Учебное пособие 800484

Получим:

На рис. 3.9 построены механические характеристики короткозамкнутого асинхронного двигателя, рассчитанные по уравнению (3.21).

ω

3Uобр

0

С

Рис. 3.9. Треугольник напряжений для определения параметров симметричных систем напряжений а) и зависимость ω0 от прямого Мпр, обратного Мобр, результирующего М и естественного Ме вращающих моментов

Перейдем теперь к рассмотрению некоторых

101

параметров, напрямую связанных с механическими характеристиками.

Жесткость механической характеристики, под которой

где Mmax - максимальное значение развиваемое двигателем момента;

M0 - момент синхронного режима работы (s = 0).

Для двигателя необходимо взять производные в (3.21) по s и, приравнять их к нулю, определить значения Mmax

(максимальное значение момента во всех случаях достигается при s = sk). При этом получим:

III ms(1 s2k ) 2

Примечание. Для двигателей большой и средней мощности обычно активным сопротивлением первичной обмотки можно пренебречь. Тогда = 0 и формула (2.21) преобразуется:

По мере увеличения несимметрии подводимого напряжения к статорной обмотке характеристика момента прямой последовательности будет сдвигаться влево от естественной характеристики. Пусковой момент Мп результирующей характеристики М = f ( ) будет смещаться влево от Мп,е.

Вместе с этим характеристика момента обратной

102

последовательности будет увеличивать свои параметры, сдвигаясь влево от начала координат.

2.2.4. Работа группы асинхронных двигателей с общей оборванной фазой

При параллельном подключении группы двигателей переменного тока в случае обрыва фазы необходимо учитывать эффект компенсации составляющих токов обратной последовательности сети. Поведение группы подключенных двигателей к несимметричной сети будет резко отличаться от режима работы одиночного двигателя. В этом случае все двигатели будут подключены к общей шине (оборванной фазе). В результате каждый двигатель имеет возможность генерировать токи обратной последовательности для питания других двигателей. В результате за счет взаимной компенсации токов обратной последовательности происходит генерация в оборванной фазе напряжения прямой последовательности.

М1 М2 М3

Рис. 3.10. Подключение группы асинхронных двигателей с общей оборванной фазой

По мере увеличения числа и мощности параллельно подключенных двигателей эффект увеличения напряжения прямой последовательности в отключенной фазе возрастает.

103

В пределе, когда число и мощность подключенных двигателей приведет к суммарному сопротивлению обратной последовательности близкой к нулевому значению, возникнет режим полной симметрии на зажимах статоров двигателей переменного тока. Характеристики будут приближаться к естественной прямой последовательности, (характеристики обратной последовательности будут стремиться к нулевым значениям).

Эффект компенсации токов обратной последовательности будет обратно пропорционален суммарному индуктивному сопротивлению обратной последовательности.

На рис. 3.11 показана трансформация характеристик одного из двигателей группы по мере увеличения числа подключенных двигателей (1,2,3,4....), когда критический момент будет увеличиваться.

0

Рис. 3.11. Трансформация характеристик одного из двигателей

Экспериментальная проверка работы группы двигателей подтверждает выводы о возможности работы группы двигателей при обрыве фазы. Даже при двух равновеликих по мощности двигателях это позволяет

104

осуществлять загрузку двигателей на 50 - 60 % от номинальной мощности. При этом при работе одного из двигателей второй двигатель свободно запускается. При включенных трех двигателях допустимая загрузка двигателей возросла до 65 - 70 % от суммарной номинальной мощности, а условия по пуску становятся еще лучше. При этом один из двигателей может свободно запускаться при половинной нагрузке на его валу. Таким образом, можно осуществлять работу трансформаторной подстанции при разрыве фазы, когда имеется двигательная нагрузка от трехфазных машин переменного тока (синхронных и асинхронных двигателей). При этом происходит компенсация токов обратной последовательности в питающей сети и при преобладающей двигательной нагрузке работа двигателей будет близкой к нормальному режиму, а токи обратной последовательности существенно сократятся по сравнению с режимом, когда однофазная нагрузка (осветительная) преобладала бы над двигательной.

3. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ. ПОДГОТОВКА К ПРОВЕДЕНИЮ ИЗМЕРЕНИЙ

3.1 Общее описание стенда

Схема электрическая принципиальная лабораторной установки представлена на рис. 3.12. Внешний вид панели управления лабораторной установкой представлен на рис. 3.13. Напряжение питания подается через входной автоматический выключатель QF1 типа АК63М.

О подаче напряжения на стенд свидетельствует загорание лампы "СЕТЬ" на лицевой панели. Одновременно с этой лампой загораются лампы HL1-HL3 в фазах А, В, С соответственно.

105

Регулирование напряжения на каждой фазе осуществляется раздельно с помощью регулировочных автотрансформаторов типа ЛАТР - 8М. Первичные обмотки автотрансформаторов собраны по схеме "звезда". Контроль токов и напряжений на обмотках двигателей М1, М2 производится пофазно с помощью вольтметров рV1 - рV3 и амперметров рА1 - рА3.

Для точного измерения токов, напряжений, частоты питающей сети используются два электронных реле защиты двигателя типа РДЦ-01. Описание органов управления реле приводится ниже.

Лабораторная установка оснащена двумя электродвигателями серии 4А80АМ2У3 с синхронной частотой вращения 3000 об/мин. Пуск в ход электродвигателей М1 и М2 осуществляются нажатием на кнопки SB2 и SB4, а останов кнопками - SB1 и SB3. В качестве магнитных пускателей используются пускатели типа ПМА 222.

Для подключения внешних регистрирующих приборов в электрической схеме стенда предусмотрены гнезда, в нормальном состоянии все они шунтированы нормально замкнутым контактом кнопками SB9 - SB11. Нажимая на любую из этих кнопок, можно производить как пофазное отключение (кратковременное или длительное) двигателя, так и переключение на одновременное измерение потребляемого напряжения или тока в действующей схеме электроснабжения. В настоящей лабораторной работе внешним прибором, используемым для измерения угла сдвига фаз между токами и напряжениями, является однофазный фазометр типа Д548.

Защита электродвигателей от перегрузки осуществляется с помощью тепловых реле типа ТРН - 10.

Защита от режима короткого замыкания осуществляется с помощью автоматического выключателя типа АК63М с регулируемым током уставки.

106

Нагружение каждого электродвигателя осуществляется по системе "Г – Д", когда в качестве генератора используется нагрузочный асинхронный двигатель типа 5А80М4У3, имеющий синхронную частоту вращения 1500 об/мин и переходящий, поэтому при n > 1500 об/мин в генераторный режим.

Торможение производится в режиме динамического торможения на источник постоянного тока. На лабораторном стенде таким источником является автотрансформатор с регулируемым выпрямителем, собранным по мостовой однофазной схеме. Автоматический выключатель QF2 типа АК63М предназначен для защиты от короткого замыкания в цепи постоянного тока. Для учета токов и напряжений в обмотках нагрузочных машин используются амперметры рА7 для М1, рА8 для М2 и вольтметры pV4 для М1, pV5 для М2. Кнопками SB6, SB8 осуществляется включение нагрузки машин М1 и М2. Выключение нагрузки осуществляется кнопками SB5 для двигателя М1 и SB7 для двигателя М2.

Таким образом, осуществляется питание постоянным током 2-х фаз генератора, соединенным последовательно. В результате создается неподвижное в пространстве магнитное поле (возбуждает АД). При вращении ротора в его “беличьей” клетке наводится ЭДС, под воздействием которой в рабочей и измерительной обмотке статора наводится противо-ЭДС, также создаются неподвижный в пространстве магнитный поток.

107

Рис. 3.13. Внешний вид панели управления лабораторной установкой

Третья обмотка статора нагрузочного генератора является измерительной. Она отделена от двух других обмоток (средняя точка “звезды”разомкнута) и выведена на переднюю панель стенда в виде гнезд, для подключения к измерительным приборам (вольтметру и осциллографу).

При постоянной частоте вращения (n = const) ЭДС вращения, наводимая в роторе постоянным потоком возбуждения Фds постоянна. Постоянными величинами являются и ток ротора от этой ЭДС и поток ФqR возбуждаемый током ротора. При отсутствии технологических погрешностей идеальный асинхронный

109

тахогенератор, возбуждаемый постоянным током будет иметь ЭДС в генераторной обмотке:

При переменной частоте вращения (n = var) пропорционально n изменяются ЭДС вращения ротора ER ≈ nФds, ток ротора и возбуждаемый им поток ротора ФqR по поперечной оси q. Это значит, что в генераторной обмотке наводится ЭДС, пропорциональная производной частоты вращения dn/dt по времени:

Так как частота вращения ротора пропорциональна первой производной угла поворота ротора по времени n ≈ dα/dt, то:

Таким образом, в нашем случае асинхронный генератор является датчиком ускорений.

Для контроля за частотой вращения электродвигателей М1 и М2 используется цифровой датчик скорости ТЦ - 3М.

3.2. Органы управления электронного реле типа РДЦ-01

Рис. 3.14. Внешний вид блока электронных реле

110