Скачать 253.51 Kb.
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ СУМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ "ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ФАЗНЫМ ротороМ" ПО дисциплине "АВТ0МАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД'" ДЛЯ СТУДЕНТОВ СПЕЦИАЛЬНОСТИ 7 091401 ДНЕВНОЙ ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ Утверждено редакционно-издательским советом университета Протокол № 3 от 16.09.1998 г. Сумы СумГУ 1999 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ Данная лабораторная работа входит в цикл работ по исследованию электромеханических свойств электродвигателей. При подготовке к выполнению лабораторной работы необходимо изучить теоретический материал по теме 'Электромеханические свойства асинхронного двигателя с фазным ротором" [1], проработать настоящие методические указания и оформить заготовку отчета согласно п.4. Студент допускается к выполнению лабораторной работы при условиях завершения отчетности по ранее выполненным лабораторным работам и подготовленности к выполнению данной лабораторной работы. Решение о допуске принимает преподаватель, который проводит лабораторное занятие. ЦЕЛЬ РАБОТЫ - изучение электромеханических свойств асинхронного двигателя (АД) с фазным ротором в статических режимах. ЗАДАНИЕ: снять естественные механическую и электромеханическую характеристики АД, две реостатные (искусственные) механические характеристики, механические характеристики в режиме динамического торможения (при отсутствии и наличии добавочного сопротивления в цепи ротора и двух значениях постоянного тока в цепи статора), построить графики механических и электромеханических характеристик, дать оценку электромеханических свойств АД. 1 СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АД С ФАЗНЫМ РОТОРОМ Асинхронные электродвигатели по сравнению с двигателями постоянного тока обладают известными преимуществами |1], обусловившими их широкое применение в промышленности. Они уступают двигателям постоянного тока по возможностям плавного и глубокого регулирования скорости, однако развитие силовой электроники и микропроцессорной техники позволяет решать эту проблему. Основными недостатками асинхронных двигателей являются [2]: квадратичная зависимость электромагнитного момента от напряжения, тепловая чувствительность статора и ротора по отношению к напряжению и малый воздушный зазор, несколько снижающий надежность двигателя. АД с фазным ротором менее распространены, чем АД с короткозамкнутым ротором, из-за усложнения конструкции ротора и соответственно меньшей надежности, более высокой цены и усложнения эксплуатации. Однако они имеют существенно большие возможности регулирования скорости благодаря дополнительной возможности управления двигателем по цепи ротора, Принципиально возможное полюсное управление (переключением полюсов) для АД с фазным ротором не применяется из-за сложности технической реализации. Наиболее широко АД с фазным ротором применяются в подъемно-транспортных механизмах. Электрическая схема АД с фазным ротором показана на рис.1. Фазы статора и ротора соединены практически всегда в звезду. Через контактные кольца, расположенные на валу ![]() Рисунок 1 ротора, осуществляется включение в цепь ротора добавочного сопротивления rд с целью получения искусственных механических характеристик двигателя с меньшей жесткостью, чем естественная характеристика (в рабочей части характеристик). При закороченных кольцах (rд=0) этот двигатель принципиально не отличается от АД с короткозамкнутым ротором. Трехфазная система токов в обмотке статора АД создает вращающееся магнитное поле. Угловая скорость вращения последнего (синхронная скорость) равна ![]() а частота вращения поля ![]() где f1, - частота напряжения сети; рп - число пар полюсов. При работе АД в режиме холостого хода развиваемый им электромагнитный момент равен нулю (М=0), а скорость вращения ротора равна синхронной скорости ( ![]() Если под действием внешнего (статического) момента ротор АД вращается со скоростью выше синхронной в направлении вращения поля статора, то электромагнитный момент М оказывает тормозящее воздействие на ротор, что свидетельствует о работе АД в генераторном режиме (с рекуперацией энергии в сеть). При работе АД в двигательном режиме ротор вращается в направлении вращения поля статора, развивая электромагнитный момент движущего характера. При этом скорость вращения ротора меньше синхронной. В начальный момент пуска, когда ![]() АД может работать также в режиме электромагнитного тормоза (противовключения). В этом случае ротор под действием внешних сил (статического момента Мс) вращается в направлении, противоположном направлению вращения поля статора, а электромагнитный момент М имеет тормозной характер. В режиме электромагнитного тормоза к АД подводится электрическая энергия из сети и механическая энергия со стороны вала (от источника внешних сил). Скорость вращения магнитного поля машины относительно ротора называется скоростью скольжения. Она равна ![]() Отношение скорости скольжения к скорости вращения магнитного поля называется скольжением. Последнее равно ![]() или в процентах ![]() Зависимость скорости вращения ротора от скольжения имеет вид ![]() Одно из возможных направлений вращения магнитного поля (и соответственно ротора) принимается условно за положительное. Направление вращения магнитного поля определяется порядком следования фаз в цепи статора. В соответствии с последними формулами при включении АД на положительное направление вращения ( ![]() - режим двигателя ![]() ![]() - режим идеального холостого хода ![]() - начальный момент пуска ![]() - режим генератора ![]() ![]() - режим нротивовключения ![]() Мощность потребления электрической энергии из сети ![]() где U1 и I1 - линейные напряжение и ток цепи статора; ![]() Электромагнитная мощность, передаваемая с помощью вращающегося магнитного поля со статора на ротор, равна ![]() При работе двигателя в установившемся режиме ( ![]() М=Мс. Расход энергии на преодоление статического момента характеризуется механической мощностью ![]() Мощность Р2 на валу двигателя меньше механической мощности на величину мощности механических потерь. Поэтому полезный момент на валу двигателя ![]() немного меньше электромагнитного момента. Следует иметь в виду, что на паспортном щитке любого двигателя в качестве номинальной мощности указывается номинальная мощность на валу (Р2н), а не номинальная мощность потребления энергии из сети (P1н). Зависимости токов статора I1 и ротора I2 от скольжения или от скорости называются электромеханическими характеристиками двигателя (рис.2). Основной характеристикой электродвигателя, определяющей его эксплуатационные возможности, является статическая механическая характеристика ![]() ![]() Рисунок 2 M = 2Mк/(S/Sк+Sк/S), где Мк - максимальный (критический) момент; Sк - критическое скольжение. Точка с координатами (Sк, Mк) делит механическую характеристику на две части: рабочую (S Механическая характеристика при номинальных значениях напряжения сети (U1=U1н) и частоты (f1=f1н), а также при отсутствии добавочного сопротивления в цепи ротора (Rд=0) называется естественной. Механические характеристики, имеющие место при нарушении хотя бы одного из этих условий, называют искусственными. У двигателей нормального исполнения кратность максимального момента kм = Мк/Мн ![]() Кратность пускового момента kп = Мп/Мн = 1,3 – 1,8 при кратности пускового тока k1п = I1п/ I1н -=5-7 (рис.2). Наиболее часто используют два метода электрического торможения асинхронных двигателей: торможение противовключением и генераторное (рекуперативное) торможение с отдачей энергии в сеть. Режим противовключения имеет место, например, при переключении двух фаз обмотки статора, т.е. при изменении направления вращения магнитного поля машины с целью реверсирования двигателя либо экстренной остановки. Установившееся движение в режиме противовключения в таком случае невозможно. Режим генераторного торможения имеет место при ![]() ![]() ![]() Следует отметить высокую чувствительность АД к колебаниям напряжения сети. На рис. 3 показаны механические характеристики АД при номинальном и пониженном значениях напряжения сети (кривые 1 и 2). Критическое скольжение от напряжения сети не зависит, а электромагнитный момент пропорционален квадрату напряжения. Поэтому, например, при снижении напряжения на 25% критический момент может оказаться меньше номинального, и при статическом моменте, близком к номинальному, двигатель может остановиться. ![]() При нормальной схеме включения АД (рис.1), когда обмотка статора подключена к сети с номинальными значениями напряжения и частоты (Ulн, f1н), возможно получение только двух видов искусственных механических характеристик: реостатных (rд>0) и характеристик динамического торможения (рис.4). 2 ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА Электрическая схема лабораторной установки представлена на рис.5. Установка содержит два электромашинных агрегата. Первый из них содержит исследуемый двигатель Ml и машину постоянного тока М2, а также тахогенератор BR1. Второй агрегат состоит из машины постоянного тока МЗ, АД с короткозамкнутым ротором М4 и тахогенератора BR4. С помощью контактов реле К1-К9 и автоматических выключателей QF1-QF4 могут быть реализованы различные схемы соединения в силовых цепях электрических машин. Управление состояниями реле KI-K9 осуществляется в схеме электроавтоматики (рис.6) с помощью переключателей SA2 и SA3. С помощью реверсивных переключателей SA21 и SA31 осуществляется подключение цепей возбуждения машин М2 и МЗ к источнику постоянного тока UZ1 и изменение полярности токов возбуждения этих машин. Для измерения частоты вращения машин первого и второго электромашинных агрегатов используются нереверсивные тахометры P ![]() ![]() Лабораторная установка предназначена для снятия статических механических характеристик двигателей Ml и М4 и непригодна для исследования динамических пускотормозных режимов, так как коммутирующие аппараты имеют контакты с малой нагрузочной способностью. При размыкании контактов токи в соответствующих цепях должны отсутствовать, либо быть весьма малыми. Поэтому манипуляции переключателями А2 и SA3 в схеме электроавтоматики (рис. 6) разрешаются только при отключенных автоматических выключателях QF1-QF4. Изменять направление токов возбуждения машин М2 и МЗ с помощью переключателей SA21 и SA31 (рис.5) можно лишь после снижения этих токов до нуля с помощью потенциометров R21 и R31. Секции сопротивлений в цепи ротора двигателя Ml обладают высокой нагрузочной способностью и используются как для реализации реостатного пуска и торможения, так и для регулирования скорости АД (Ml), в зависимости от схемы включения последнего и задачи исследования. Схема включения исследуемого АД (Ml) нереверсивная (рис.5). С помощью кнопок "STOР", "В" и "ДТ" (рис. 6) двигатель отключается от источника питания (сети переменного тока и источника постоянного тока), запускается в нормальной схеме включения и собирается схема динамического торможения. Благодаря блокировкам исключается возможность одновременного выполнения этих операций. С помощью четырехпозиционного переключателя SA1 (рис.6) осуществляется коммутация секций сопротивлений в фазах ротора машины Ml (рис.5). В положении 1 переключателя SA1 в фазы ротора вводится максимальное добавочное сопротивление Rдmaх = Rд1+Rд2+Rд3. В положении 4 переключателя SA1 цепь ротора замкнута накоротко: Rд = 0. Пуск двигателя возможен только при Rд |
![]() | Целью работы является исследование электромеханических свойств и характеристик электропривода на базе асинхронного двигателя с фазным... | ![]() | Цель работы: исследование динамических свойств систем электропривода на базе асинхронного короткозамкнутого двигателя и асинхронного... |
![]() | Приведены указания по порядку выполнения лабораторной работы, проведению экспериментов и обработке экспериментальных данных | ![]() | Применение асинхронного двигателя с фазным ротором для привода шахтной подъёмной установки |
![]() | Операции с таблицами баз данных в среде Delphi: методические указания к лабораторной работе по дисциплине "Информационное обеспечение... | ![]() | Методические указания предназначены для самостоятельной подготовки студентов к выполнению лабораторной работы |
![]() | Электронное реле. Методические указания к лабораторной работе / Липецкий государственный технический университет. Сост. Р. Ю. Романовский,... | ![]() | ... |
![]() | Современный частотно регулируемый электропривод состоит из асинхронного или синхронного электрического двигателя и преобразователя... | ![]() | Транспортные сети: Методические указания к лабораторной работе / О. Е. Александров Екатеринбург: угту-упи, 2010. 33 с |