laboratornyi-praktikum-elektroprivod

29

Рис. 10. Схема внешних соединений лабораторной установки

На лицевой стороне стенда расположены автоматические выключатели QF1–QF4, кнопки управления SB1–SB4, амперметры РA1–РA4, вольтметры PV1–PV3, переключатели SA1–SA2, ручки (движки) резисторов RP3, RP4–RP5, клеммные зажимы:

~220 "А", "В", "С" – присоединение стенда к сети переменного напряжения; =220 "+" и "–" – присоединение стенда к сети постоянного напряжения; "к RP2" (11, 12) – подключение внешнего резистора RP2, определяющего

ток статора в режиме динамического торможения;

"а", "b", "c" – подключение внешнего резистора RP1 к обмотке ротора испытуемой машины М1.

Методические указания к выполнению работы

1. Теоретическая подготовка к работе предполагает изучение студентом по рекомендуемой литературе механических и электромеханических характеристик асинхронного электродвигателя с фазным ротором, возможных режимов его работы и способов регулирования скорости. Теоретическая подготовка требует от студента изучения электрической принципиальной схемы испытаний, применяемого электрооборудования и измерительных приборов, а также усвоения последовательности переключений в схеме для получения того или иного режима работы исследуемой машины. Выполнение этих условий, проведение необходимых расчетов и заготовка таблиц для внесения опытных данных позволят студенту получить допуск к проведению работы.

31

2.Ознакомиться с расположением электрооборудования на стенде. Собрать схему внешних соединений в соответствии с рис. 10. Резисторы RP1 и RP2 представляют собой передвижные ящики сопротивлений, каждый из которых смонтирован в металлическом закрытом корпусе. Клеммные зажимы и коммутационные аппараты RP1 и RP2 выведены на изоляционную панель.

3.Снять электромеханические и механические характеристики испытуемой машины М1.

3.1.Снятие характеристик испытуемого электродвигателя в двигательном

ирекуперативном режимах и режиме противовключения проводить следующим образом:

а) установить RP1 =0,5 R2ном;

б) включить автомат QF1 и снижать напряжение U1 на статоре машины М1 до 90 В, контролируя его вольтметром PV1;

в) включить автомат QF2, произвести пуск машин М1 (кнопкой "Пуск" М1) и М4 (автоматом QF4), установить ток возбуждения машины М2 минимальным (контроль по амперметру РА3). Машины при этом будут работать на холостом ходу в двигательном режиме;

г) регулируя ток возбуждения машины М3 реостатами RP4 и RP5, установить равенство напряжений U Я М 2 и U Я М 3 , контролируя это поочередным под-

ключением вольтметра PV3 на якоря машин М2 и М3 (переключатель SA2), и включить автомат QF3;

д) увеличивая ток возбуждения машины М3 реостатами RP4 и RP5, увеличить скорость вращения испытуемой машины М1 (контролировать вольтметром PV2) до получения скорости её идеального холостого хода, что определяется отсутствием тока в якоре М2 (контролировать амперметром PA2). Дальнейшее увеличение скорости позволит получить режим рекуперации. Показания приборов PV2, PA1 и PA2 заносят в табл. 9, отслеживая при этом допустимость нагрузки всех машин;

е) уменьшая ток возбуждения машины М3, а потом и инвертируя его, возвратиться в точку идеального холостого хода и снять 6–7 опытных точек двигательного режима до полной остановки испытуемого электродвигателя;

32

Таблица 9 Механические и электромеханические характеристики машины М1

при U1 =90 В и RP1 = 0,5÷0,7 Ом

M, H м

ω, рад/с

ж) продолжая изменять ток возбуждения М3 (увеличивая его в противоположном направлении), перевести испытуемую машину М1 в режим противовключения (М1 меняет направление вращения). В этом режиме снять 3–4 показания приборов PV2, PA1 и PA2, не допуская перегрузки машин;

з) отключить схему, выключив автоматы QF2 и QF1.

Предостережение! Во всех режимах работы электродвигателя М1 ток машин М2 и М1 не должен превышать номинального значения.

3.2. Снятие электромеханических и механических характеристик испытуемой машины в двигательном режиме при U1 =Uном =220 В и RP1 =0,5 R2ном, RP1 =0,7 R2ном, RP1 = R2ном проводить в следующем порядке:

а) включить в ротор испытуемого электродвигателя предварительно рассчитанное требуемое сопротивление RP1;

б) включить автомат QF1 и установить U1 =220 В;

в) включить QF2, QF4, испытуемый электродвигатель и установить максимальный ток возбуждения машины М2. Выравнять напряжения на якорях М2, М3 и включить QF3;

г) снять показания приборов PV2, PA1, PA2 и занести их в заранее подготовленную табл. 10. Изменяя положения движков реостатов RP4–RP5, получить 7–8 опытных точек характеристик машины М1;

д) отключить схему, установить другое значение сопротивления RP1 и повторить опыт в соответствии с пп. 3.2,б–г.

33

Таблица 10 Механические и электромеханические характеристики машины М1

в двигательном режиме при U1 =220 В

Примечание. После выполнения пп. 3.1 и 3.2 определить отношение Eω машины М2 при всех зафиксированных в этих опытах значениях её тока возбуждения.

3.3. Снятие электромеханических характеристик асинхронного электродвигателя с фазным ротором в режиме динамического торможения проводить при двух значениях сопротивления RP1 = (0,5 ÷1,0)R2ном и двух значениях тока статора I1 = (0,3 ÷0,5)I1 ном в следующем порядке:

а) включить в ротор испытуемой машины RP1 =0,5 R2ном;

б) установить первое из требуемых значений тока статора I1 , включив для этого QF1, QF2, "Пуск. Динамическое торможение" и уменьшив сопротивление RP2, предварительно включенное полностью;

в) включить автомат QF4, установить напряжение якоря машины М3 равным нулю, включить автомат QF3;

г) изменяя положения движков реостатов RP4–RP5, снять 5–6 показаний приборов PV2, PA2 и занести их в заранее подготовленную табл. 11;

д) установить новое значение тока I1 и снять опытные значения требуемых величин;

е) установить значение RP1 =0,7 R2ном и повторить опыты в соответствии с пп. 3.3,б–д.

34

Таблица 11 Характеристики машины М1 в режиме динамического торможения

4. Снятие зависимости времени выбега испытуемого электродвигателя М1 от сопротивления динамического торможения проводить при значениях RP1, указанных в табл. 12, в следующем порядке:

а) включить в ротор машины М1 требуемое сопротивление RP1; б) включить автоматы QF1 и QF2;

в) нажав кнопку "Пуск. Динамическое торможение", подать постоянный ток в обмотку статора и регулированием сопротивления RP2 установить I1 =

=0,4 I1 ном. Нажать кнопку "Стоп. Динамическое торможение";

г) включить автомат QF3, а затем QF4 и, регулируя сопротивления RP4– RP5, разогнать испытуемый электродвигатель М1 до скорости, соответствующей

U Я М 2 =150 В;

д) одновременно отключить автомат QF3, нажать кнопку "Пуск. Динамическое торможение" и засечь по секундомеру время от начала торможения электродвигателя до полной его остановки, контролируемой визуально. Полученное время торможения занести в заранее подготовленную табл. 12;

е) отключить автоматы QF1, QF2, установить очередное значение RP1 и повторить пп. 4,б, г, д.

35

5. Для построения электромеханических ω = f (I Я ) и механических ω =ϕ(M ) характеристик испытуемого электродвигателя по опытным данным следует рассчитать его угловую скорость ω и электромагнитный момент М. Для этого напряжение тахогенератора U BR перевести в значения угловой скорости по формуле (5). Значения момента рассчитать по формуле (6) с учетом рекомендаций, изложенных в общем разделе, и используя опытные значения тока якоря I Я М 2 и отношение Eω нагрузочной машины М2.

Содержание отчета

Отчет оформляется в соответствии с требованиями [6, 7] и содержит:

–наименование, цель и программу работы;

–принципиальную электрическую схему работы;

–таблицы замеров и вычислений, постоянные величины, расчетные формулы;

–семейства электромеханических и механических характеристик в различных режимах работы испытуемой машины;

–характеристику времени выбега;

–выводы, содержащие объяснение вида полученных характеристик.

Контрольные вопросы

1.Что такое электромеханическая характеристика электродвигателя?

2.Что такое механическая характеристика электродвигателя?

3.Что такое рекуперативный режим работы электродвигателя?

4.Что такое режим противовключения электродвигателя?

5.Что такое режим динамического торможения асинхронного электродвигателя?

6.Как влияют на вид механической характеристики напряжение сети и сопротивление ротора?

7.Что такое время выбега и от чего оно зависит?

8.Какие существуют способы регулирования угловой скорости асинхронных электродвигателей?

9.Какие предосторожности следует соблюдать при выполнении работы?

36

Лабораторная работа № 4 МЕХАНИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ

ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМЫ ГЕНЕРАТОР–ДВИГАТЕЛЬ

Цель работы: экспериментальное получение механических и электромеханических характеристик системы генератор–двигатель (Г–Д) в основных режимах работы при различных способах регулирования скорости.

Программа работы

1.Теоретическая подготовка к работе.

2.Сборка электрической схемы исследований.

3.Снятие механических ω =ϕ(М) и электромеханических ω = f (I Я ) ха-

рактеристик системы Г–Д.

3.1. В двигательном режиме при различных значениях напряжения генератора М2 (U М 2 =150 В, 75 В) и тока возбуждения двигателя М3 ( I В М 3 = I В М 3 Н ,

0,7 I В М 3 Н ).

3.2. В двигательном и рекуперативном режимах и режиме противовключения при пониженном напряжении генератора (U М 2 15 В) и номинальном токе возбуждения двигателя ( I В М 3 = I В М 3 Н ).

4. Определение зон регулирования скорости в системе Г–Д, т.е. снятие зависимостей M =ψ1 (ω) и P =ψ2 (ω) при неизменном токе в якорной цепи системы ( I Я М 3 =10 А).

4.1. Регулирование скорости электродвигателя изменением напряжения генератора (U М 2 = var ) при номинальном значении тока возбуждения двигателя

( I В М 3 = I В М 3 Н = const ).

4.2. Регулирование скорости электродвигателя изменением его тока возбуждения ( IВ М 3 = var ) при постоянстве напряжения генератора (U М 2 = const ).

5.Обработка опытных данных.

6.Составление отчета о работе.

37

Описание лабораторной установки

Лабораторная установка представляет собой стенд для размещения измерительных приборов, коммутирующей аппаратуры и регулировочных реостатов. Под стендом находятся соединенные по валу: гонный двигатель М1 (асинхронный электродвигатель с фазным ротором) и генератор М2 системы Г–Д, двигатель М3 системы (электродвигатель постоянного тока с независимым возбуждением), нагрузочная машина М4 системы, аналогичная генератору и двигателю, и тахогенератор BR (генератор постоянного тока с возбуждением от постоянного магнита). Соединительные клеммы якорей (ротора) и обмоток возбуждения (ста-

BR – тип ЭТ4, зав. № 62921, U = 110 В, I = 0,12 А, n = 1900 об/мин, масса 9 кг.

Методические указания к выполнению работы

1. Теоретическая (домашняя) подготовка к проведению экспериментальных работ предполагает ознакомление по общему разделу методических указаний и рекомендуемой литературе с электроприводами, выполненными по системе Г–Д, видом механических и электромеханических характеристик двигателя независимого возбуждения в системе Г–Д, возможными режимами его эксплуатации и способами регулирования скорости. В результате подготовки и для получения допуска к проведению работ необходимо знать методику проведения эксперимента (каждого опыта) и представить в рабочей тетради теоретические графики всех характеристик, подлежащих по программе работ опытному получению, с указанием режимов работы и способов регулирования скорости испы-

38

туемой электрической машины, а также требуемые для сборки схемы расчетные значения элементов системы электропривода и таблицы для записи замеров.

2. Собрать электрическую схему, представленную на рис. 13, в следующем порядке:

а) определить номенклатуру требуемых электротехнических элементов: коммутирующих аппаратов, измерительных приборов, регулировочных реостатов. Нанести на них обозначения в соответствии со схемой испытаний;

б) в цепь якоря нагрузочной машины М4 включить резистор RP5, обеспечивающий необходимый диапазон изменения нагрузки на валу испытуемого двигателя М3;

в) в цепи возбуждения генератора М2, двигателя М3 и нагрузочной машины М4 включить резисторы, сопротивления которых равны трехкратным значениям сопротивлений обмоток возбуждения соответствующих машин. Сопротивления обмоток возбуждения рассчитать по методике, приведенной в общем разделе;

г) при выборе всех резисторов, включаемых в схему, необходимо учитывать их сопротивление и допустимый ток. В качестве резисторов на ток более 5 А использовать нагрузочные тумбы и ящики сопротивлений;

д) необходимо собирать силовую и вспомогательную части схемы монтажными проводами соответствующего сечения.

Узлы, обведенные на схеме пунктирной линией, собраны.

После проверки преподавателем собранной схемы следует выполнить ряд предварительных операций:

– установить номинальные потоки возбуждения М3 и М4, принимая I BH =0,85 I Bmax , где I Bmax – максимальный ток возбуждения, замеряемый при холодной обмотке соответствующего двигателя. Причем, поток возбуждения нагрузочной машины М4 при выполнении всей программы работ необходимо поддерживать постоянным ( I В М 4 = I В М 4 Н = const );

– проверить направление вращения М3 и М4 и установить их согласное вращение. Такую проверку осуществлять кратковременным поочередным включением М4 в сеть с введением в её якорную цепь полного сопротивления резистора RP5, а М3 – на пониженное напряжение генератора М2, который предварительно запустить.