Методичні вказівки.

Особливістю асинхронних двигунів є нестабільність параметрів статора і ротора в перехідних режимах (особливо реактивних опорів). Ця обставина ускладнює теоретичний аналіз пере­хідних процесів при пуску і гальмуванні двигунів. Тому частіше аналіз перехідних процесів проводять графоаналітичним способом з викорис­танням каталогових даних двигуна.

При розрахунках і дослідженні перехідних процесів електроприводів з асинхронними двигунами в першу чергу визначають тривалість пуску і гальмування системи в заданих межах зміни швидкості обертання (або ковзання).

Тривалість перехідних режимів електропривода визначають за основною формулою руху електропривода:

тоді можна визначити час пуску:

Аналітичний розв'язок визначення часу пуску досить складний, оскільки момент двигуна М_Д і статичний момент робочої машини М_С є складними функціями частоти обертання.

Графоаналітичний аналіз перехідних процесів в асинхронних приводах проводять у такій послідовності. За каталоговими даними розраховують механічну характеристику асинхронного двигуна М_Д = f( ) за п'ятьма характерними точками з координатами: 1) S = 0; М = 0; 2) S = і М = Мном;

3) S = S_K; М = М_к; 4) S = (0,7 0,9); М = М_МІН; 5) S = 1; М = М_пуск.

Для переходу від ковзання S до швидкості обертання користуються виразом:

Величину номінального моменту визначають за формулою:

Величини пускового, мінімального і критичного (максимального) моментів та критичного ковзання визначають за формулами, наведеними в лабораторній роботі № 4.

Для визначення часу пуску двигуна в другому квадранті будують механічну характеристику двигуна = f(М_Д) (рис. 1.1) і тут же механічну характеристику статичного моменту = f(М_Д) та криву динамічного

Оскільки динамічний (надлишковий) момент при пуску має змінні значення, беруть невеликі прирости швидкості (наприклад ), протягом яких динамічний момент змінюється мало і дорівнює середньому значенню за час, необхідний для приросту швидкості на ,.

Рівняння руху в кінцевих приростах має вигляд

звідки приріст часу на і-й ділянці графіка

Знаючи тривалість розгону на кожній ділянці, повний час визначається сумою:

Розрахунок зручно вести у табличній формі (табл. 1.1).

Рис. 1.1. Визначення часу розгону системи з асинхронним електродвигуном графо-аналітичним методом

№ ділянки	/, рад/с	Мдин.ср., Нм	,с	,с
1 2 . . п	1 2 . . . n	Мдин.ср.1 Мдин.ср.2 . . . Мдин.ср.n	. .	+ .

Табл. 1.1. розрахунок тривалості пуску системи електродвигун-робоча машина графо-аналітичним методом

Пусковий струм асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором наведений у каталогах у вигляді кратності Кі = І_пусі/Ін. При пуску двигуна струм змінюється від І_пуск (при п = 0) до сталого значення І_ст (І_ст - струм, що відповідає моменту навантаження М_с). При швидкості від п = 0 до п = (0,7 + 0,8)п_с пусковий струм змінюється мало, а при швидкості п > (0,7 +0,8)n_c - швидко знижується до І_cm,. що пояснюється зміною опору двигуна.

При пуску двигуна пускові струми викликають втрати енергії в ньому. При частих пусках і гальмуванні противмиканням двигун може перегріватись. Тому втрати енергії при пуску необхідно знати при визначенні допустимої частоти вмикання двигуна за годину в повторно-короткочасному режимі. Нижче наведені наближені формули для визначення втрат енергії (Дж) при пуску трифазного двошвидкісного двигуна із співвідношенням швидкостей . У формулах позначені: - опір обмотки статора, - приведений опір обмотки ротора.

Втрати енергії у двигуні:

при пуску на першу швидкість :

при пуску з першої швидкості на другу :

загальні втрати при ступінчастому пуску :

втрати при прямому пуску на другу швидкість :

втрати при гальмуванні противмиканням

Співставляючи втрати при ступінчастому пуску та при прямому пуску на другу швидкість одержимо, що втрати енергії при ступінчастому пуску двошвидкісного двигуна в два рази менші, ніж при прямому пуску до вищої швидкості.

У процесі роботи вивчити мето­дику розрахунку часу розгону системи з приводом від асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором, провести досліди перехідних про­цесів при пуску і гальмуванні асинхронного двошвидкісного електро­двигуна. Досліди перехідних процесів при пуску асинхронного двигуна проводяться на установці, що складається із двошвидкісного електро­двигуна із співвідношенням швидкостей 1:2 (рис. 1.2). Для збільшення часу перехідного процесу установка має збільшений момент інерції за рахунок додаткового маховика на валу двигуна. Для вимірювання частоти обертання використовують тахогенератор BR, з'єднаний з валом досліджуваного двигуна. Перемикання двигуна на різні частоти обертання здійснюється перемикачем QS2. Для реверсування використовують перемикач QS1.

Рис. 1.2. Схема установки для дослідження перехідних процесів при пуску і гальмуванні асинхронного електродвигуна

Рис 1.3. Пускові діаграми для визначення втрат в асинхронному двигуні при перехідних режимах: а - при прямому пуску до вищої швидкості; б, в - при ступінчастому пуску з першої на другу швидкість. Струм статора і частоту обертання ротора записують самописними приладами. Втрати енергії в двигуні при пуску і гальмуванні визначають за записами на пусковій діаграмі. Суму активних опорів статора і ротора + можна вважати як активний опір короткого замикання двигуна Rk = + . Значення Rk необхідно виміряти (провести дослід короткого зами­кання двигуна) або одержати від керівника занять.

Для визначення втрат енергії пускову діаграму (рис. 1.3) розбивають на ділянки, де струм приблизно постійний. Для кожної ділянки знаходять

. Загальні втрати енергії в двигуні (Дж) при перехідних режимах визначають за формулою: