Автоматизированный электропривод тепловых сетей. Методические указания к лабораторным работам для студентов направления подготовки 140400.62 Электроэн

Таблица 1– Испытание асинхронного двигателя

Записываются также напряжение питания электродвигателя (нормально должно быть 220В) и частота f = 50 Гц. Эти данные получают с дисплея пульта управления БОП.

Данные, необходимые для построения энергетической диаграммы, занести в табл. 2.

Таблица 2 – Напряжения питания электродвигателя

Р1, Вт РСТ, Вт РЭМ, Вт РМ1, Вт РМ2,Вт РМЕХ, РТР, Вт Р2, Вт Вт

8.Предъявить данные опытов для проверки преподавателю, и после получения разрешения разобрать схему. Привести рабочее место в исходное состояние и предъявить преподавателю.

9.Построить по опытным данным:

а) механическую характеристику n2 = f(M);

б) рабочие характеристики n2, s, M, I1 , cosφ и η в функции от P2;

в) график зависимости вращающего момента от скольжения М = f(s). 10. Сделать выводы о проделанной работе. Сопоставить получен-

ные результаты с паспортными данными исследованного двигателя.

VI. Содержание отчета

В отчете должны быть представлены:

1.Цель работы.

2.Номинальные данные асинхронного электродвигателя.

3.Электрическая схема лабораторной установки по испытанию асинхронного двигателя.

4.Таблицы с измеряемыми и вычисляемыми величинами.

5.Рабочие характеристики асинхронного двигателя в одной коор-

динатной системе: n2, s, M, I1 , cosφ и η в функции от P2; в функции полезной мощности Р2.

21

6.Зависимость величины момента двигателя от скольжения M = f (s).

7.Механическая характеристика асинхронного двигателя n2 = f (M).

8.Энергетическая диаграмма АД.

9.Использованные формулы.

10.Краткие выводы. Сопоставление опытных и расчетных данных.

VII. Контрольные вопросы

1.Как устроен трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором?

2.Как обозначаются начала и концы фаз обмотки статора?

3.Принцип действия асинхронного двигателя. Как создается вращающееся магнитное поле в статоре асинхронного двигателя?

4.Как изменить направление вращения трехфазного асинхронного двигателя?

5.Какую зависимость называют механической характеристикой?

6.Как изменяется коэффициент мощности двигателя при переходе от режима холостого хода к работе с номинальной нагрузкой на валу?

7.Почему при перемене двух фаз изменяется направление вращения трехфазного асинхронного двигателя?

8.По какой формуле рассчитывается синхронная частота вращения?

9.Понятие скольжения асинхронного двигателя.

10.Каковы потери при преобразовании энергии в асинхронном дви-

гателе?

11.Виды потерь в статоре и роторе асинхронного двигателя и от каких факторов они зависят.

12.Какими соотношениями описывается зависимость КПД от полезной мощности?

13.Как влияет величина питающего напряжения на величину вращающего момента?

14.Как зависит вращающий момент от скольжения?

15.Какие способы используются для регулирования частоты вращения асинхронных двигателей?

16 .Какие способы применяются для торможения асинхронных двигателей?

22

Лабораторная работа № 3

ИССЛЕДОВАНИЕ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА С РЕГУЛИРУЕМОЙ ЧАСТОТОЙ ВРАЩЕНИЯ

I. Цель работы

1.Изучить принцип работы частотно-регулируемого асинхронного электропривода.

2.Приобрести практические навыки по определению энергетических характеристик регулируемого электропривода с преобразователем частоты.

3.Снять и построить механические характеристики регулируемого электропривода.

4.Экспериментально подтвердить теоретические знания, полученные на лекциях и практических занятиях.

II. Программа работы

1.Собрать электрическую схему, представленную на рис. 4-5.

2.Экспериментально определить механические характеристики асинхронного двигателя при различных частотах питающего напряжения,

аименно при: 30, 50, 60 Гц.

3.Построить энергетическую диаграмму АД для частоты питающего напряжения 60 Гц

4.Построить зависимость коэффициента мощности от нагрузки cos

φ = f(M) при f п = 30, 50 и 60 Гц.

5.Построить зависимость коэффициента полезного действия от нагрузки η = f (M) при f п = 30, 50 и 60 Гц.

6.Проанализировать полученные результаты и сделать выводы о проделанной работе.

III. Краткие теоретические сведения

Для расчета по экспериментально полученным данным требуемых по программе величин следует следующие соотношения:

– полную мощность, потребляемую двигателем, ВА

S1= √3 U1 I1

– активную мощность, Вт

Р1 = РW1 + РW2

– коэффициент мощности

cos φ = P1 / S1.

– скольжение, в относительных единицах

s = (n1 – n2) / n,

где n1 = f п 30 - синхронная частота вращения; n2 - частота вращения ротора, измеренная тахометром;

23

– потери в стали магнитопровода принимаются равными половине постоянных потерь; они определяются по результатам первого опыта (на холостом ходу) и остаются постоянными для каждой частоты, Вт:

Рст = Рмех = 0,5(Р10 – 1,5 I02 R),

где R- сопротивление обмотки статора, измеренное между двумя обмотками статора (значение R указано на стенде),

Р10 = РW1 + РW2

– момент сопротивления холостого хода М0, определяемый механическими потерями (на трение) в двигателе, Нм,

M0 = Рмех / 0,105 n20,

где п 20- частота вращения ротора на холостом ходу;

–потери мощности в обмотке статора (переменные потери), Вт,

Рм1= 1,5 I12 R ;

–электромагнитную мощность, передаваемую ротору, Вт,

PЭЛ = P1 + PМ1 + PСТ,

– потери в обмотке ротора, Вт,

РМ2 = sРЭМ;

– вращающий момент асинхронного двигателя, Нм,

M= РЭМ/ 0,105 п1;

–полезную мощность на валу двигателя

P2 = 0,105 МC n2,

где МC = М - М0 - момент сопротивления нагрузки на валу;

–коэффициент полезного действия, %

η= 100 P2/ P1.

IV. Лабораторная установка

Лабораторная установка (рис.1.4-1.5) включает преобразователь частоты типа G110 с вмонтированным пультом управления БОП; трехфазный асинхронный электродвигатель мощностью 120 Вт, напряжением 220/380 В, номинальным током 0,75/0,43 А, числом оборотов n2=1365 об/мин, cos φ = 0,65, КПД= 0,65.

Общий вид установки, принципиальная электрическая схема, порядок включения и программирования преобразователя частоты приведены

влабораторной работе № 1.

Вкачестве нагрузочного устройства в работе использован фрикционный механизм, сила трения которого регулируется винтом.

Нагрузочное устройство на валу электродвигателя с регулировочным винтом позволяет изменять величину статического момента нагрузки на валу электродвигателя.

Измерение частоты вращения производится фототахометром ИТ5-Ч. Измерение основных электрических параметров производится с по-

мощью преобразователя частоты – (величины тока, напряжения и

24

частоты). Результаты измерений выводятся на дисплей пульта управления БОП. Мощность, потребляемая электродвигателем, измеряется методом двух ваттметров. Пределы измерений ваттметров должны быть установлены на 300 В и 1А.

V. Порядок выполнения работы

1.Ознакомиться с электрической схемой, приборами, аппаратами и другим оборудованием экспериментальной установки и записать их технические данные в отчет.

2.Собрать электрическую схему установки (рис. 4-5) и предъявить для проверки преподавателю.

3.После проверки правильности соединений и инструктажа о порядке работы с преобразователем частоты ПЧ студенты получают разрешение на работу с установкой.

4.Установить квадратичный закон регулирования (U 2/ f = const), программируя Р1300=2. Этот режим используется для решения задач энергосбережения.

Порядок, значение и способ ввода параметров преобразователя частоты описаны в лабораторной работе № 1. Ими следует руководствоваться и в настоящей работе.

Примечание: преподаватель может внести уточнения по величинам

частот и количеству снимаемых механических характеристик.

5. Для нескольких значений частоты fп провести испытание регулируемого электропривода и результаты занести в табл. 1. Нагрузка на валу создается с помощью регулировочного винта, при завинчивании которого увеличивается момент трения на шкиве. Первый опыт производится при отсутствии нагрузки на валу (фрикционный механизм максимально ослаблен и не создает трения на шкиве), т. е. в режиме холостого хода

(I10, U10, P10).

Затем без остановки электродвигателя, изменяется величина тормозного момента на валу, и производятся следующие измерения значений линейного тока 11, напряжения U1 и мощности РW1 и РW2.

Мощность, измеряемую ваттметрами, следует заносить с учетом знака. При низких значениях коэффициента мощности показания ваттметра РW2 могут иметь отрицательные значения.

6. Результаты измерений для каждого опыта занести в табл.1.

25

Таблица 1– Испытание регулируемого электропровода

Результаты вычислений следует записать в таблице № 2.

На основании выполненных расчетов следует построить следующие зависимости:

–семейство механических характеристик двигателя п2 = f (М) при fп = 30, 50 и 60 Гц;

–зависимость коэффициента полезного действия от нагрузки η = f

(M) при fп = 30, 50 и 60 Гц;

– зависимость коэффициента мощности от нагрузки cos φ = f (M)

при fп = 30, 50 и 60 Гц.

10.Построить энергетическую диаграмму для нагрузки на валу п.3

иноминальной частоты питающей сети fп = 50 Гц.

VI.Содержание отчета

1.Паспортные данные испытуемого двигателя, преобразователя частоты и электроизмерительных приборов.

2.Электрическая схема установки.

3.Программа работы.

4.Результаты измерений и расчетов, необходимых для построения соответствующих характеристик привода, а также формулы, по которым производились расчеты.

5.Графики характеристик, построенные по экспериментальным и расчетным данным:

– семейство механических характеристик п2 = f (М) при fп = 30, 50 и 60 Гц;

– зависимость коэффициента полезного действия от нагрузки η = f

(M) при fп = 30, 50 и 60 Гц;

– зависимость коэффициента мощности от нагрузки cos φ = f (M)

при fп = 30, 50 и 60 Гц.

6.Энергетическая диаграмма для / =60 Гц и нагрузке п.3.

7.Краткие выводы о проделанной работе.

26

Контрольные вопросы

1.Что называется электроприводом?

2.Что такое механическая характеристика электродвигателя?

3.Какими основными точками характеризуется механическая характеристика асинхронного электродвигателя?

4.От каких параметров источника питания асинхронного двигателя зависит вид его механической характеристики?

5.Как зависит механическая характеристика асинхронного двигателя от частоты питающей сети?

6.Почему с увеличением частоты напряжения питания увеличивается скольжение?

7.Какие способы регулирования частоты вращения применяются в асинхронном электроприводе?

8.Каким образом реализуется частотное регулирование электропривода?

9.Как можно определить переменные (зависящие от нагрузки на валу) потери в асинхронном двигателе?

10.Что называется постоянными потерями в электродвигателе и как их можно определить?

11.Какая часть мощности, потребляемой электродвигателем из сети, передается ротору?

27

АЛИЕВ Исмаил Ибрагимович

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

Методические указания к лабораторным работам для студентов направления подготовки 140400.62Электроэнергетика и электротехника всех форм обучения

Корректор Чагова О. Х. Редактор Борисова Е. В.

Сдано в набор 31.12.2013г. Формат 60х84/16 Бумага офсетная Печать офсетная Усл. печ. л.1,6 Заказ № 0473.32 Тираж 100 экз.

Оригинал-макет подготовлен в Библиотечно-издательском центре СевКавГГТА

369000, г. Черкесск, ул. Ставропольская, 36

28