Лабораторная работа №3

статические характеристики И режимы работы

ЭЛЕКТРОПРИВОДА С асинхронным короткозамкнутым двигателем

3.1. Цель работы

Исследование электромеханических =f(I) и механических =f(М) характеристик при различных режимах работы электропривода с асинхронным короткозамкнутым двигателем.

3.2. Оборудование стенда

Лабораторный стенд состоит из приборного блока со скомпонованным в отдельном корпусе комплектом измерительных приборов (тип К540) и электромеханического агрегата, включающего исследуемый асинхронный двигатель и нагрузочный двигатель постоянного тока.

Агрегат и блок соединены между собой двумя силовыми кабелями и одним измерительным. Измерительный комплект К540 и приборный блок связаны измерительным кабелем.

Технические данные исследуемого асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором(АД с к.з.ротором, на рис. 3.1,М1):

тип АИР-56А2У3;

Р_н=0,18 кВт;

U_н=380/220 В (Y/);

I_н=0,52/0,89 А (Y/);

n_н=2730 об/мин;

_н=68%;

cos _н=0,78;

режим работы S1;

R₁=51,3Ом;

X₁=39,5Ом;

R`₂ = 45,7Ом;

X`₂= 43,2Ом;

Технические данные нагрузочного двигателя постоянного тока независимого возбуждения (ДНВ рис.3.1,М2): тип Д-200;

Р_н=0,2 кВт; U_н=27 В; I_н=10 А; n_н=2750 об/мин; М_н=0,69 Нм.

3.3. Перевод обозначений элементов оборудования и принципиальной электрической схемы на лицевой панели приборного блока (рис. 3.1)

POWER	Энергия
SUPPLY VOLTAGE	Напряжение питания
ARMATURE VOLTAGE	Напряжение якоря
ARMATURE CURRENT	Ток якоря
EXCITING CURRENT	Ток возбуждения
CURRENT SOURCE	Источник тока
AC MOTOR STUDY	Исследуемый АД
TEST MOTOR	Исследуемый двигатель
BRAKE MOTOR	Тормозной двигатель
СURRENT BRAKING	Тормозной ток
TACHOMETER	Тахометр
SPEED, rad/s	Скорость, рад/с
HAND CONTROL	Ручное управление
PHOTOELECTRIC TRANSDUСER	Фотоэлектрический преобразователь
CMPT	Компьютер
ON	Включено
OFF	Выключено

3.4. Режимы работы и статические характеристики электропривода с асинхронным короткозамкнутым двигателем

Для электропривода с асинхронным, короткозамкнутым двигателем при работе в двигательном и тормозных режимах приближенно характеристики могут быть рассчитаны, если известны основные технические данные двигателя и параметры его обмоток.

Расчеты выполняют, как правило, на основе Г-образной схемы замещения асинхронного двигателя.

Механические характеристики АД в режимах двигательном, торможения противовключением и рекуперативного (генераторного) торможения можно определить по формуле Клосса:

,

где М_К – максимальный (критический) момент АД;

,

где U₁ – напряжение фазы статора; R₁ – активное сопротивление фазы статора; – индуктивное сопротивление к.з. фазы двигателя; (Х₁, Х`<sub>2</sub> – индуктивные сопротивления фазы статора и приведенное фазы ротора); <sub>0</sub> – угловая синхронная скорость вращения; знак «+» – двигательный режим и торможение противовключением; знак «-» – рекуперативное торможение; – коэффициент (R`₂ – приведенное активное сопротивление фазы ротора); – критическое скольжение; – скольжение двигателя,

где ,n – текущие скорости вращения ротора.

На рис.3.2. приведены механические характеристики АД в различных режимах работы.

Рис. 3.2. Механические характеристики режимов работы АД

При скольжении:

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

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

s0 – режим рекуперативного (генераторного) торможения (II квадрант);

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

Характерные точки механической характеристики в режимах двигательном, рекуперативном и противовключения следующие:

s=0, =₀, M=0 – точка идеального холостого хода (синхронная скорость вращения);

s=1, =0, M=M_КЗ=M_П – точка короткого замыкания;

s=s_КД, M=M_КД, s=s_КГ, M=M_КГ – точки экстремума;

s,  , М0 – асимптота механической характеристики, которой является ось скорости.

Механическую характеристику АД при динамическом торможении можно рассчитать по следующим формулам:

,

где – критическая скорость (критическое скольжение) при динамическом торможении; относительная скорость (скольжение) при торможении; - максимальный (критический) момент при динамическом торможении ; К_сх – коэффициент, зависящий от способа соединение обмотки статора (К_сх=0,816, если обмотка статора соединена Y (звездой), и К_сх=0,472 если обмотка статора соединена  (треугольником); I_п – величина постоянного тока; – индуктивное сопротивление намагничивающего контура в начальной части кривой намагничивания АД; I₀ – ток намагничивающей цепи АД; – критическая скорость при динамическом торможении.

Выражения для расчета электромеханических характеристик АД (s=f(I₁), s=f(I`₂)) выглядят следующим образом.

Ток фазы статора:

,

где – коэффициент; – приведенный ток фазы ротора.

Электромеханические характеристики в различных режимах работы АД изображены на рис.3.3.

Рис.3.3. Электромеханические характеристики для различных режимов работы АД

Характерные точки электромеханической характеристики:

s=0, =₀, I`₂=0 – точка идеального холостого хода (синхронная скорость вращения);

s=1, =0, I`₂= I_кз – точка короткого замыкания;

, , – точка максимального значения тока ротора, лежащая в области отрицательных скольжений; s,  , I`₂ I_МАКС= – 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 напряжения, числа пар полюсов Рп, активного сопротивления статора R₁, активного сопротивления ротора R`<sub>2</sub>, индуктивного сопротивления статора X<sub>1</sub> и ротора X`₂.

На рис. 3.4. показаны механические естественная и искусственные характеристики при вышеуказанных способах регулирования:

Рис. 3.4. Естественная и искусственные механические

характеристики АД:

1 – естественная (U=U_Н, f=f_Н, r₁, r`<sub>2</sub>, x<sub>1</sub>, x`₂, 2P_П=2);

2 – искусственная (f<f_Н);

3 – искусственная (U<U_Н);

4 – искусственная (2P_П=4)

5 – искусственная (R₁= var; X_К= var.);

6 – искусственная (R`₂= var).

АД с короткозамкнутым ротором наиболее просты по конструкции и надежны в эксплуатации, имеют высокие технические показатели; так, например, у асинхронных двигателей общепромышленного применения перегрузочная способность . Главные недостатки АД с к.з. ротором – излишняя чувствительность к напряжению питания (МU₁²) и трудность регулирования скорости вращения.