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

Подождите немного. Документ загружается.



выбрать диапазон измерений соответственно ожидаемому ре-

зультату измерений;



правильно подсоединить зажимы мультиметра к измеряемой цепи.

Рис. 3.2. Схема присоединения мультиметра

(как вольтметра) для измерения напряжения

Рис. 3.3. Схема присоединения мультиметра

(как амперметра) для измерения тока

Рис. 3.4. Схема присоединения мультиметра

(как омметра) для омического сопротивления

3.2.4. Назначение и описание функциональных блоков

Перечень функциональных блоков приводится в соответствии с

рис. 3.5 и рис. 3.6.

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-

жение регулируется вручную или дистанционно. Напряжение возбуж-

дения нерегулируемое.

Блок мультиметров. Предназначен для измерения токов, напряже-

ний, омических сопротивлений. Цифровой с жидкокристаллическим

дисплеем.

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.

Трехфазная трансформаторная группа. Предназначена для преоб-

разования однофазного/трехфазного напряжения.

Трехполюсный выключатель. Предназначен для ручного или дис-

танционного/автоматического (от ПЭВМ) включения/отключения элек-

трических цепей.

Реостат для цепи ротора машины переменного тока. Предназна-

чен для ручного регулирования тока в обмотке ротора машины пере-

менного тока.

Реостат. Предназначен для ограничения пускового тока в цепи

якоря двигателя постоянного тока.

Реостат возбуждения машины постоянного тока. Предназначен для

ручного регулирования тока возбуждения машины постоянного тока.

Преобразователь угловых перемещений. Предназначен

для преобразо-

вания скорости вращения электрических машин в сигнал цифрового вида.

Исследуемая машина переменного тока (асинхронный двигатель с

фазным ротором):

P  30 Вт;

cos



0,73;

U 127 В;

= 0,18 о.е.;

0,35 А;



= 0,087 о.е.;

n 

1250 об/мин;

= 0,15 о.е.;

36 %;

= 0,15 о.е.

Нагрузочная машина постоянного тока (двигатель постоянного то-

ка с независимым возбуждением):

P  90 Вт;



 57,2 %;

U 

220 В;

cos





0,73;

0,56 А;

= 86 Ом;

n  1500 об/мин;

..ов

= 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.

307.1

U1 V1 W1

102.1

вкл.

201.2

104

347.1

ТТ

301.1

308.1

доб

VAR

507.2

323.2

Д1

Д2

ОТКЛ

ВКЛ

ОТКЛ

ВКЛ

Возб

Якорь

101.2

508.2

506.2

206.1

V A1

Рис. 3.5. Принципиальная электрическая схема стенда для снятия характеристик в двигательном режиме

Рис. 3.6. Принципиальная электрическая схема стенда для снятия характеристик в тормозных режимах

3.2.5. Обозначения и параметры исследуемой схемы

Обозначения и параметры изучаемой схемы приведены в табл. 3.3.

Таблица 3.3

Обозначе-

ние

Наименование Тип Параметры

Трехфазный источник

питания

201.2 ~ 400 В; 16 А

Источник питания двига-

теля постоянного тока

206.1



0…250 В, 3 A(якорь);

 200 В, 1 А (возбужде-

ние)

Машина постоянного то-

ка

101.2

90 Вт; –220 В, 0,76 А

(якорь);

– 220 В (возбуждение)

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

IP Измеритель мощностей 507.2

15; 60; 150; 300; 600 В,

0,05; 0,1; 0,2; 0,5 А

Преобразователь угло-

вых перемещений

104 6 выходных сигналов

Трехполюсный выключа-

тель

301.1 ~ 400 В; 10 А

Реостат для цепи ротора

машины переменного

тока

307.1

30…40 Ом; 1 А

Трехфазная трансформа-

торная группа

347.1

3×80 ВА;

230/242, 235, 230, 226,

220, 133, 127 В

RR Реостат 323.1 200 Ом; 0,8 А

Машина переменного

тока

102.1

50 Вт; ~230 В; 1500 мин

1

Реостат возбуждения

машины постоянного то-

ка

308.1

0…2000 Ом;

0,1…0,5 А.

3.3. Режимы работы, статические характеристики

асинхронного электродвигателя с фазным ротором

Для электропривода с асинхронным двигателем (AД) при работе

в двигательном и тормозных режимах приближенно характеристики мо-

гут быть рассчитаны, если известны основные технические данные дви-

гателя и параметры его обмоток.

Расчеты выполняют, как правило, на основе Г-образной схемы за-

мещения асинхронного двигателя.

Механические характеристики АД в режимах двигательном, тор-

можения

противовключением и рекуперативного (генераторного) тор-

можения можно определить по формуле Клосса:

кк

2(1 )







где М

– максимальный (критический) момент АД;

01 1 к

2( )



 

где U

– напряжение фазы статора;

– активное сопротивление фазы статора;

= Х

+ Х'

– индуктивное сопротивление к.з. фазы двигателя

(Х

, Х

` – индуктивные сопротивления фазы статора и приведенное фазы

ротора);



– угловая синхронная скорость вращения;

знак «+» – двигательный режим и торможение противовключением;

знак «–» – рекуперативное торможение;

а = R

/R'

– коэффициент (R'

– приведенное активное сопротивле-

ние фазы ротора);

1 к







– критическое скольжение;

 





– скольжение двигателя,

где , n – текущие скорости вращения ротора.

На рис. 3.7 приведены механические характеристики АД в различ-

ных режимах работы.

При скольжении:

s =10 – двигательный режим (I квадрант);

s  1– режим торможения противовключением (IV квадрант);

s  0 – режим рекуперативного (генераторного) торможения (II квад-

рант);

s  1 – режим динамического торможения (II квадрант).

+ -

- +

M-M

1 0

КД

КГ

= М

КЗ

КД

-М

КГ

-М

КТ

III

КТ

Рис. 3.7. Механические характеристики режимов работы АД

Характерные точки механической характеристики в режимах дви-

гательном, рекуперативном и противовключении следующие:

s = 0,  = 

, M = 0 – точка идеального холостого хода (синхронная

скорость вращения);

s = 1,  = 0, M = M

КЗ

= M

– точка короткого замыкания;

s = s

КД

, M = M

КД

, s = s

КГ

, M = M

КГ

– точки экстремума;

s  ,  

 , М  0 – асимптота механической характеристи-

ки, которой является ось скорости.

Механическую характеристику АД при динамическом торможении

можно рассчитать по следующим формулам:

кт

2М

М 







где







– критическая скорость (критическое скольжение) при ди-

намическом торможении;







– относительная скорость (скольжение) при торможении;

CX П 0

кт

00 2

3( )

2( Х )

KI Х







– максимальный (критический) момент при

динамическом торможении;

СХ

– коэффициент, зависящий от способа соединения обмотки

статора (К

СХ

= 0,816, если обмотка статора соединена Y, и К

СХ

= 0,472,

если обмотка статора соединена );

– величина постоянного тока;

011

ХХ R Х





 





– индуктивное сопротивление намаг-

ничивающего контура в начальной части кривой намагничивания АД;

– ток намагничивающей цепи АД;











– критическая скорость при динамическом торможении.

Выражения для расчета электромеханических характеристик АД

(

s = f(I

), s = f(I'

)) выглядят следующим образом.

Ток фазы статора:

102

()

IBI



 ,

где

0 к

I Х



– коэффициент;

1 к

R Х















– приведенный ток фазы ротора.

Электромеханическая характеристика АД изображена на рис. 3.8.

Характерные точки электромеханической характеристики:

s = 0,  = 

, I'

= 0 – точка идеального холостого хода (синхронная

скорость вращения);

s = 1,  = 0, I'

= I

кз

– точка короткого замыкания;

= –R'

, 

= 

(1+s

), I'

= I

МАКС

=U/X

– точка максимального

значения тока ротора, лежащая в области отрицательных скольжений;

s,  , I'

 I

МАКС

1 к

X

– асимптотическое значение

тока ротора при бесконечно большом увеличении скольжения и скорости.

Скорость вращения в электроприводе с асинхронным двигателем

регулируется изменением частоты

f и величины U питающего напряже-

ния, числа пар полюсов 2

р, активного сопротивления статора R

, актив-

ного сопротивления ротора

, индуктивного сопротивления статора X

и ротора

Рис. 3.8. Электромеханическая характеристика

для различных режимов работы АД

На рис. 3.9 показаны механические естественная и искусственные

характеристики при вышеуказанных способах регулирования.

1 0

Рис. 3.9. Естественная и искусственные механические характеристики АД:

1 – естественная (U = U

, f = f

, r

, r'

, x

, x'

, 2P

= 2); 2 – искусственная (f < f

);

3 – искусственная (U < U

); 4 – искусственная (2P

= 4); 5 – искусственная (R

> x

, X

>x'

); 6 – искусственная (R'

>r'

)