Электрификация сельскохозяйственного производства
| Вид материала | Методическая разработка |
- Примерные программы Специальные дисциплины примерная программа дисциплины основы сельскохозяйственного, 1349.6kb.
- Ректору мгау им. В. П. Горячкина Сысоеву, 10.58kb.
- Экономике и организации сельскохозяйственного производства, 289.96kb.
- Экономический механизм обеспечения устойчивого развития сельскохозяйственного производства, 903.09kb.
- Концепция эффективного развития сельскохозяйственного производства и создания цивилизованного, 180.11kb.
- Примерная программа учебной дисциплины основы материаловедения и технология общеслесарных, 139.57kb.
- Курс лекций по дисциплине: «Охрана окружающей среды и энергосбережение» Городок 2011, 1856.27kb.
- Событие: совещание «Опроблемах и перспективах развития сельскохозяйственного производства, 866.9kb.
- Институциальные преобразования сельскохозяйственного производства в аграрном секторе, 346.66kb.
- Агрохолдинг как направление устойчивого развития сельскохозяйственного производства, 144.96kb.
ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА Методическая разработка к лабораторным работам
для студентов неинженерных факультетов
ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ
Предварительная подготовка к работе
К выполнению лабораторных работ допускаются студенты, предварительно подготовившиеся, а также оформившие и защитившие отчёт о предыдущей работе.
Необходимо заранее ознакомиться с содержанием работы, повторить или изучить соответствующий теоретический материал, сделать заготовку отчёта.
Закончив предварительную подготовку, нужно ответить на контрольные вопросы и убедиться в готовности выполнить ту или иную работу.
Перед тем как приступить к выполнению экспериментальной части работы, необходимо получить допуск, ответив на заданные преподавателем вопросы, о чём делается отметка на титульном листе отчёта.
Закончив предварительную подготовку, нужно ответить на контрольные вопросы и убедиться в готовности выполнить ту или иную работу.
Перед тем как приступить к выполнению экспериментальной части работы, необходимо получить допуск, ответив на заданные преподавателем вопросы, о чём делается отметка на титульном листе отчёта.
Выполнение работы
Лабораторные работы необходимо выполнять в определенной последовательности, руководствуясь методическими советами, изложенными в разделе «Методика выполнения работы».
Экспериментальная часть работы выполняется на установках, представленных в виде принципиальных схем, вычерчиваемых с применением условных графических обозначений (прил.1.).
Перед сборкой схемы следует ознакомиться с используемыми в работе приборами и оборудованием, записать их паспортные данные, определить цену деления измерительных приборов.
При сборке схемы измерительные приборы, оборудование, регулирующие устройства располагают так, чтобы работа с ними (отсчёт, регулировка) была удобной, соединения проще, а собранная схема наглядной. Сборку схемы следует начинать от одного зажима источника питания и заканчивать на другом зажиме. Кроме того, рекомендуется сначала собирать последовательно главную цель, а затем параллельные цепи.
Собранную схему проверяют сначала все члены звена, выполняющего данную работу. Особенно внимательно следует проверить надёжность всех контактов. Затем схему предъявляют для проверки преподавателю или лаборанту.
При включении собранной схемы в сеть необходимо наблюдать за всеми её элементами и приборами. При обнаружении каких- либо ненормальностей (перегрузка приборов, искренно на контактах и т.п.) схему немедленно отключают от сети и выясняют причины ненормальностёй.
Отчёты по всем измерительным приборам ведут в заранее установленном порядке, записывая в первую очередь те величины, которые изменяются наиболее быстро. Следует помнить, что небрежность в отсчёте показаний приборов и записях приводит к неправильным выводам о свойствах испытываемого оборудования.
При выполнении работы звеном студенты должны распределить обязанности и в процессе работы меняться ими.
Предварительные результаты эксперимента оформляют в виде протокола (черновой записи), форма которой представлена в прил. 2. Все необходимые расчёты выполняют на обратной стороне протокола.
По окончанию всех наблюдений и измерений схемы отключают от сети, но не разбирают до утверждения протокола преподавателем. Получив разрешение, схему разбирают, а провода аккуратно складывают в ящик стола. После этого приступают к дооформлению отчёта.
Во время занятий необходимо соблюдать дисциплину, находиться на своем рабочем месте, не входить в лабораторию и не выходить из неё без разрешения преподавателя.
Составление отчёта
По выполненной работе каждый студент составляет отчёт, конкретное содержание которого указывается в пояснении к каждой лабораторной работе.
В общем случае отчёт должен содержать: титульный лист (прил.3); цель работы; технические данные изучаемых и получаемых в работе приборов, аппаратов, оборудования: принципиальные схемы; таблицы с результатами измерений и расчётов; формулы и расчёты величин, не включенных в таблицы; графики; выводы по работе.
Отчёты выполнения в тетради с разлиновкой в «клеточку» (в этой же тетради оформляют и другие виды работ по данной дисциплине- конспекты лекций и разделов учебника, занесенных на самостоятельное изучение, расчетные задания и т.п.).
Схемы вычерчивают при помощи чертёжных инструментов с соблюдением требований ГОСТа.
Технические данные изучаемых в роботе приборов, аппаратов и оборудования, результаты изменений и расчётов рекомендуется записывать в виде таблиц, формы которых даны в методической части каждой лабораторной работы.
При построении графиков на осях координат должны быть указаны обозначения и единицы измерения откладываемых величин и их масштаб, причём независимая переменная величина (аргумент) откладывается по оси абсцисс, а зависимая (функция) – по оси ординат. Опытные точки должны быть четко поставлены. График должен представлять собой прямую или плавную кривую (но не ломаную) линию. Кривые следует вычерчивать с помощью лекала.
Отчёт считается действительным лишь по предъявлении протокола и перед началом очередной работы должен быть защищен исполнителем, т.е. студент по требованию преподавателя должен уметь разъяснить методику эксперимента и сделанные по работе выводы.
ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ В ЛАБОРАТОРИИ
Экспериментальная часть всех лабораторных работ проводится на установках, получающих электроэнергию от трехфазной сети переменного ток с напряжением 380/220 В. Это напряжение является опасным. Опасность представляют вращающиеся части электрических двигателей, а также неразрядившиеся конденсаторы. При неправильных действиях студентов возможны короткие замыкания и перегрузки в цепях, которые могут привести к появлению расплавленных капель металла и перегреву отдельных частей оборудования, что может вызвать поражение органов зрения и ожоги.
Поэтому при выполнении лабораторных работ необходимо строго соблюдать следующие правила безопасности.
1. Приступая к работе, следует ознакомиться с находящимся на рабочем месте оборудованием, обратив особое внимание на коммутационные аппараты, с помощью которых установка подключается к сети (рубильники, автоматические или пакетные выключатели).
2. Сборку, разборку схемы, изменение в ней или устранение причин её неисправности производить только при отключенном рубильнике или другом коммутационном аппарате на щитке рабочего места.
3. При сборке схемы проводники располагают так, чтобы они не ложились на шкалы приборов, имели меньше пересечений между собой и были надёжно присоединены к клеммам. Не допускается использование проводов с поврежденной изоляцией и без оконцевателей.
4. КАТЕГОРИЧЕСКИ ВОСПРЕЩАЕТСЯ включать схему в сеть без разрешения. После сборки или внесения каких-либо изменений схема должна быть проверена преподавателем или лаборантом.
5. Во время работы со схемой нужно быть внимательным и осторожным, не прикасаться к токоведущим и вращающимся частям электроустановки, не допускать к рабочему месту посторонних лиц. Перед включением схемы под напряжение необходимо предупредить об этом членов звена.
6. Рубильники, переключатели и другие аппараты ручного управления включают и выключают резким движением.
7. При обнаружении неисправностей в схеме её немедленно отключают и сообщают об этом преподавателю или лаборанту.
8. ВОСПРЕЩАЕТСЯ облокачиваться на установку и элементы схемы. на рабочих местах не должно быть посторонних предметов, мешающих выполнению работы.
9. ЗАПРЕЩАЕТСЯ оставлять находящуюся под напряжением схему без присмотра, производить какие-либо операции на лабораторных установках, имеющих предупредительные плакаты «Установку не разбирать», «Установка под напряжением» и т.п.
10. КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩАЕТСЯ производить какие-либо операции на распределительном щите лаборатории, за исключением операции отключения питания всей лаборатории при несчастном случае, когда поблизости нет руководителя или лаборанта.
11. За порчу лабораторного оборудования, вызванную небрежным обращении или не выполнением требований безопасности, виновный несёт материальную ответственность.
12. Каждый студент расписывается в специальном журнале в том, что он обязуется выполнить правила безопасности.
ПРАВИЛА ПОЛЬЗОВАНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМИ ПРИБОРАМИ
При выполнении лабораторных работ возникает необходимость производить измерения некоторых электрических (напряжение, сила тока, мощность, коэффициент мощности) или неэлектрических (температура, освещенность) величин. Для этой цели используются измерительные приборы соответствующего назначения: вольтметры, амперметры, ваттметры, фазометры, термометры, люксметры.
Каждый электроизмерительный прибор снабжен «паспортом»: на лицевой стороне кроме года выпуска, заводского номера, товарного знака завода-изготовителя, заводского обозначения типа прибора и номера стандарта в виде условных знаков помещены данные, характеризующие прибор:
- обозначение единицы измеряемой величины;
- род тока и число фаз;
- частота тока;
- система прибора;
- степень защищенности от внешних магнитных и электрических полей;
- напряжение испытания изоляции измерительной цепи по отношению к корпусу;
- группа прибора по условиям эксплуатации;
- рабочее положение прибора;
- класс точности прибора.
Условные обозначения, помещаемые на шкалах приборов, приведены в прил. 4.
При выполнении лабораторных работ наиболее широко используются электромагнитной, реже магнитоэлектрической и электродинамической (ферродинамической) систем.
Устройство таких приборов описано в учебной литературе (1, 2).
Для каждого прибора устанавливается максимально допустимое значение измеряемой величины, называемое пределом измерения (номиналом). Некоторые приборы, в основном предназначенные для лабораторных измерений: снабжаются устройством, позволяющим изменять предел измерения. Такие приборы называются многопредельными. На шкале этих приборов указано количество делений, а для определения значения определяемой величины показание прибора, выраженное в делениях шкалы, умножают на цену деления, т.е. число, показывающее, какое количество единиц измеряемой величины приходится на одно деление шкалы.
В отличие от многопредельных однопредельные приборы (а таковыми являются щитовые, т.е. предназначенные для технических измерений) имеют шкалу, проградуированную в соответствующих единицах.
У приборов электромагнитной системы шкала неравномерна, т.е. расстояния между любыми двумя смежными отметками её неравны между собой. Начальная часть такой шкалы (примерно 20% от номинала) считается нерабочей и не разбивается на деления, погрешность измерения при использовании её велика. Начало рабочей части шкалы отмечено точкой.
При использовании приборами для обеспечения их сохранности и получения достоверных результатов необходимо соблюдать определенные правила. В частности, приборы необходимо применять именно в тех условиях и в таких положениях, на которые они рассчитаны, т. е. в соответствии с условными обозначениями на шкале. Нельзя допускать, чтобы приборы длительное время находились под воздействием величин, значения которых превышают предел измерения. Схема включения прибора в электрическую цепь должна соответствовать его назначению.
Для изменения силы тока и напряжения в целях переменного тока используются обычно амперметры и вольтметры электромагнитной системы. Амперметры включаются в разрыв электрической цепи последовательно с тем элементом или участком, в котором измеряется сила тока. Вольтметры включаются параллельно. Цена деления амперметра и вольтметра определяется по формулам:
и 
,где Iн и Uн – пределы изменения соответственно амперметра и вольтметра;
N – число делений шкалы соответствующего прибора.
Для измерения мощности служат ваттметры электродинамической системы. Однако из двух его обмоток – токовая – включается последовательно, а другая – обмотка напряжения – параллельно. Начала этих обмоток подсоединены на приборе к зажимам, помеченным «звёздочкой» (I* и U*) и называемые генераторными. К этим зажимам следует подключать: провода, идущие от источника питания. На принципиальных схемах начала названных обмоток помечаются точками.
При сборке схемы они соединяются друг с другом проводником. Цена деления ваттметра определяется по формуле:
,где Iн и Uн – наибольший ток и наибольшее напряжение, на которые рассчитаны соответственно токовая обмотка и обмотка напряжения (пределы по току и по напряжению);
N – число делений шкалы прибора.
Аналогичным образом включается фазометр – прибор, предназначенный для измерения угла сдвига фаз тока и напряжения в цепях переменного тока (
) или косинуса этого угла (cos). При отсутствии тока в обмотках стрелка этого прибора может занимать любое положение, так как противодействующий момент отсутствует (такие приборы называются логометрами).Комплект электроизмерительных приборов типа К-505 включает в себя амперметр, вольтметр и ваттметр. На лицевой панели расположены переключатели пределов и табличка для определения цены деления приборов.
Измерение освещенности производится с помощью фотоэлектрического люксметра типа ЮII6, состоящего из фотоэлемента с насадками и измерителя. Селеновый фотоэлемент находится в пластмассовом корпусе и присоединяется к измерителю шнуром с розеткой, обеспечивающей правильную полярность соединения. Измеритель представляет собой прибор магнитоэлектрической системы. Он имеет две шкалы: 0-100 и 0-30. На передней панели измерителя имеются кнопки переключателя и табличка со схемой, связывающей действие кнопок и используемых насадок с диапазоном измерений. На боковой стенке корпуса измерителя расположена вилка для присоединения селенового фотоэлемента. При измерении освещенности в диапазоне 5…100 лк используется открытый фотоэлемент, без насадок; при больших освещенностях – с насадками, обозначенными буквами К, М, Р, Т. При изменении освещенностей в диапазоне 50…1000 лк применяют одновременно насадки К и М (коэффициент пересчета шкалы 10), в диапазоне 500…10000 лк – К и Р (коэффициент пересчета шкалы 100), В диапазоне 5000…100000 лк – К и Т (коэффициент пересчета шкалы 1000).
Процесс измерения:
- установите измеритель люксметра в горизонтальном положении на некотором расстоянии от той точки, в которой измеряется освещенность;
- если известно в каком диапазоне находится измеряемая освещенность, на фотоэлемент устанавливайте соответствующие насадки. Если величина измеряемой освещенности неизвестна, начинайте измерения с установки на фотоэлемент насадок К и Т;
- поместите фотоэлемент в нужную точку и подсоедините его к измерителю с помощью штепсельного разъема;
- нажмите правую кнопку, отсчитайте по шкале 0-100, умножьте результат на коэффициент пересчета шкалы, соответствующий выбранным насадкам. Если стрелка прибора отклонилась менее чем на 30 делений, нажмите левую кнопку и отсчитайте по шкале 0…30. Если в этом случае стрелка отклонится меньше чем на 5 делений, замените насадки, уменьшив коэффициент ослабления (коэффициент пересчета шкалы).
После окончания измерений фотоэлемента отсоедините от измерителя, наденьте на него насадку Т и уложите в крышку футляра.
Лабораторная работа №1
УСТРОЙСТВА И СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ АСИХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
Цель работы
1. Изучить устройство и принцип работы трехфазных синхронных электродвигателей с короткозамкнутым и с фазным ротором.
2. Исследовать зависимость параметров пускового режима двигателя от способа пуска.
Элементы теории
В сельскохозяйственном производстве применяется много разнообразных машин и агрегатов, рабочие органы которых приводятся в движение электрическими двигателями. Наибольшее распространение (более 95%) получили асинхронные двигатели переменного тока, которые были изобретены русским электротехником М. О. Доливо-Добровольским в 1889г. Основными достоинствами асинхронных двигателей являются повышенная надёжность в работе, простота устройства и обслуживания, невысокая стоимость. Особенно широкое применение получили трехфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Двигатели с фазным ротором применяются в тех случаях, когда требуется регулировать скорость вращения, или если необходимо получить большой пусковой момент при малом пусковом токе, например, для привода машины с массивными вращающимися деталями (дробилок, мельничных жернов, пилорам и т.п.) при наличии источника электрической энергии ограниченной мощности. Промышленность поставляет для сельского хозяйства всё более совершенные и экономичны двигатели. Каждая новая серия двигателей отличается от предыдущей уменьшенными габаритами и массой и более вескими энергетическими (КПД, cos
) эксплуатационными показателями. Постоянно расширяется номенклатура модификаций (разновидностей) двигателей. В настоящее время выпускается в основном двигатели единых А2 (АО2), 4А, Д основного и специализированных исполнений.
Специфика сельскохозяйственного производства предъявляет к конструкции электрических двигателей особые требования, которые сводятся к упрощению их обслуживания и повышению надежности работы в условиях больших перепадов внешней температуры, наличии пыли, влаги, аммиака, сероводорода, а также особых режимов работы с возможными резкими и глубокими колебаниями напряжения и т. д. Для таких условий предназначены электродвигатели химостойкого, влагоморозостойкого, сельскохозяйственного и других исполнений.
Двигатели основного исполнения выпускаются защищенными (А2, 4АИ) и закрытыми обдуваемыми (АО2, 4А). Защищенное исполнение предотвращает попадание внутрь двигателя посторонних тел диаметром 12,5 мм и более и капель воды, падающих под углом не более
к вертикали, а также случайное прикосновение к токоведущим и вращающимся частям, а закрытое обдуваемое – от попадания инородных тел диаметром 1 мм и более и капель воды, разбрызгиваемой из любого направления. Закрытые двигатели имеют ребристый корпус, обдуваемый снаружи потоком воздуха от вентилятора, насаженного на вал и закрытого кожухом.В электродвигателях сельскохозяйственного исполнения используют обмоточные и установочные провода, пропиточные и лакокрасочные материалы, антикоррозийные покрытия, стойкие к воздействию влаги, агрессивных сред животноводческих помещений, дезинфицирующих растворов и аэрозолей. По линии вала имеются манжетные резиновые уплотнители.
Устройство, принцип работы, основные свойства и характеристики асинхронных двигателей описаны в рекомендованной литературе (1-5). Технические данные электродвигателей приведены в (8).
Программа работы
1. Изучить устройство и принцип действия трехфазного асинхронного электродвигателя (АД) с короткозамкнутым ротором. Записать паспортные данные и расшифровать марку двигателя, используемого в работе. Определить скорость вращения магнитного поля и величину скольжения в номинальном режиме.
2. Ознакомится с правилом выбора схемы соединения фаз статорной обмотки АД. Соединить фазы двигателя поочередно «звездой» и «треугольником».
3. Исследовать влияние способа пуска АД на параметры пускового режима.
4. Осуществить реверсирование ( изменение направления вращения) АД.
5. Изучить устройство АД с фазным ротором. Вычертить схему включения этого двигателя в сеть.
Методика выполнения работы
Изучение устройства и принципа работы АД следует начать с повторения тем «Электромагнетизм» и «Трехфазные цепи переменного тока» (1,2). Далее ознакомьтесь, используя литературу, плакаты, макеты, с конструкцией и назначением отдельных элементов АД (статора, ротора – короткозамкнутого и фазного, их сердечников и обмоток). Обратите внимание на характер физических процессов, происходящих в двигателе, образование вращающегося магнитного поля и получение вращающегося момента, зависимость величины вращающего момента от напряжения на зажимах АД и от скольжения.
Паспортные данные двигателя запишите в табл. 1.
Скорость движения магнитного поля определите по формуле:
, об/мин;где p – число пар полюсов магнитного поля статора;
Таблица 1
Паспортные данные АД
-
Марка двигателя
, кВт
, А
, В
, об/мин
КПД, %
cos
, Гц