Рекомендована література
1. Автоматизований електропривід: Учбовий посібник до лабораторних робіт/ Бардачевський В.Т., Буртний В.В., Піцан Р.М.,Саляк Й.І. - Львів: ЛПІ, 1971.- 218с.
2. Андреев В.П., Сабинин Ю.А. Основы электропривода.М.-Л.:Госэнергоиздат, 1963.- 771с.
3. Вешеневский С.Н. Характеристики двигателей в электроприводе.- М.-Л.:Энергия, 1977.- 432с.
4. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода.М.: Энергоиздат, 1981.- 575с.
5. Електромеханічні системи автоматичного керування та електроприводи: навч. пос./ М.Г. Попович, О.Ю. Лозинський, В.Б. Клепіков та ін.; за ред. М.Г. Поповича, О.Ю. Лозинського. К.: Либідь, 2005. - 680с.
6. Піцан Р.М. Електропривід. Збірник задач до курсу. Р. М. Піцан, В.Т. Бардачевський, Б.Г. Бойчук: Львів, НУ”Львівська політехніка”. 1999. – 425с
7. Шульга О.В. Автоматизоване керування електроприводами: навч. пос., Полтава: ПолтНТУ, 2007. – 293 с.
Лабораторна робота № 13 дослідження механічних характеристик вентильно-машинного електромеханічного каскаду
1. Теоретичні відомості
Робота передбачає вивчення методів регулювання швидкості асинхронного двигуна з фазним ротором з постійною потужністю або з постійним моментом з використанням енергії ковзання.
Під
час роботи асинхронного електродвигуна
в його роторі виділяється електрична
енергія, пропорційна ковзанню. Потужність
ковзання
в такому випадку досить велика і при
реостатному способі регулювання частоти
обертання двигуна втрачається (іде
на нагрівання обмоток ротора і резисторів
у його колах).
Застосування вентильно-машинного
каскаду дає можливість використати
енергію ковзання асинхронного двигуна,
віддаючи її в мережу (регулювання з
постійним моментом), або на вал асинхронного
двигуна (регулювання з постійною
потужністю), і забезпечити регулювання
його частоти обертання в діапазоні 2:1
при достатньо жорстких механічних
характеристиках на робочому відрізку.
Процес
регулювання частоти обертання асинхронного
двигуна вмиканням в роторне коло джерела
ЕРС можна пояснити наступним чином
(рис. 12).
Асинхронний двигун, працюючи в режимі
двигуна, споживає енергію з мережі
змінного струму і віддає енергію ковзання
в роторне коло, долаючи при цьому момент
навантаження
.
Якщо додаткова ЕРС
,
прикладена до роторного кола, дорівнює
нулю, то струм в роторі визначається
лише ЕРС роторної обмотки
та її параметрами. При
частина енергії ковзання споживається
джерелом додаткової ЕРС, а кількість
енергії, що виділяється безпосередньо
в обмотці ротора, зменшується. Це
спричиняє зменшення струму в роторі
згідно з виразом
. (10)
Рис. 12. Електрична принципова схема вмикання в роторне коло асинхронного двигуна джерела ЕРС
Із
зменшенням струму ротора зменшується
електромагнітний момент двигуна
(рушійний момент), який стає меншим від
моменту статичного навантаження, і
двигун починає сповільнюватись. Але
при зменшенні частоти обертання зростає
ковзання і, тим самим, ЕРС ротора, бо
(
– ЕРС на кільцях при нерухомому роторі).
Збільшення значення
призводить до збільшення значення
і моменту асинхронного двигуна. Коли
його момент (рушійний момент) знов
зрівноважиться з моментом навантаження
,
сповільнення припиниться, і двигун
почне працювати з постійною, хоч меншою
від попередньої, частотою обертання.
Енергія ковзання змінного струму за допомогою мостового випрямляча перетворюється в енергію постійного струму. В каскаді, зображеному на рис. 13, ця енергія поступає в машину постійного струму МП, де перетворюється в механічну енергію, а остання в асинхронному двигуні Д перетворюється в енергію змінного струму і віддається в мережу живлення (регулювання частоти обертання двигуна з постійним моментом). В каскаді, зображеному на рис. 14 механічна енергія, створена машиною МП, передається на вал асинхронного двигуна, де складається із рушійним моментом АД (регулювання частоти обертання з постійною потужністю).
Потужність ковзання АД дорівнює сумі активних потужностей, які виділяються елементах роторного кола, і дорівнює
, (11)
де
- електричні втрати потужності в обмотці
ротора АД;
-
електромагнітна потужність МП;
-
електричні втрати потужності в обмотці
якоря МП.
Рівняння електричної рівноваги для кола випрямлення струму ротора АД
, (12)
де
– ЕРС ротора АД при ковзанні s;
– коефіцієнт
схеми, який в даному випадку дорівнює
1.35, коли
є лінійна ЕРС ротора;
Рис. 13. Електрична принципова схема одного з варіантів вмикання вмиканням в роторне коло асинхронного двигуна джерела ЕРС
Рис. 14. Сімейство характеристик асинхронного двигуна що забезпечуються схемою на рис.13
– спадок
напруги в активних опорах АД;
– спадок
напруги комутації вентилів випрямляючого
моста;
– спадок
напруги в якорі МП;
– ЕРС
МП.
Помноживши останнє рівняння на струм ротора, отримаємо
.
Прийнявши
до уваги, що
,
,
,
та врахувавши (11), отримаємо
.
Вираз моменту двигуна АД
.
Позначивши
,
отримуємо
,
але
,
тоді момент
.
Залежність
від
є зовнішньою характеристикою випрямляючого
моста. Керуючись рекомендаціями, можна
побудувати механічні характеристики
відповідних
каскадних схем (рис. 15, 16).
Рис. 15. Електрична принципова схема одного з варіантів вмикання вмиканням в роторне коло асинхронного двигуна джерела ЕРС
Рис. 16. Сімейство характеристик асинхронного двигуна що забезпечуються схемою на рис.15