Контрольные вопросы

1 В чем суть пуска ДПТ в функции ЭДС?

2 Каким образом при пуске ДПТ выравнивают напряжения срабатывания реле ускорения?

3 Рассказать о принципе действия схемы пуска ДПТ в функции ЭДС.

4 Какова область применения схемы пуска ДПТ в функции ЭДС?

5 Каковы достоинства и недостатки исследуемой схемы?

Рис. 4.4

Рис. 4.5

Лабораторная работа №5

Исследование механических характеристик асинхронного двигателя с фазным ротором

Цель работы - приобрести практические навыки в выполнении опытов по снятию данных и построению механических характеристик трёхфазного асинхронного двигателя с фазным ротором при различных режимах его работы. Получить экспериментальное подтверждение теоретическим сведениям о механических характеристиках этого двигателя.

1. Описание лабораторной установки

См. лабораторную работу №2.

2. Краткие теоретические сведения

Асинхронные двигатели получили в промышленности весьма широкое применение благодаря ряду существенных преимуществ по сравнению с другими типами двигателей. Асинхронный двигатель прост и надёжен в эксплуатации, так как не имеет коллектора. Асинхронные двигатели дешевле и значительно легче двигателей постоянного тока.

Вращающий момент асинхронного двигателя можно определить по упрощённой формуле

(39)

здесь s_к =  R₂^’/X_к – критическое скольжение, M_к = 3·U_1ф²/2·₀·X_к – критический момент, R₂^’– приведенное сопротивление цепи ротора, X_к = X₁ + X₂^’– индуктивное сопротивление короткого замыкания, U_1ф – первичное фазное напряжение, ₀ – синхронная угловая скорость двигателя.

Критическое скольжение можно также определить, используя паспортные данные двигателя

), (40)

где s_ном – номинальное скольжение,  = M_к/М_ном – кратность максимального момента (перегрузочная способность двигателя по моменту).

Кроме двигательного режима асинхронный двигатель имеет ещё три тормозных режима: а) рекуперативное торможение с отдачей энергии в сеть; б) торможение противовключением; в) динамическое торможение.

Рекуперативное торможение АД с отдачей энергии в сеть наступает при скорости вращения ротора, превышающей синхронную. В этом режиме двигатель отдаёт в сеть активную энергию, а из сети двигатель потребляет реактивную энергию, необходимую для создания электромагнитного поля.

М

Рис. 5.1

еханическая характеристика для данного режима является продолжением характеристики двигательного режима во втором квадранте осей координат рис.5.1.

Т

Рис. 5.1

орможение противовключением соответствует направлению вращения магнитного поля статора, противоположному вращению ротора. В этом режиме скольжение больше единицы, а скорость вращения ротора по отношению к скорости вращения поля статора – отрицательна. Ток в роторе, а, следовательно, и в статоре, достигает большой величины. Для ограничения этого тока в цепь ротора вводят добавочное сопротивление.

Р

Рис. 5.2

ежим торможения противовключением наступает при изменении чередования фаз, и , следовательно, изменении направления вращения магнитного поля статора, в то время как ротор двигателя и соединённые с ним механизмы продолжают вращение по инерции. Этот режим возможен также и в случае, когда поле статора не меняет направления вращения, а ротор под действием внешнего момента изменяет направление вращения. При этом механические характеристики двигателя являются продолжением характеристик двигательного режима и располагаются в четвёртом квадранте осей координат рис.5.2.

Д

Рис. 5.3

инамическое торможение асинхронного двигателя осуществляется следующим образом: обмотку статора отключают от сети переменного тока, а затем две фазы обмотки статора подключают к источнику постоянного тока. Постоянный ток, проходя по обмотке статора, образует магнитное поле, неподвижное относительно сердечника статора. Но так как ротор двигателя продолжает вращение по инерции, то это магнитное поле наводит в обмотке ротора переменный ток. Взаимодействие тока ротора с магнитным полем статора создаёт тормозной момент, величина которого определяется значением МДС обмотки статора, величиной активного сопротивления обмотки ротора и его скоростью вращения. Торможение длится до полной остановки ротора. Для более эффективного торможения в цепь ротора вводят активное сопротивление.

Механические характеристики двигателя в режиме динамического торможения располагаются во втором квадранте осей координат рис.5.3.

В режиме динамического торможения механическая характеристика рассчитывается по выражению (39), при этом М_к и s_к рассчитываются специально для этого режима.

Критический момент М_к.т. в режиме динамического торможения определяют из выражения вида:

(41)

Критическое скольжение s_к.т. в режиме динамического торможения:

, (42)

где x_ – индуктивное сопротивление контура намагничивания. Его можно определить из приближённой зависимости:

, (43)

здесь i_ – относительное значение тока намагничивания – в данном случае равно 1; I₀ – ток холостого хода двигателя.

Эквивалентный ток I_экв для схемы динамического торможения используемой в лабораторной работе равен 0,816*I_п. Постоянный ток выбирают равным (2–4)I₀.

Паспортные данные АД ДМТF 011-6:

Стенд №1 Стенд №2

Р_н = 1,4 кВт I₀ = А Р_н = 1,4 кВт I₀ = А

n_н = 885 об/мин R₁ = 4,55 Ом n_н = 885 об/мин R₁ = 4,55 Ом

I_н = 5,3 А R₂’= 7,3 Ом I_н = 5,3 А R₂’= 7,3 Ом

U_1Ф = 220 В X₁ = 6,2 Ом U_1Ф = 220 В X₁ = 6,2 Ом

 = 0,615 X₂’= 6,1 Ом  = 0,615 X₂’= 6,1 Ом

cos = 0,65 J_дв = 0,021 кг*м² cos = 0,65 J_дв = 0,021 кг*м²

М_к = 39 Н·м m = 3 М_к = 39 Н·м m = 3

М_н = 15,4 Н·м f = 50 Гц М_н = 15,4 Н·м f = 50 Гц

U_2ф = 116В U_2ф = 116В

I_2н = 9,1А I_2н = 9,1А