Методические указания к лабораторной работе "исследование электромеханических свойств асинхронного двигателя с фазным роторо М" по дисциплине "авт0матизированный электропривод'" для студентов специальности 7 091401




Скачать 253.51 Kb.
НазваниеМетодические указания к лабораторной работе "исследование электромеханических свойств асинхронного двигателя с фазным роторо М" по дисциплине "авт0матизированный электропривод'" для студентов специальности 7 091401
страница1/3
Дата конвертации13.01.2013
Размер253.51 Kb.
ТипМетодические указания
  1   2   3


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

, рад/с,

а частота вращения поля

, об/мин,

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 развивает пусковой момент М=Мп, направленный в сторону вращения поля статора.

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 (>0) скорость вращения ротора и скольжение в различных режимах работы двигателя принимают следующие значения:

- режим двигателя

;

- режим идеального холостого хода

, S = 0;

- начальный момент пуска

, S=l;

- режим генератора

> , S < 0;

- режим нротивовключения

< 0, S > 1.

Мощность потребления электрической энергии из сети

,

где U1 и I1 - линейные напряжение и ток цепи статора;

- коэффициент мощности двигателя.

Электромагнитная мощность, передаваемая с помощью вращающегося магнитного поля со статора на ротор, равна

.

При работе двигателя в установившемся режиме (= const) имеет место равенство

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 (Р), а не номинальная мощность потребления энергии из сети (P).

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 (М) или S(M). Механическая характеристика АД (рис.2) приближенно описывается формулой Клосса:




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 (Sк,) и нерабочую (S>Sк). Устойчивая работа АД возможна лишь на рабочей части характеристики.

Механическая характеристика при номинальных значениях напряжения сети (U1=U) и частоты (f1=f), 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 = Мкн1,7.

Кратность пускового момента kп = Мпн = 1,3 – 1,8 при кратности пускового тока k1п = I1п/ I -=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 > (S<0), что может быть обеспечено с помощью внешних сил. Возможно также динамическое торможение АД, которое имеет место при подключении обмотки статора к источнику постоянного тока. Механическая характеристика АД при динамическом торможении проходит через начало координат (=0) и имеет такую же форму, как при нормальной схеме включения двигателя.

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, f), 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 P1 и P4, трехфазные обмотки которых подключаются к выводам трехфазных синхронных тахогенераторов BR1 и BR4 с помощью реверсивных переключателей SA12 и SA43 соответственно. К выводам тахогенераторов подключены выпрямители UZ12 и UZ43 для получения аналоговых сигналов, пропорциональных частотам вращения машин соответствующих агрегатов (для осциллографирования).

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
  1   2   3

Добавить в свой блог или на сайт

Похожие:

Методические указания к лабораторной работе \"исследование электромеханических свойств асинхронного двигателя с фазным роторо М\" по дисциплине \"авт0матизированный электропривод\Нижегородский государственный технический университет
Целью работы является исследование электромеханических свойств и ха­рактеристик электропривода на базе асинхронного двигателя с фазным...

Методические указания к лабораторной работе \"исследование электромеханических свойств асинхронного двигателя с фазным роторо М\" по дисциплине \"авт0матизированный электропривод\Тическое моделирование систем
Цель работы: исследование динамических свойств систем электропривода на базе асинхронного короткозамкнутого двигателя и асинхронного...

Методические указания к лабораторной работе \"исследование электромеханических свойств асинхронного двигателя с фазным роторо М\" по дисциплине \"авт0матизированный электропривод\Методические указания к лабораторной работе Исследование двигателя постоянного тока последовательного возбуждения д исциплина «Электрические машины»
Приведены указания по порядку выполнения лабораторной работы, проведению экспериментов и обработке экспериментальных данных

Методические указания к лабораторной работе \"исследование электромеханических свойств асинхронного двигателя с фазным роторо М\" по дисциплине \"авт0матизированный электропривод\5. 7 Применение асинхронного двигателя с фазным ротором для привода шахтной подъёмной установки
Применение асинхронного двигателя с фазным ротором для привода шахтной подъёмной установки

Методические указания к лабораторной работе \"исследование электромеханических свойств асинхронного двигателя с фазным роторо М\" по дисциплине \"авт0матизированный электропривод\Методические указания к лабораторной работе по дисциплине
Операции с таблицами баз данных в среде Delphi: методические указания к лабораторной работе по дисциплине "Информационное обеспечение...

Методические указания к лабораторной работе \"исследование электромеханических свойств асинхронного двигателя с фазным роторо М\" по дисциплине \"авт0матизированный электропривод\Методические указания к лабораторной работе по физике для студентов строительных специальностей Минск 2007
Методические указания предназначены для самостоятельной подготовки студентов к выполнению лабораторной работы

Методические указания к лабораторной работе \"исследование электромеханических свойств асинхронного двигателя с фазным роторо М\" по дисциплине \"авт0матизированный электропривод\Исследование электронного реле в схеме защиты методические указания к лабораторной работе
Электронное реле. Методические указания к лабораторной работе / Липецкий государственный технический университет. Сост. Р. Ю. Романовский,...

Методические указания к лабораторной работе \"исследование электромеханических свойств асинхронного двигателя с фазным роторо М\" по дисциплине \"авт0матизированный электропривод\Методические указания к лабораторной работе
...

Методические указания к лабораторной работе \"исследование электромеханических свойств асинхронного двигателя с фазным роторо М\" по дисциплине \"авт0матизированный электропривод\«частотно регулируемый электропривод» обусловлено тем, что регулирование скорости вращения двигателя осуществляется изменением частоты напряжения питания, подаваемого на двигатель от преобразователя частоты
Современный частотно регулируемый электропривод состоит из асинхронного или синхронного электрического двигателя и преобразователя...

Методические указания к лабораторной работе \"исследование электромеханических свойств асинхронного двигателя с фазным роторо М\" по дисциплине \"авт0матизированный электропривод\Методические указания к лабораторной работе Транспортные сети по курсу «теория информационныx систем» для специальностей и направлений подготовки: Специальности (направления)
Транспортные сети: Методические указания к лабораторной работе / О. Е. Александров Екатеринбург: угту-упи, 2010. 33 с


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница