Однокопылов И.Г., Семенов С.М. Электрический привод. Статика. Лабораторный практикум

Подождите немного. Документ загружается.

131

Таблица 5.1

Наименование Параметры

1 2

Машина переменного тока (тип 102.1)

Число фаз на статоре 3

Число фаз на роторе 3

Номинальная активная мощность, Вт 100

Номинальное напряжение, В 230

Схема соединения обмоток статора

cos 

Номинальный ток статора, А 0,26

Ток возбуждения холостого хода, А 1,6

Номинальное напряжение возбуждения, В 22

Номинальный ток возбуждения, А 1,85

Направление вращения любое

Номинальная частота вращения, мин

–

1500

Машина постоянного тока (тип 101.2)

Номинальная мощность, Вт 90

Номинальное напряжение якоря, В 220

Номинальный ток якоря, А 0,56

Номинальная частота вращения, мин

–

1500

Возбуждение Независимое/паралле-

льное/последовательное

Номинальное напряжение возбуждения, В 220

Номинальный ток обмотки возбуждения, А 0,2

КПД, % 57,2

Направление вращения любое

Режим работы Двигательный/

генераторный

Маховик

Момент инерции, Нмс

0,032

Масса, кг, не более 7

Преобразователь угловых перемещений (тип 104)

Модель ВЕ 178А

Количество выходных каналов 6

Выходные сигналы серия импульсов

и опорный импульс

Число импульсов за оборот в серии 2500

Диапазон изменения рабочих частот

вращения, мин

–1

0...6000

132

5.2.2. Электрическая схема соединений тепловой защиты

машины переменного тока

Блок-схема соединений тепловой защиты машины переменного то-

ка изображена на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Схема тепловой защиты

машины переменного тока

Перечень аппаратуры схемы тепловой защиты (рис. 5.1) приведен

в табл. 5.2.

Таблица 5.2

Обозначение Наименование Тип Параметры

D Машина переменного тока 102.1

100 Вт /~ 230 В

/1500 мин

1

GA Трехфазный источник питания 201.2 ~400 В / 16 А

5.2.3. Подготовка и проведение измерений

с помощью электронного мультиметра

Для измерения трех базовых электрических величин (напряжения,

тока и омического сопротивления) используется мультиметр. Схемы

подключения мультиметра для измерения этих величин приведены на

рис. 5.2 и рис.5.3. До его подключения к цепи необходимо выполнить

следующие операции:

133



установить род тока (постоянный/переменный);



выбрать диапазон измерений соответственно ожидаемому ре-

зультату измерений;



правильно подсоединить зажимы мультиметра к измеряемой цепи.

Рис. 5.2. Схема присоединения мультиметра

(как амперметра) для измерения тока

Рис. 5.3. Схема присоединения мультиметра

(как омметра) для омического сопротивления

5.2.4. Назначение и описание функциональных блоков

Перечень функциональных блоков приводится в соответствии с

рис. 5.4 и рис. 5.5.

Трехфазный источник питания. Предназначен для питания ком-

плекта трехфазным переменным напряжением. Включается вручную.

Имеет защиту от перегрузок, устройство защитного отключения, кнопку

аварийного отключения и ключ от несанкционированного включения.

Источник питания машины постоянного тока. Предназначен для

питания обмоток якоря и возбуждения постоянным

током. Включается

вручную или дистанционно/автоматически (от ПЭВМ). Якорное напря-

134

жение регулируется вручную или дистанционно. Напряжение возбуж-

дения нерегулируемое.

Возбудитель машины переменного тока. Предназначен для пита-

ния обмотки возбуждения синхронной машины. Включается вручную

или дистанционно/автоматически (от ПЭВМ). Напряжение возбуждения

регулируется вручную или дистанционно/автоматически. Выходные це-

пи изолированы от входных.

Трехполюсный выключатель. Предназначен для ручного или дис-

танционного/автоматического

(от ПЭВМ) включения/отключения элек-

трических цепей.

Активная нагрузка. Предназначена для моделирования однофазных

и трехфазных потребителей активной энергии. Регулируется вручную.

Реостат для цепи ротора машины переменного тока. Предназна-

чен для ручного регулирования тока в обмотке ротора машины пере-

менного тока.

Трехфазная трансформаторная группа. Предназначена для преоб-

разования однофазного/трехфазного напряжения.

Блок мультиметров. Предназначен для измерения токов, напряже-

ний, омических сопротивлений. Цифровой с жидкокристаллическим

дисплеем.

Указатель угла нагрузки синхронной машины. Предназначен для

измерения и отображения в аналоговой форме угла нагрузки синхрон-

ной машины. Имеет выходные гнёзда для подключения к ПЭВМ.

Указатель частоты вращения. Предназначен для отображения

частоты вращения электрических машин в электромашинном

агрегате

в аналоговой форме.

Измеритель мощностей. Предназначен для измерения активной

и реактивной мощностей в однофазной электрической цепи и отобра-

жения их в аналоговой форме.

Преобразователь угловых перемещений. Предназначен для преоб-

разования скорости вращения электрических машин в сигнал цифрового

вида.

Исследуемая машина переменного тока (синхронный двигатель):

P  100 Вт;

вн



22 В;

U 230 В;

вн



1,85 А;



0,26 А;



1500 об/мин;

вхх

= 1,6 А;

cos



1.

Нагрузочная машина постоянного тока (двигатель постоянного то-

ка с параллельным возбуждением):

135

P 

90 Вт;





57,2 %;

U 220 В;

cos



0,73;

0,56 А;

= 86 Ом;

n  1500 об/мин;

о.в.

= 1,15 кОм.

вн

I 0,2 А;

Исследуемая и нагрузочная машины жестко соединены между со-

бой и представлены в виде электромашинного агрегата, дополненного

маховиком и преобразователем угловых перемещений.

136

Рис. 5.4. Принципиальная электрическая схема настройки угла нагрузки синхронного двигателя

137

Рис. 5.5. Принципиальная электрическая схема синхронного электропривода

138

5.2.5. Обозначения и параметры используемой схемы

Обозначения и параметры изучаемой схемы приведены в табл. 5.3.

Таблица 5.3

Обозначе-

ние

Наименование Тип Параметры

Трехфазная трансформа-

торная группа

347.1



80 В



А; 230/242, 235,

230, 226, 220, 133, 127

QА1, QА2

Трехполюсный выключа-

тель

301.1 ~ 400 В; 10 А

Реостат для цепи ротора

машины переменного то-

ка

307.1

30…40 Ом; 1 А

RA Активная нагрузка 306.1



0…50 Вт; 220 В; 0,5

Трехфазный источник

питания

201.2 ~ 400 В; 16 А

Источник питания двига-

теля

постоянного тока

206.1



0…250 В,

3 А (якорь);

200 В, 1 А (возбуж-

дение)

Возбудитель машины

переменного тока

209.2

0…40 В; 3,5 А

Машина постоянного то-

ка

101.2

90 Вт; 220 В,

0,76 А (якорь);

220 В (возбуждение)

Преобразователь угловых

перемещений

104 6 выходных сигналов

Машина переменного то-

ка

102.1

~ 50 Вт; 230 В; 1500

мин

1

IP Измеритель мощностей 507.2

15; 60; 150; 300; 600 В;

0,05; 0,1; 0,2; 0,5 А

BM Блок мультиметров 508.2

3 мультиметра:

0…1000 В;

0…10 А;

0…20 МОм

Указатель частоты вра-

щения

506.3

-2000…0…2000 мин

1

Указатель угла нагрузки

синхронной машины

505.2

–180...0...180.

139

5.3. Общие сведения

На рис. 5.6 приведена схема включений синхронного двигателя (СД).

Токи, протекающие по трехфазной обмотке статора, создают намагничи-

вающие силы, результирующий вектор которых образует вращающееся

в пространстве электромагнитное поле статора



. Скорость вращения

поля является рабочей скоростью синхронного двигателя и равна





 ,

где f – частота питающей сети;

P – число пар полюсов машины.

На роторе СД расположена обмотка возбуждения, которая питается

постоянным током от независимого регулируемого источника напряже-

ния – возбудителя. Ток возбуждения создает электромагнитное поле



, неподвижное относительно ротора, и вращающее в установившемся

режиме вместе с ротором со скоростью



. Взаимодействие полей ста-

тора и ротора создает электромагнитный момент синхронной машины

ФФMK  .

При отсутствии нагрузки векторы полей

совпадают в про-

странстве и вращаются со скоростью



. При возникновении на валу

двигателя момента сопротивления, векторы

Ф и

Ф расходятся на угол

θ, называемый углом нагрузки.

Рис. 5.6. Схема включения

синхронного двигателя

140

Изменению нагрузки на валу машины соответствует изменение θ

(рис. 5.7). Максимальный момент – при угле





 . Если нагрузка на

валу будет больше

макс

M , то синхронный режим нарушается и машина

выпадает из синхронизма.

Рис. 5.7. Угловая характристика СД

(неявнополюсная машина

Механическая характеристика СД (рис. 5.8) представляет абсолютно

жесткую прямую линию

1, ограниченную значениями момента ±

макс

Рис. 5.8. Механическая характеристика СД

Так как ротор двигателя вращается со скоростью



и скольжение

отсутствует, то вся мощность электромагнитного поля статора

пре-

образуется в механическую мощность на валу. Если пренебречь поте-

рями в статоре, то

эм 11 1 0

3cosPUI M , откуда