Лабораторная работа №16 исследование асинхронной машины в режиме индукционного регулятора, регулируемой катушки и фазорегулятора

Цель работы: ознакомление с принципом работы асинхронного дви­гателя с фазным ротором в режиме индукционного регулятора, регули­руемой катушки фазорегулятора, схемами включения в этих режимах и снятие их харак­теристик.

Содержание и порядок выполнения работы

А

Рис. 16.1. Схема испытаний асинхронной машины в режиме индукционного регулятора

синхронная машина с фазным ротором помимо своего основного режима – двигательного – может быть использована при заторможенном роторе как индукционный регулятор, фазорегулятор и регулируемая ре­активная катушка.

Режим индукционного регулятора

В этом режиме обмотка ротора, соединенная по схеме «звезда», явля­ется первичной обмоткой и включается в сеть, обмотка статора – вторичная обмотка, или проходная – также включается в сеть зажи­мами С1; С2; СЗ параллельно обмотке ротора. К зажимам С4; С5; С6 обмотки статора подключается на­грузка (рис. 16.1).

Ток, протекающий по первичной обмотке (обмотке ротора), создает вращающееся магнитное поле, ко­торое индуктирует в каждой фазе проходной обмотки (обмотки ста­тора) эдс Е₂. При электрическом соединении обмоток статора и ро­тора вторичное напряжение представляет геометрическую сум­му напряжения сети U₁, и эдс проходной обмотки Е₂. При повороте ротора на любой угол т. е. изменении взаимного расположения осей обмоток ротора и статора, создается сдвиг по фазе между U₁ и E₂ на угол . При = 0 напряжение U₂ будет максимальным и равняется арифметической сумме U₁ + Е₂. При = 180° векторы на­правлены противоположно, и напряжение U₂ будет минимальным и рав­ным арифметической разности U₁ – Е₂.

При промежуточных значениях напряжение U₂ равно геометрической сумме U₁ и E₂ и будет изменяться между значениями U_2max и U_2min.

Векторная диаграмма напряжений для фазы представлена на рис. 16.2.

Связь между геометрическим углом поворота ротора и электриче­ским углом поворота вектора выражается уравнением = Р   где Р – число пар полюсов машины.

Рис. 16.2. Векторная диаграмма индукционного регулятора

В лабораторной работе надо исследовать зависимость вторичного напряжения U₂ от электрического угла . Угол можно определять из соотношения

где U_1ф – приложенное фазное напряжение; Е₂ – эдс в обмотке стато­ра, индуктированная магнитным полем ротора; – вторич­ное фазное напряжение.

Для определения зависимости U₂ от угла  следует поворачивать ротор в режиме холостого хода ( ) и данные заносить в табл. 16.1.

Таблица 16.1.

Данные испытания индукционного регулятора

Измерено					Вычислено
, град.	, В	, В	, В	, А	, В		, град.

По опытным данным построить зависимость U₂ от угла и векторные диаграммы для = 30° и = 60°.

Затем снять внешнюю характеристику индукционного регулятора. Поворачивая ротор при холостом ходе, установить напряжение U₂ рав­ным 380 В. Постепенно, увеличивая нагрузку (включая лампы реостата), снять зависимость U₂ от I₂ (табл. 16.2).

Таблица 16.2.

Данные испытаний индукционного регулятора под нагрузкой

, В
, А

Построить характеристику.

Режим регулируемой реактивной катушки. Асинхронная машина с заторможенным ротором может работать в режиме регулируемой реактивной катушки при последовательном или параллельном соединении обмоток статора и ротора.

Ч

Рис. 16.3. Схема испытаний реактивной катушки

аще используется схема последовательного соединения об­моток (рис. 16.3).

Приступая к выполнению лабораторной работы, следует снять зави­симость I = f ( ). Снятие этой характеристики ведется в следующем порядке. Реактивную катушку подключают к источнику трехфазного тока, предваритель­но установив ротор в положение, соответствующее мини­мальному току I = min ( = 0). Затем, изменяя угол поворота ротора от = 0 до = 180 в обе стороны, записывают значения угла и тока I в табл. 16.3.

Таблица 16.3

Данные испытаний реактивной катушки

, град.
, А

Построить графическую зависимость .

Режим фазорегулятора. Для осуществления режима фазорегулятора ротор машины затормаживают и снабжают приспособлением для поворота вала на требуемые углы. Статор включают в сеть и используют в качестве первичной обмотки, а от обмотки ротора, как от вторичной обмотки, питают нагрузку.

Необходимый сдвиг по фазе между первичным и вторичным напря­жением достигают поворотом вала ротора на определенный угол. Фазорегулятор используется в измерительных лабораториях поверки счетчиков, научно-исследовательских лабораториях и системах регулирования, например, схеме регулирования напряжения ртутных выпрямителей путем изменения фазы сеточного напряжения.

Принципиальная схема фазорегулятора приведена на рис. 16.4, а. На рис. 16.4, б соответственно показана векторная диаграмма напряжений фазорегулятора.

Рис. 16.4. Схема и век­торная диаграмма напряжений фа­зоре­гулятора: а – схема фа­зо­регулятора; б – век­торная диаграмма напря­жений фа­зорегулятора

Режим индукционного регулятора. Обмотки индукционного регулятора включаются по схеме автотрансформатора, и регулятор представляет, в сущности, поворотный автотрансформатор. Принципиальная схема соединения обмоток трехфазного индукционного регулятора представлена на рис. 16.4. Первичной обмоткой является обычно обмотка ротора, так как она имеет 3 вывода (контактные кольца и щетки).

Рабочая схема испытания фазорегулятора приведена на рис. 16.5.

Рис.16.5. Схема фазорегулятора

Произвести испытания фазорегулятора. Для этого, изменяя положение ротора относительно статора от 0 до 180° через каждые 15°, записать показания приборов в табл. 16.4.

Таблица 16.4

Данные исследования фазорегулятора

№ п/п	Измерено					Вычислено
	, град.	U1, В	U2, В	I, А	P, Вт		, град
1
2
и т.д.

Вычислить коэффициент мощности электрического угла поворота ротора по формуле

.

Эта формула поясняется следующим. Показание ваттметра Р равно произведению тока и напряжения, подведенных к ваттметру, и косинуса угла сдвига фаз между их векторами. Ток, проходящий по токовой обмотке ваттметра, равен и находится в фазе с напряжением U₁, так как – активное сопротивление. К обмотке напряжения ваттметра подводится непосредственно напряжение U₂. Поэтому . Если , то . Положение ротора, при котором получается это значение Р, соответствует совпадению осей обмоток статора и ротора.

По данным табл. 16.4 построить векторные диаграммы для случаев: а) = 0°; в) = 45°; с) = 135.

Условия, для которых следует строить векторные диаграммы, могут быть изменены преподавателем.

По результатам выполненной работы сформулировать выводы.

Рекомендуемая литература: [1, 2, 3].