Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Автоматизированный электропривод. Учебно-методическое пособие
.pdf
Начальная точка характеристики имеет координаты: ω = 0, I = 0.
Увеличивая ток возбуждения (ЭДС) генератора G2, фиксируют координаты точек ЭМХ (ток, скорость ИД). При этом ток и скорость не
должны превышать номинальных значений.
Характеристику снимают при разных полярностях ЭДС генератора.
2.2.2. ПОРЯДОК ВКЛЮЧЕНИЯ ИССЛЕДУЕМОГО ЭП
И НАГРУЗОЧНОГО АГРЕГАТА ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ РАБОТЫ № 2
На стенде в соответствии со схемой (рис. 2.2) производятся следующие операции.
Первый этап – подготовка стенда к проведению эксперимента
Выключатели В2 QA2 SA1 устанавливаются в разомкнутое состояние.
Включаются цепи обмоток возбуждения НМ (М2) и генератора G
(SA2, SA3), устанавливаются максимальный ток возбуждения НМ и
минимальный ток возбуждения G.
Собирается соответствующая выполняемому пункту программы
лабораторной работы схема
цепи якоря ИД, устанавливаются заданные
значения сопротивлений.
Якорная цепь исследуемого двигателя кратковременно (на 1–2 с)
подключается к источнику питания (В2), запоминается направление
вращения двигателя (направление отклонения стрелки PV1).
В2 – разомкнут. Включается QA2(В5) – гонный АД (М3), выключателем SA1(В4) замыкается цепь НМ. Увеличивается ток возбуждения генератора. При этом направление отклонения стрелки PV1, которое можно изменить переключателем SA3, должно быть прежним.
Изменением тока возбуждения (R2) генератора установить скорость ИД приблизительно равной номинальной. Тогда при включении
ИД (выключателя В2) его ток не превысит допустимого значения.
Этап подготовки стенда к эксперименту закончен.
Испытываемый двигатель к сети не подключен, но вращается с номинальной скоростью со стороны НМ
. Необходимость реализации этого режима обусловлена тем, что якорь ДПТ с последовательным возбуждением нельзя подключать к напряжению без нагрузки на валу. Но
и при нагрузке значительно больше номинальной включать якорь на
напряжение также нельзя.
Процедуру предварительного задания нагрузки повторять пе-
ред каждым опытом.
11
с ДПТ последовательного возбуждения
Рис. 2.2. Схема лабораторного стенда для исследования электропривода
12
Второй этап – определение координат точек ЭМХ
Выключателем В2 подключается напряжение к якорю ИД, ток якоря (РА1) и скорость (PV1) не должны существенно превышать номинальных значений. Изменить ток и скорость можно изменением тока
возбуждения (R2) генератора (G).
Изменяя ток возбуждения генератора (G) так, чтобы ток якоря ИД
изменялся в пределах [0,5I
…1,5Iн], регистрируют показания приборов
н
РА1 и PV1, которые определяют координаты точек ЭМХ.
В схемах прямого включения (без шунтирования якоря) ИД последовательного возбуждения может работать только при одном направлении тока якоря.
После окончания эксперимента снимают напряжение с якоря ИД
(В2), размыкают цепь НМ (SA1), уменьшают до минимального значения ток возбуждения генератора
, отключают гонный двигатель.
При экспериментальном определении характеристик для схемы с шунтированием якоря процесс подготовки стенда к снятию ха-
рактеристик следующий.
Собирают схему по рис. 2.2, б и подключают ИД к источнику питания (замыкается В2). ИД и НМ вращаются в режиме холостого хода.
Следует запомнить величину и направление скорости (PV1). Отклю
чают ИД (размыкают В2).
Устанавливают ток возбуждения генератора G равным нулю.
Включают гонный двигатель (QA2). Замыкают цепь НМ (выключатель
SA1). Увеличивая ток возбуждения генератора, устанавливают прежнее значение скорости по величине и направлению (направление изменяется переключением полярности на обмотке возбуждения – SA3).
Включают ИД (В2), ЭП работает в режиме холостого хода –
начальная точка исследуемой
характеристики.
Изменением тока возбуждения генератора изменяют ток двигателя
(РА1) в одном направлении, затем в другом и записывают координаты
точек ЭМХ (показания приборов PV1, PA1). При этом ток и скорость
не должны превышать номинальных значений.
При экспериментальном определении характеристик динамического торможения с самовозбуждением порядок включения стенда
следующий:
собирается схема динамического торможения
(рис. 2.2, в) – якорь
замыкается на сопротивление динамического торможения, при этом полярность подключения обмотки возбуждения (положение клемм С1, С2)
по отношению к клеммам якоря Я1, Я2 изменяется по сравнению с двигательным режимом;
-
13
ЭДС генератора устанавливается равной нулю, замыкается цепь
НМ (SA1).
Начальная точка характеристики имеет координаты: ω = 0, I = 0.
Увеличивая ток возбуждения (ЭДС) генератора так, чтобы ИД
вращался в ту же сторону, что и в предыдущем опыте, фиксируют координаты точек ЭМХ (ток, скорость ИД). При этом ток и скорость не
должны превышать
2.2.3. ПОРЯДОК ВКЛЮЧЕНИЯ ИССЛЕДУЕМОГО ЭП
И НАГРУЗОЧНОГО АГРЕГАТА ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ РАБОТЫ № 3
номинальных значений.
На стенде в соответствии со схемой (рис. 2.3) производятся следующие операции.
Первый этап – подготовка стенда к проведению эксперимента
Выключатели QA1 QA2 SA1, SA2 устанавливаются в разомкнутое
состояние.
Включаются цепи обмоток возбуждения НМ (М2) и генератора G,
устанавливаются максимальный ток возбуждения НМ и минимальный
ток возбуждения генератора G.
Специальными перемычками в цепи ротора устанавливается заданное дополнительное сопротивление
R
ДОП
.
Замыкается QA1 – подается переменное напряжение на регулятор
напряжения (РНТ), ручкой регулятора напряжения по вольтметру PV1
устанавливается минимальное значение. Замыкается SA1, устанавливается требуемое значение напряжения по вольтметру PV1. Испытываемый АД и НМ вращаются в режиме холостого хода.
Переключателем SA3 подключается вольтметр PV4 к якорю НМ, и
запоминаются показания (величина и направление отклонения стрелки).
Выключателем QA2 включается
гонный АД (М3), генератор вра-
щается в режиме холостого хода.
Переключателем SA3 подключается вольтметр к якорю генератора
G, и изменением его тока возбуждения устанавливаются прежние показания PV4 – величина и направление (при необходимости изменить
направление отклонения стрелки вольтметра изменяют положение переключателя SA6).
После выполнения последнего пункта ЭДС вращающейся НМ и
ЭДС вращающегося генератора G
должны иметь одинаковые значения
и встречные направления. В этом еще раз следует убедиться с помощью переключателя SA3 и прибора PV4, показания которого должны
быть одинаковыми по величине и направлению в обоих положениях
переключателя SA3.
14
РА4
с фазным ротором
Рис. 2.2. Схема стенда для исследования электропривода с АД
15
Встречное направление ЭДС НМ и ЭДС генератора обеспечивает
безопасное замыкание якорной цепи выключателем SA2.
Подготовка стенда к проведению эксперимента завершена.
Процедура согласования ЭДС повторяется перед каждым опы-
том.
Второй этап – определение координат точек механической
и электромеханической характеристик
Выключателем SA2 замыкается силовая цепь НМ.
При этом ток нагрузочной машины (РА4) должен быть практиче
ски равен нулю. Если ток велик, разомкнуть SA2 и повторить про-
цедуру согласования ЭДС. Показания приборов РА3 и PV3 дают координаты первой точки ЭМХ – зависимости скорости от тока ротора.
Показания амперметра РА4 (ток НМ) можно использовать для расчета
механической характеристики ИД (М1). Показания прибора РА1 используются для расчета КПД и cos
φ.
Изменением тока возбуждения генератора G с помощью потенциометра R2 устанавливают новое значение тока НМ и записывают новые
значения скорости, тока ротора, статора ИД, тока НМ (новые показания приборов PV3, PA1, РА3, РА4).
Диапазон изменения тока НМ ограничивается максимально допустимым значением тока статора АД равным 1,5I
. При этом долж-
CT.HOM
ны быть сняты координаты четырех-пяти точек, соответствующие отрицательному и положительному значениям момента (в генераторном
и двигательном режимах).
Если с увеличением тока НМ скорость ИД уменьшается, то двигатель работает в двигательном режиме, если скорость растет –
в генераторном.
Следует понимать, что характер изменения тока НМ
(машины по-
стоянного тока) соответствует характеру изменения момента испытываемого АД. Это значит, что в двигательном режиме при увеличении
нагрузки (при уменьшении скорости) ток НМ должен возрастать до
значения, соответствующего критическому моменту АД. При дальнейшем снижении скорости ниже значения, соответствующего критическому моменту АД, ток НМ должен уменьшаться. Такой
характер изменения тока НМ можно увидеть только при малых напряжениях на статоре.
При больших напряжениях ток статора достигает максимально допустимого значения при скорости большей критической (при скольжении
меньшем критического). Поэтому, чтобы по экспериментальным дан-
-
16
ным построить естественную характеристику, следует значения моментов, снятые при малых напряжениях
М IK
HM НМ
ii
, пересчитать на
Ф
значения, соответствующие номинальному напряжению
MMUU
ест Н
(/).
ii i
2
После завершения эксперимента размыкается цепь НМ, статор ИД
отключается от сети. Если до следующего опыта предполагается перерыв, отключается гонный двигатель (М3).
При экспериментальном определении характеристик динамического торможения порядок включения стенда следующий:
статор подключается (SA1) к источнику постоянного напряже-
ния – 220 В, переключателем SA4 выбирается одно из возможных положений (одно
из возможных дополнительных сопротивлений статора,
определяющих ток намагничивания);
перемычками в цепи ротора устанавливается выбранное (задан-
ное) сопротивление ротора, определяющее ток ротора при определенной скорости;
ЭДС генератора G устанавливается равной нулю, замыкается
цепь НМ (SA2).
Начальная точка характеристики имеет координаты: ω = 0, I = 0.
Увеличивая ток возбуждения (ЭДС) генератора G, фиксируют координаты точек
(ток статора и ротора, ток и скорость НМ). При этом
ток и скорость не должны превышать номинальных значений.
Характеристики снимают при разных полярностях ЭДС генератора.
2.2.4. ПОРЯДОК ВКЛЮЧЕНИЯ ИССЛЕДУЕМОГО ЭП
И НАГРУЗОЧНОГО АГРЕГАТА ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ РАБОТЫ № 4
На стенде в соответствии со схемой (рис. 2.1) производятся следующие операции.
Первый этап – подготовка стенда к проведению эксперимента
Выключатели QA1, QA2 SA1, SA5 устанавливаются в разомкнутое
состояние.
Включаются цепи обмоток возбуждения G1 (SA6), ИД (SA7), НМ
(SA8), G2 (SA9), устанавливаются заданный ток возбуждения ИД, максимальный ток возбуждения НМ и минимальные токи возбуждения
генераторов G1, G2.
17
Выключателем QA1 включают гонный АД (М3) – генератор G1
вращается в режиме холостого хода.
Переключателем SA1 якорная цепь исследуемого двигателя (М1) без
дополнительного сопротивления подключается к G1. Изменением тока
возбуждения (R1) устанавливается требуемое напряжение по вольтметру
PV1. При этом ИД и НМ вращаются в режиме холостого хода.
Переключателем SA4 подключается вольтметр PV2 к якорю НМ, и
запоминаются показания (
величина и направление отклонения стрелки).
Выключателем QA2 включается гонный АД (М4) – генератор G2
вращается в режиме холостого хода.
Переключателем SA4 подключается вольтметр к якорю генератора
G2, и изменением его тока возбуждения устанавливаются прежние показания PV2 – величина и направление (при необходимости изменить
направление отклонения стрелки вольтметра изменяют положение переключателя SA9).
После выполнения последней операции ЭДС
вращающейся НМ и
ЭДС вращающегося генератора G2 должны иметь одинаковые значения и встречные направления. В этом еще раз следует убедиться с помощью переключателя SA4 и прибора PV2, показания которого должны быть одинаковыми по величине и направлению в обоих положениях переключателя SA4.
Встречное направление ЭДС НМ и G2 обеспечивает безопасное
замыкание якорной цепи
выключателем SA5.
Подготовка стенда к проведению эксперимента завершена.
Процедура согласования ЭДС повторяется перед каждым опы-
том.
Второй этап – определение координат точек ЭМХ
Выключателем SA5 замыкается силовая цепь НМ, показания приборов РА1 и PV3 дают координаты первой точки ЭМХ. При этом ток
нагрузочной машины (РА2) должен быть практически равен нулю.
Если ток велик,
следует разомкнуть SA5 и повторить процеду-
ру согласования ЭДС.
Изменением тока возбуждения генератора G2 с помощью потенциометра R4 устанавливают новое значение тока НМ и записывают
новые значения тока и скорости ИД – координат точек ЭМХ (PA1,
PV3).
Диапазон изменения тока ИД – [–I
…1,5IН]. При этом должны быть
Н
сняты координаты трех-четырех точек в отрицательной и положитель-
18
ной области значений токов (в генераторном и двигательном режи-
Е
мах).
Если с увеличением тока скорость ИД уменьшается, то двигатель
работает в двигательном режиме, если скорость растет – в генераторном.
После завершения эксперимента размыкается цепь НМ, якорь ИД
отключается от источника напряжения. Если до следующего опыта
предполагается перерыв, отключается
гонный двигатель (М4).
3. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
МАШИН И СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ
ЛАБОРАТОРНЫХ СТЕНДОВ
3.1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
Электрические машины индукционного типа сконструированы так,
что позволяют полезно использовать экспериментально установленные
явления:
закон электромагнитной индукции: на концах проводника длиной l, движущегося со скоростью V в направлении перпендикулярном
вектору индукции магнитного поля В, возникает ЭДС Е:
;
VBl
закон Ампера: на проводник с током I в магнитном поле дей-
ствует сила
.FIB l
ЭМ
Направление силы таково, что она всегда перпендикулярна
направлению тока (вектору скорости положительных зарядов) и некоторому направлению, которое было приписано вектору индукции
(правило левой руки)
1
Если вам непонятна физическая величина В-индукция, то воспринимайте
ее как силовую характеристику магнитного поля, специально придуманную
для того, чтобы формализовать (аналитически записать) экспериментально
обнаруженную силу электромагнитного взаимодействия.
1
.
19
Так как обмотки электрических машин представляют собой систе-
В
му электромагнитных контуров (витков, катушек), то в расчетах электродвижущих сил и моментов электрических машин используется интегральная характеристика электромагнитного поля – поток Ф вектора
индукции В через контур площадью S:
dS
Ф .
S
Типичная конструкция
ет собой машину, якорь (ротор) которой вращается
(гонным движителем) в магнитном поле, создаваемом индуктором,
расположенным на статоре. Суммарная ЭДС витков обмотки якоря
равна ЭДС генератора (Е
Индуктором может быть электромагнит или постоянный магнит.
Гонным движителем может быть электродвигатель, двигатель
внутреннего сгорания, вода, ветер и другие активные внешние силы.
Двигатель постоянного тока конструктивно практически не от-
личается от генератора. Но чтобы машина работала в режиме двигателя, в проводниках обмотки якоря должен протекать ток
ЭДС
(генератора, выпрямителя, аккумулятора).
В магнитном поле индуктора на каждый уложенный в пазу якоря
отрезок проводника (стержень) с током действуют силы, они и создают
электромагнитный момент двигателя.
Асинхронный двигатель общепромышленного применения – это
электрическая машина, у которой обмотки статора являются индуктором, создающим вращающееся магнитное поле. Если скорость ротора
не равна скорости магнитного поя, то в проводниках ротора, образующих замкнутую цепь, индуцируется ЭДС и протекает соответствующий ток.
Сила, действующая на проводники ротора в магнитном поле, созданном в
магнитный момент АД.
Определяющим моментом в понимании принципа действия АД является понимание факта вращения электромагнитного поля, созданного трехфазной системой токов статора.
Представьте себе три фазные катушки обмотки статора (А, В, С),
расположенные по периметру статора (по окружности) слева направо.
Катушки с током
ющими электромагнитное поле. Если к источнику тока последователь-
зазоре током намагничивания статора, определяет электро-
являются электромагнитами, т. е. объектами, созда-
генератора постоянного тока представля-
).
Г
внешней силой
от внешней
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]