифицированной лабораторной установке для испытания электроприводов переменного тока .Преобразователь частоты ПЧ со звеном постоянного тока на основе автономного инвертора напряжения через согласующий трансформатор подключается к питающей трехфазной сети 220 В, а статор асинхронного двигателя – на выход ПЧ.
6. Тесты: не требуется
7. Рабочая тетрадь в клетку
8. Образцы документов: не требуется
9. Раздаточные материалы: не требуется
10. Калькулятор
11. Ручка.
12. Карандаш простой

Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме практической  работы

Одной из тенденций в области энергосберегающих технологий последних лет является применение частотно-регулируемых приводов на основе асинхронных короткозамкнутых электродвигателей и полупроводниковых преобразователей частоты, снижающих потребление электрической энергии, повышающих степень автоматизации, удобство эксплуатации оборудования и качество технологических процессов. На производственных объектах газовой промышленности установлены десятки тысяч асинхронных электродвигателей мощностью до 500 кВт и напряжением до 1000 В. Они используются в качестве приводов вспомогательных устройств, обслуживающих основное технологические оборудование и производственные процессы, в основном это вентиляторы и насосы.

Существуют различные способы управления производительностью вентиляторов и насосов: дросселирование нагрузки, снижение единичной мощности агрегатов и увеличение их количества и т.д. Наиболее эффективным способом является регулирование скорости вращения. Применение частотно-регулируемого привода на насосах и вентиляторах позволяет обеспечить снижение потребляемой мощности на 5¸30% за счет исключения в водяных и воздушных трактах дросселей и заслонок, а также улучшения технологических процессов. Наряду с этим частотно-регулируемый привод дает ряд дополнительных преимуществ:

- экономию тепла в системах горячего водоснабжения за счет снижения потерь воды, несущей тепло;

- возможность создавать при необходимости напор выше номинального;

- уменьшение износа основного оборудования за счет плавных пусков, устранение гидравлических ударов, снижение напора;

- снижение шума;

- возможность комплексной автоматизации систем;

- возможность оптимизации выбора оборудования и его комплектной поставки.

Структурная схема частотно-регулируемого привода

1 - кабель сети, 2 - сетевые предохранители, 3 - автоматический выключатель, 4 - сетевой дроссель, 5 - фильтр радиопомех, 6 - преобразователь частоты, 7 -тормозной резистор, 8 - синус (L-R-C) фильтр, 9 - тепловое реле, 10 - кабель двигателя, 11 - асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, 12 - заземление

Как видно из рисунка, частотно-регулируемый привод нужно рассматривать в совокупности с источником электроснабжения, коммутационными аппаратами, кабелями сети, кабелями двигателя, кабелями управления, фильтрами, заземлением, дополнительными устройствами, электродвигателем, преобразователем частоты, а также условиями их монтажа на объекте и режимами работы всего оборудования.

В ведомственном руководящем документе «Методические указания по выбору и применению асинхронного частотно-регулируемого электропривода мощностью до 500 кВт» изложены основные требования и расчетные соотношения по выбору параметров частотно-регулируемого асинхронного электропривода, его составных элементов и устройств. Эти требования и расчеты дополняют ГОСТ 24607-88 «Преобразователи частоты полупроводниковые.

Вопросы для закрепления теоретического материала к практическому занятию:

1.      Изложите последовательность действий при пуске и торможении АД в системе ПЧ – АД?

2.      Укажите численные значения максимально допустимых координат исследуемого электропривода и причины их ограничения?

3.      Изложите последовательность и особенность снятия механических характеристик электропривода в системе ПЧ - АД.

4.      В каких энергетических режимах работают электродвигатели при экспериментальных исследованиях?

5.      Чем ограничивается темп разгона и торможения АД в системе ПЧ - АД?

6.      С чем связано ограничение степени компенсации скольжения электродвигателя в замкнутой по току системе управления электроприводом ?

7.      Как влияют параметры регулятора скорости на механические и динамические характеристики электропривода в замкнутой по скорости системе управления электроприводом ?

8.      Как экспериментально определяется диапазон регулирования скорости двигателя в системе ПЧ - АД?

9.      Как определяются КПД и cos электропривода в системе ПЧ - АД?

Задания для практического занятия

Перед сборкой схемы убедиться, что все автоматические выключатели и тумблеры управления преобразовательными устройствами лабораторной установки находятся в выключенном состоянии. При подключении измерительных приборов следует обратить внимание на их систему и пределы измерения.

 Силовое напряжение 220 В питающей сети лабораторной установки через автоматический выключатель АВ9 и стрелочные измерительные приборы (амперметр, вольтметр, либо измерительный комплект К50) подается на входные клеммы ПЧ через согласующий трансформатор Тр, повышающий это напряжение до номинального напряжения 380 В питания силовых цепей собственно ПЧ. Выходные клеммы ПЧ через цифровые измерительные приборы (амперметр, вольтметр) подключаются непосредственно к обмоткам статора АД.

 Нагрузка на валу исследуемого АД создается нагрузочной машиной НМ постоянного тока на валу АД. Для реализации режима динамического торможения НМ ее якорная цепь через автоматический выключатель АВ2 подключается на внешний резистор. За счет либо изменения величины сопротивления внешнего резистора, либо изменения тока возбуждения НМ возможно изменение нагрузки на валу АД.

 После сборки схемы и проверки ее преподавателем включается АВ9 питания ПЧ. В зависимости от типа используемого на лабораторном стенде ПЧ устанавливаются коды управления преобразователем, соответствующие заданным преподавателем режимам управления и работы электропривода. (Приложение). Устанавливается исходная нулевая частота выходного напряжения ПЧ.

 Нажатием клавиши «I» пульта управления преобразователем осуществляется включение питания силовой части преобразователя и подача его выходного напряжения на обмотки статора АД. Установка подготовлена к проведению экспериментов.

 Регулировочная характеристика системы ПЧ - АД определяется зависимостью скорости вала АД от частоты f1 и питающего его напряжения U1 при постоянстве нагрузки на валу АД. Режим управления преобразователем выбирается в соответствии с программами работы. Электромеханическая, механическая и энергетическая характеристики электропривода снимаются для заданных преподавателем режимов управления ПЧ и значений f1 . Из-за отсутствия в используемых ПЧ блоков рекуперативного торможения характеристики электропривода не могут сниматься в режиме рекуперативного торможения АД. Наряду со скоростью, частотой и напряжением АД при эксперименте фиксируются также ток обмоток статора АД, его электромагнитный момент, активная и реактивная составляющие тока статора АД (для системы векторного управления), активная и реактивная составляющие потребляемой АД мощности, напряжение и ток ПЧ.

 Для заданной преподавателем точности регулирования скорости АД следует определить максимальные диапазоны регулирования в системе ПЧ – АД в разомкнутой и замкнутых по току и скорости системах управления электроприводом. Дать сравнительную оценку жесткости механических характеристик АД и энергетических показателей электропривода для различных их систем управления.

 Динамические характеристики электропривода по системе ПЧ - АД определяются зависимостью скорости и тока статора АД от времени при плавном изменении питающего статор АД напряжения и его частоты, а также при скачкообразном увеличении (снижении) нагрузки на валу АД со стороны его нагрузочного устройства.

 Линейное изменение U1 и f1 на статоре АД с различным ускорением создается параметрированием соответствующих кодов преобразователей (табл. П.8). Реализация скачка нагрузки на валу АД обеспечивается дискретным изменением сопротивления дополнительного резистора в цепи якоря двигателя НМ включением (отключением) автоматического выключателя, шунтирующего часть резистора.

 При оформлении отчета следует отразить цель работы, представить принципиальную электрическую схему экспериментальной установки с указанием измерительных приборов, дать анализ экспериментальных данных, на их основе рассчитать КПД  и cos  исследуемых систем электропривода, построить их зависимости от скорости и момента АД при заданных преподавателем условиях эксперимента и сформулировать выводы по работе.

Инструкция по выполнению практической работы

1.      Ознакомьтесь  с лабораторной установкой и зафиксируйте  технические данные силовой части электропривода.

2.      Снимите  регулировочную характеристику разомкнутой системы ПЧ-АД в режиме реального холостого хода АД.

3.      Снимите  статические (электромеханическую, механическую, энергетическую) характеристики системы ПЧ-АД при заданных преподавателем условиях.

4.      Введите  положительную обратную связь по току АД с компенсацией падения напряжения (режим FCC) и повторите  программу работы по пунктам 2,3.

5.      Введите  положительную обратную связь по току АД с заданной преподавателем компенсацией скольжения и повторите  программу работы по пунктам 2,3.

6.      Установите  систему векторного управления электроприводом и повторите программу работы по пунктам 2,3.

7. Снимите  и сравните  динамические характеристики системы ПЧ-АД в разомкнутой и замкнутых системах управления электроприводом

Методика анализа результатов, полученных в ходе практической работы

Методики анализа результатов  даны в инструкции  по выполнению каждого задания практического занятия.

 Порядок выполнения отчета по практической работе

1. После проведения практической работы составьте   отчет по соответствующей форме (приложение 1)

ПРИЛОЖЕНИЕ №1

Образец отчета по практической работе

Отчет

о практической работе

студента  учебной группы  № _____

________________________________________________

Тема работы_________________________________________________________

Дата проведения_____________

Цель проведенной работы ____________________________________________

В ходе практической  работы выполнены следующие действия: 

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

Выводы о проделанной работе:

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

__________________________

Подпись студента.