Работа № 4. Исследование синхронного электродвигателя
Цель работы
Исследование рабочих свойств синхронного двигателя.
Программа работы
1. Изучить схемы для исследования синхронного электродвигателя с (в дальнейшем изложении СД).
2. Снять механическую и электромеханическую характеристики двигателя.
3. Построить зависимости η, cos(φ)=f(M).
4. Построить энергетические диаграммы двигателя для нескольких режимов работы.
5. Провести обработку экспериментальных данных, составить отчет и сделать заключение по работе.
Пояснения к работе
1. В лабораторной работе используются следующие модули:
– модуль питания стенда (МПС);
– модуль питания (МП);
– силовой модуль (СМ);
– модуль тиристорного преобразователя (ТП);
– модуль возбуждения (МВ);
– модуль измерителя мощности (МИМ);
– модуль ввода/вывода (МВВ);
– модуль измерительный (МИ).
2. Схема для исследования синхронного электродвигателя представлена на рис. 1.
Статорная цепь синхронного двигателя, исследуемого в данной работе, подключается к выходам 3x380В модуля питания через измеритель мощности и датчики тока и напряжения.
В роторную цепь подается постоянное напряжение с выхода модуля МВ. Две фазы обмотки ротора включаются параллельно.
Выходы датчиков тока и напряжения, а также выход ПЧН подключаются к входам АDC1, АDC2, АDC3 модуля ввода/вывода. Выход датчика тока якоря тиристорного преобразователя соединяется с входом ADC4 модуля ввода/вывода.
В качестве нагрузочной машины выступает двигатель постоянного тока, подключенный к тиристорному преобразователю (ТП).
3. Перед проведением лабораторной работы необходимо привести модули в исходное состояние:
Рис. 1. Схема для исследования синхронного электродвигателя
– переключатель «Сеть» модуля ТП перевести в нижнее положение, переключатель SA2 – в положение «Момент», SA3 – в положение «Руч», SA4 – в положение «НМ», SA6 «Разрешение» – в нижнее положение;
– переключатель «Сеть» модуля МВ перевести в нижнее положение, переключатель SA1 перевести в положение «Руч», RP1 установить на минимум снимаемого напряжения.
– для проведения работы на персональном компьютере должна быть запущена программа DeltaProfi и выбрана соответствующая работа.
4. Снятие механической и электромеханической характеристик двигателя
Механическая характеристика представляет собой зависимость частоты вращения двигателя от полезного момента на валу двигателя при постоянном токе возбуждения iВ=const, электромеханическая характеристика двигателя представляет собой зависимость частоты вращения от тока статора .
Характеристики снимаются для двух значений тока возбуждения, задаваемых преподавателем.
Опыт проводится в следующей последовательности:
– включить автоматические выключатели QF1, QF2 – подается напряжение на синхронный двигатель;
– включить кнопку «Сеть» модуля МВ;
– потенциометром RP1 модуля МВ задать ток возбуждения – электродвигатель втягивается в синхронизм;
– включить кнопку «Сеть» модуля ТП;
– подать разрешение на работу ТП (переключатель SA6) и выбрать направление задания момента (переключатель SA5 модуля ТП);
– потенциометром RP1 задавать момент нагрузки. Снять несколько точек двигательного режима. Поменять направление момента (переключатель SA5 ТП), снять несколько точек генераторного режима. При проведении опыта следить за током якоря ДПТ. Он не должен превышать 1,5А.
Данные опыта занести в табл. 1.
Таблица 1
n, об/мин |
|
|
|
|
|
IР, А |
|
|
|
|
|
UФ, В |
|
|
|
|
|
IC, А |
|
|
|
|
|
PC, Вт |
|
|
|
|
|
ω, 1/с |
|
|
|
|
|
S, В∙А |
|
|
|
|
|
cos(φ) |
|
|
|
|
|
ΔPЭЛСТ, Вт |
|
|
|
|
|
ΔPЭЛР, Вт |
|
|
|
|
|
ΔPМЕХ.СД, Вт |
|
|
|
|
|
PВ, Вт |
|
|
|
|
|
МВ, Н∙м |
|
|
|
|
|
Η |
|
|
|
|
|
После проведения опыта необходимо установить все переключатели модулей в исходное состояние.
5. Расчетные формулы
Частота вращения двигателя, 1/с
.
Полная мощность, потребляемая из сети, В∙А
.
Cos(φ) электродвигателя
,
где PС - активная мощность, потребляемая из сети, Вт.
Электрические потери в цепи статора, Вт
,
где rC – сопротивление фазы обмотки статора (Приложение В).
Электрические потери в цепи ротора, Вт
где rР - активное сопротивление роторной цепи, Ом.
Сопротивление роторной цепи рассчитывается, исходя из схемы соединения фаз ротора и сопротивления фазы rФР=25 Ом.
Полезная мощность на валу двигателя, Вт
,
где ΔPМЕХ.СД – механические потери синхронного двигателя, Вт
,
где ΔPМЕХ.АД – механические потери асинхронного двигателя (Приложение В), Вт.
Момент на валу двигателя, Н∙м
.
Коэффициент полезного действия в двигательном режиме электродвигателя
.
Коэффициент полезного действия в генераторном режиме
.
По данным опытов
построить механическую, электромеханическую
характеристику, а также зависимости
.
6. Построение энергетических диаграмм
В лабораторной работе необходимо построить диаграммы для двигательного, генераторного режимов, а также для режима холостого и идеального холостого хода.
Примерный вид диаграммы для двигательного режима представлен на рис. 2.
Рис. 2. Энергетическая диаграмма СМ для двигательного режима
Результаты расчета для конкретной точки привести в табл. 2.
Таблица 2
ω |
МВ |
PC |
ΔPЭЛСТ |
ΔPЭЛР |
ΔPМЕХ.СД |
PВ |
1/с |
Н∙м |
Вт |
Вт |
Вт |
Вт |
Вт |
|
|
|
|
|
|
|
Контрольные вопросы
1. Имеет ли значение полярность подаваемого в роторную цепь напряжения возбуждения?
2. Как изменится момент синхронного двигателя при понижении напряжения питающей сети?
3. Какие существуют способы пуска синхронного двигателя?
4. Как изменится ток статора при повышении тока возбуждения?