Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы электропривода. Лабораторный практикум. Учебное пособие
.pdf
Лабораторная работа № 2
4. Снятие искусственных электромеханических характерис-
тик ДПТ НВ при ослабленном потоке
Проводят аналогично снятию естественной характеристики,
с той лишь разницей, что резистором R22 по прибору PA4 необходимо установить не номинальный ток, а ток возбуждения ДПТ
НВ Iв = 0,12 А. При выполнении опытов необходимо поддерживать этот ток (прибор PA4) на заданном уровне. Результаты исследований – показания приборов BR1 (угловая скорость, рад/с),
PA1 (ток якоря, А) занести в таблицу 2.4.
5. Снятие искусственных (реостатных) характеристик ДПТ
НВ при введении в цепь якоря добавочных сопротивлений
Проводят ана логично снятию естественной характеристики, с той лишь разницей, что необходимо собрать схему ДПТ
НВ с включенными в цепь якоря сопротивлениями (рис. 2.11).
Перед проведением опытов необходимо установить с помощью
омметра требуемое значение сопротивления реостата. Величину
сопротивления изменяют с помощью круговых потенциометров
R1, R2, R3 на панели стенда.
K8
K9
K10
R3
R2
R1
М1
М1
R5
PА1
А
Рис. 2.11. Схема подключения якоря и обмотки возбуждения
ДПТ НВ к ШИП с добавочными резисторами
PV1
V
R4
K5K6K6
K5
М1
PА4
А
ШИП
61
Лабораторные работы
Результаты опытов – показания приборов BR1 (угловая ско-
рость, рад/с), PA1 (ток якоря, А) занести в таблицу 2.4.
6. Обработка полученных результатов
Мощность Р, Вт, потребляемая ДПТ НВ, определяют выра-
жением
P = UI + I2Rя + I2Rд, (2.20)
где I2Rя – потери мощности на сопротивлении якоря, Вт; I2Rд –
потери мощности на добавочном сопротивлении (в случае реостатной характеристики), Вт.
Момент ДПТ НВ определяют выражением
P
М
.
ω
(2.21)
После выполнения расчетов и заполнения таблицы 2.4 приступают к построению статических электромеханических ω = f(I)
и механических ω = f(М) характеристик.
1. Тема лабораторной работы.
2. Цель лабораторной работы.
3. Функциональная схема лабораторной установки (рис. 2.10).
4. Таблица 2.4 с результатами опытов для построения харак-
теристик.
5. Графики электромеханических и механических характе-
ристик ДПТ.
6. Выводы по результатам проделанной работы о соответ-
ствии полученных характеристик теоретическим сведениям.
1. Приведите схему включения ДПТ НВ и поясните назначе-
ние всех элементов.
2. Запишите и объясните уравнения электромеханической
и механической характеристик ДПТ НВ.
3. Охарактеризуйте основные способы регулирования скоро-
сти ДПТ НВ.
4. Поясните понятие скорости идеального холостого хода
ДПТ НВ.
5. Поясните, как изменятся графики механической и элек-
тромеханической характеристик ДПТ НВ: а) при уменьшении
62
Лабораторная работа № 3
ωω
напряжения на якоре; б) ослаблении магнитного потока электродвигателя; в) введении добавочных сопротивлений в цепь
якоря ДПТ НВ. Начертите эти характеристики.
Цель работы: пол у ч ит ь пр а кт и ческие навык и по экспери м ентальному исследованию механических характеристик АД с короткозамкнутым ротором; освоить методику расчета механических
характеристик АД с короткозамкнутым ротором по паспортным
данным.
Оборудование рабочего места: лабораторный стенд НТЦ-25;
перемычки; методические указания по выполнению лабораторной работы.
Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором находят широкое применение в приводах различных промышленных
механизмов благодаря простоте их конструкции, надежности
в эксплуатации, высоким энергетическим показателям и сравнительно низкой стоимости.
Момент электромагнитный, развиваемый АД, определяют
выражением
2
3.UR
М
SR x
ω
01 к
ф2
2
R
2
S
2
(2.22)
Скольжение двигателя – это относительный параметр, характериз у ющий разно с т ь скоростей (частот) вр а щени я ма г нитного поля статора и ротора
0
.S
ω
0
Угловую скорость вращения магнитного поля статора определяют по формуле
(2.23)
63
Лабораторные работы
кк
2
22
π
2.f
ω
0
1
p
(2.24)
Номинальную угловую скорость электродвигателя можно
определить, зная номинальную частоту вращения n
, об/мин,
ном
по выражению
π
n
ω
ном
ном
30
.
(2.25)
Номинальное скольжение электродвигателя
ωω
ном
0 ном
.S
ω
0
(2.26)
Статическую механическую характеристику АД ω = f(М )
можно построить, используя формулу (2.22) и уравнение связи
между угловой скоростью вала электродвигателя и скольжением
ω = ω0(1 – S). (2.27)
С учетом того, что момент электромагнитный по формуле (2.22) имеет экстремум (критическое значение), то возможна
и другая форма записи зависимости М = f(S), называемая формулой Клосса:
где Мк – максимальное (критическое) значение момента, Н∙м;
Sк – критическое скольжение, соответствующее Мк; а – пара-
метр
следующими выражениями:
64
21
M aS
M
S
SS
R
1
а
.
R
S
к
к
,
2
aS
к
(2.28)
Момент критический и скольжение критическое определяют
2
U
3
M
к
2
ω
01 1 к
ф
RRх
;
(2.29)
Лабораторная работа № 3
22
SS
R
2
1 к
.
(2.30)
S
к
R х
В некоторых случаях при построении механической характеристики используют приближенные формулы. Если пренебречь
активным сопротивлением статора, т. е. считать а = 0, то механическая характеристика АД в этом случае будет определяться
упрощенной формулой Клосса (эта формула обычно используется для расчета рабочего участка механической характеристики)
2.M
M
к
S
S
к
к
(2.31)
Обычно в каталогах на АД не приведены параметры схемы замещения (активные и индуктивные сопротивления фаз обмоток),
поэтому вышеприведенные формулы имеют ограниченное применение для расчета статических характеристик электродвигателя. В каталогах на асинхронные двигатели помимо номинальных
данных (Р
2ном
, n
ном
, cos φ
ном
, η
и др.) приводится также крат-
ном
ность максимального момента в двигательном режиме по отношению к номинальному моменту (перегрузочная способность А Д)
λm = М
max
/ M
. Умножив номинальный момент электродвигате-
ном
ля на кратность максимального момента, можно найти значение
критического момента, используемого в формуле (2.31).
Значение Sк в каталогах не приводится, но оно может быть
найдено по известным параметрам АД
SS
к ном
λλ
mm
2
1.
Таким образом, используя формулы (2.27, 2.31 и 2.32), можно
рассчитать статическую механическую характеристику АД ω = f(M)
по каталожным данным. Для этого необходимо, изменяя скольжение в требуемых пределах с определенным шагом, вычисл ять значения момента по (2.31) и значения скорости по (2.27). Следует иметь
ввиду, что рассчитанная таким образом характеристика будет представлять собой зависимость угловой скорости вала электродвигателя от момента на его валу.
(2.32)
65
Лабораторные работы
На рисунке 2.12 представлен примерный вид механической
характеристики АД, рассчитанной по формулам (2.22), (2.29)
и (2.30).
S, ω
+∞
–∞
4
3б
–S
к.г
1
0
–M
ω
0
S
к.д
1
0
к.г
3а
M
M
к.д
2
+∞
–∞
Рис. 2.12. Статическая механическая
характеристика А Д
Характерные точки механической характеристики:
• S = 0, ω = ω0, М = 0 – точка идеального холостого хода
(точка 1);
• S = 1, ω = 0, М = Мкз = Мп – точка короткого замыкания
(точка 2);
• S = S
, М = М
к.д
, S = –S
к.д
, М = –М
к.г
– критические точ-
к.г
ки в двигательном и генераторном режимах (точки 3а и 3б);
• S → ±∞, ω → ±∞, М → 0 – асимптота механической харак-
теристики, которой является ось скорости (прямая 4 ).
Функциональная схема лабораторной установки представлена на рисунке 2.13.
1. Сборка схемы и включение лабораторного стенда
1.1. Собрать схему подключения ШИП и инвертора к сети
переменного тока (см. рис. 2.8).
66
~U1, f
Лабораторная работа № 3
1
+
–
U
Преобразователь
частоты и
напряжения
PА3
Рис. 2.13. Функциональная схема лабораторной установки
PА1
М2
PV1
М1
+
LM1
–
об
мин
BR1
1.2. Собрать схему подключения напряжения задания для
ШИП (см. рис. 2.3).
1.3. Собрать схему подключения напряжения задания для
инвертора (см. рис. 2.9).
1.4. Собрать схему подключения якоря и обмотки возбужде-
ния нагрузочной машины (ДПТ НВ) к ШИП (рис. 2.4).
1.5. Подключить стенд к трехфазной сети (включить три
автоматических выключателя, расположенных в левой нижней
части стенда – надпись «Сеть»). Перед включением стенда необходимо убедиться, что все тумблеры, управляющие включением
преобразователей, находятся в положении «Выключено», а также
на панели стенда присутствуют только необходимые для проведения данного опыта перемычки.
1.6. Подключить релейно-контакторную схему управления
(включить тумблер SA70).
1.7. Подключить исследуемый АД к инвертору. Для этого
предварительно тумблером SA71 необходимо задать схему включения обмоток статора электродвигвтеля «звезда» (тумблер SA71
в положение «Вык лючено»).
1.8. С помощью магнитного пускателя K1 подключить АД
к инвертору, нажав кнопку SB70 «Вперед».
1.9. Выбрать режим работы инвертора (U – IR) / f = сonst
и плавно увеличивая частоту инвертора (прибор «Частота, Гц»)
67
Лабораторные работы
с помощью резистора R31 задать частоту инвертора, равную но-
минальной (50 Гц). При этом исследуемый электродвигатель
разгонится до скорости холостого хода (нагрузка отсутствует).
Замерить угловую скорость асинхронного двигателя по прибору BR1, рад/с.
Примечания.
1. При выбранном режиме работы инвертора установив
по прибору «Частота, Гц» частоту 50 Гц, на приборе «PV3, В» будет отображаться номинально е напряжен ие на выходе инвер т ора.
2. Следует учесть, что прибор «PV 3, В» измеряет действующее
значение линейного напряжения на выходе инвертора.
3. Следует учесть, что в лабораторном стенде в качестве исследуемого А Д используют электродвигатель с номинальным
фазным напряжением 230 В (при соединении обмоток статора
в «звезду»), а используемый инвертор вырабатывает номинальное напряжение 127 В, т. е. меньшее, чем требуемое для исследования естественной характеристики АД. Этот факт необходимо
учитывать при обработке результатов исследований (см. п. 6. Обработка результатов измерений).
1.10. Отключить исследуемый АД от инвертора, нажав кнопку SB71.
1.11. Включить ШИП обмотки возбуждения (тумблер в нижней части панели стенда, в окне «Скважность (возбуждение),
%») и резистором R22 установить номинальный ток возбуждения
ДПТ НВ, равный 0,18 А по прибору PA4.
1.12. Подключить якорь ДПТ НВ к ШИП обмотки якоря
(осуществляется с помощью контактора К5, напряжение на катушку которого подается нажатием кнопки управления SB74).
1.13. Задать симметричный режим работы ШИП обмотки
якоря. Для этого установить тумблер в положение «Симметр.»
(тумблер в нижней части панели стенда, в окне «Скважность
(якорь), %»).
1.14. Включить ШИП обмотки якоря (тумблер в нижней части панели стенда, в окне «Скважность (якорь), %»).
1.15. Разогнать нагрузочный ДПТ НВ до скорости холостого
хода АД, плавно увеличивая скважность резистором R21. Угловую скорость контролировать по прибору BR1, рад/с.
1.16. Подключить исследуемый А Д к инвертору, нажав кнопку управления SB70.
68
Лабораторная работа № 3
2. Снятие естественной характеристики АД
2.1. Ст упенчато уменьшая скважность ШИП якоря, последовательно снять координаты ряда точек установившегося режима
работы АД в двигательном режиме работы (I квадрант плоскости
{ω, М}). Показания приборов BR1 (угловая скорость, рад/с), PA1
(ток якоря, А), PV1 (напряжение на якоре, В), PA3 (ток статора, А) заносят в таблицу 2.4. Следует отметить, что лабораторный стенд позволяет снять не всю механическую характеристику
электродвигателя, а только ее рабочий участок (участок 1–3а,
рис. 2.12).
2.2. Ступенчатое уменьшение скважности ШИП обмотки
якоря приводит к ступенчатому увеличению нагрузки на валу
АД. При этом электродвигатель работает в двигательном режиме, потребляя электрическую энергию от инвертора, преобразует ее за вычетом потерь в механическую энергию и передает
ее на вал ДПТ НВ, который работает в генераторном режиме,
преобразовывая эту энергию за вычетом потерь в электрическую энергию, которая через ШИП (а он реверсивный) и звено
постоянного тока передается на инвертор, о чем свидетельствует
показание амперметра PA2.
Таблица 2.5
Результаты исследований статических характеристик
асинхронного двигателя
Данные опыта Данные расчета
Наименование
характеристики
№ точки
1 Естественная
характеристика:
2
U1 = U
3
= 127 В,
4
f = f
5
6
7
8
1ном
= 50 Гц
ном
=
Режим
Независимое
I1, АU,
управление
I,
В
Аω,ра д /сР,Вт
Ми,
Н∙м
Ме,
Н∙м
69
Лабораторные работы
Наименование
характеристики
№ точки
1 Искусственная
характеристика:
2
U1 = 90 В,
3
f = f
4
= 50 Гц
ном
5
6
7
8
1 Искусственная
характеристика:
2
U1 = U
3
= 127 В,
4
f = 35 Гц
1ном
=
5
6
7
8
1 Искусственная
характеристика:
2
U1 = U
3
= 127 В,
4
f = 65 Гц
1ном
=
5
6
7
8
Режим
Независимое
(U – IR) / f = const
Независимое
I1, АU,
управление
управление
Окончание табл. 2.5
Данные опыта Данные расчета
I,
В
Аω,ра д /сР,Вт
Ми,
Н∙м
Ме,
Н∙м
2.3. При снятии естественной механической характеристики
А Д (д л я определен и я момента пот ерь вра щен и я) уст ановить с помощью резистора R21 нагрузку на валу электродвигателя, равную
номинальной. При этом по обмотке статора будет протекать номинальный ток (прибор PA3). В этом режиме работы записать
отдельно в отчет по лабораторной работе показания приборов:
PA1 – ток якоря ДПТ, PV1 – напряжение на якоре ДПТ и BR1 –
угловую скорость.
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]