umm_5902

Лабораторная работа 6

Электромеханическая система на асинхронном двигателе в режиме ручного управления от преобразователя частоты

1. Цель работы

Целью работы является исследование установившегося и переходного режимов в электрическом приводе, выполненном на асинхронном двигателе с короткозамкнутым ротором при ручном управлении от преобразователя частоты питающего напряжения.

2. Программа работы

Входе выполнения работы необходимо исследовать электромеханическую систему в статическом и динамическом режимах.

Встатическом режиме работа предусматривает снятие механической характеристики привода.

Вдинамическом режиме в ходе работы надлежит исследовать способ регулирования скорости вращения привода согласованным изменением частоты и величины напряжения на статоре двигателя при управлении от преобразователя частоты.

3. Описание электрической схемы соединений системы

Электрическая принципиальная схема исследуемой электромеханической системы приведена на рис. 6.

Фазы статорной обмотки U1-V1-W1 3-х фазного асинхронного двигателя АД запитаны от частотного преобразователя, смонтированного на блоке 217.1 и обеспечивающего изменение частоты питающего напряжения в диапазоне 0–100 Гц и напряжения в диапазоне 0–230 В.

Выходы статорной обмотки U 2-V 2-W 2 двигателя АД замкнуты накоротко.

Якорная цепь А1-А2 машины постоянного тока, используемой как нагрузочный генератор Г, и параллельно включенная с ней обмотка возбуждения Е1-Е2 – E3-E4 присоединены к регулируемому выходу «ЯКОРЬ» на блоке 206.1.

41

Рис. 6. Электрическая схема лабораторной работы 6

С валом исследуемого двигателя жестко соединен тахометрический датчик угловой скорости Тг, выход которого подключен к показывающему прибору, установленному на блоке 506.3.

Напряжение на якоре генератора Г и его ток контролируются соответственно вольтметром и амперметром, установленными на блоке 206.1.

В одну из фаз статорной обмотки двигателя АД включен вольтметр.

4. Методические указания по проведению экспериментов

4.1 Подготовка к работе

–удостовериться в том, что устройства, используемые в экспериментах, отключены от сети электропитания;

–собрать электрическую схему согласно рис. 6 и убедиться в правильности выполнения всех соединений;

–гнезда защитного заземления всех используемых в эксперименте блоков соединить с гнездом «PE» блока 201.2;

–переключатель режима работы на блоке 206.1 установить в положение «РУЧН»;

–регулировочные рукоятки блоков 206.1 и преобразователя частоты 217.1 повернуть против часовой стрелки до упора.

4.2. Снятие механической характеристики привода

–включить источник 3-х фазного напряжения (блок 201.4);

–включить выключатели «СЕТЬ» на всех задействованных в эксперименте блоках;

–на блоке 217.1 преобразователя частоты нажать кнопку «ВПЕРЕД»;

–кнопками «ВЫБОР СТРОКИ/СТРАНИЦЫ НА ДИСПЛЕЕ» выбрать режим работы «Эксперимент №1: Исследование режимов работы асинхронного двигателя»;

–кнопкой «ВЫБОР ИНФОРМАЦИИ НА ДИСПЛЕЕ» выбрать «МАССИВ ИЗМЕРЯЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ», далее кнопками «ВЫБОР СТРОКИ/СТРАНИЦЫ НА ДИСПЛЕЕ» и «ИЗМЕНЕНИЕ ЗНАЧЕНИЯ ПАРАМЕТРА» выбрать, следующие значения параметров: U номинальное – 220 В, тип характеристики – линейная, выход 1 – скорость, выход 2 – скорость, управление – ручное;

–кнопкой «ВЫБОР ИНФОРМАЦИИ НА ДИСПЛЕЕ» выбрать «МАССИВ КОНТРОЛИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ»;

43

–вращая регулировочную рукоятку на блоке 217.1, установить задание скорости вращения магнитного поля двигателя , например, 157 рад /с;

–нажать кнопку «ВПЕРЕД» и убедиться, что двигатель АД пришел во вращение и на дисплее блока 217.1 отображается скорость вращения его магнитного поля – 157 рад /с;

–нажать кнопку «ВКЛ» на блоке 206.1;

–вращая регулировочную рукоятку блока 206.1, изменять ток на выходе «ЯКОРЬ» в диапазоне 0–1,5 А;

–значения напряжения и тока на якоре нагрузочного генератора,

атакже угловой скорости двигателя АД заносить в табл. 6.1.

Таблица 6.1

I я (А)

Uя (В)

n(об/мин)

ω(рад/с)

М (Нм)

–по завершении эксперимента регулировочную рукоятку на блоке 206.1 вернуть в исходное положение;

–пересчитать значения угловой скорости согласно выражению,

рад/с

ω= 260πn

и момента М по эмпирической формуле, Нм

M= 260πn(U я −65 Iя ) Iя ;

–полученные результаты занести в нижние две строки табл. 6.1

–по данным таблицы 6.1 построить график механической характеристики привода: ω = f (М).

4.3. Регулирование скорости вращения привода согласованным изменением частоты и величины напряжения на статоре

Вращением регулировочной рукоятки на блоке 206.1 установить значение тока якоря равным, например, 0,2 А;

44

– вращая регулировочную рукоятку преобразователя частоты на блоке 217.1, изменять скорость вращения магнитного поля двигателя АД в диапазоне 10–200 рад/c и заносить ее значения, считываемые с дисплея блока 217.1, а также значения скорости вращения n двигателя АД, частоты f и величины питающего напряжения U в табл. 6.2.1;

Таблица 6.2.1

f (Гц)

U (В)

n(об/мин)

ω(рад/с) ω0 (рад/с)

–по прохождении указанного диапазона изменения скорости вращения магнитного поля двигателя, регулировочной рукояткой на блоке 206.1 установить ток якоря Iя нагрузочного генератора Г, равным 0,5 А

иповторить эксперимент для нового значения нагрузки;

–результаты эксперимента занести в табл. 6.2.2.

Таблица 6.2.2

f (Гц)

U (В)

n(об/мин)

ω(рад/с) ω0 (рад/с)

–по завершении эксперимента отключить питание со всех блоков

ивсе рукоятки вернуть в исходные положения;

–пересчитать значения угловой скорости с об/мин на рад/с и занести результаты расчетов в соответствующие строки табл. 6.2.1 и 6.2.2.

–по данным таблиц построить графики зависимостей скорости вращения двигателя от частоты при различных значениях нагрузки на валу.

Составить отчет о выполненной работе.

45

5. Требования к отчету

Отчет о выполненной работе должен содержать:

–электрическую принципиальную схему исследуемой системы;

–результаты всех экспериментов в табличной форме представления;

–подробное текстовое описание всех проделанных экспериментов;

–графики механических характеристик и иных, полученных в результате исследования зависимостей;

–выводы о проделанной работе.

Контрольные вопросы

1.Что такое критический момент и критическое скольжение?

2.Механическая характеристика асинхронного двигателя с КЗротором в относительных единицах.

3.Пусковой режим асинхронного двигателя.

4.Способы регулирования скорости асинхронных двигателей.

5.Особенности частотного регулирования скорости асинхронного двигателя.

6.Автономный инвертор напряжения и автономный инвертор тока. Их устройство и принцип работы.

7.Механические характеристики асинхронных двигателей при частотном регулировании скорости.

46

Лабораторная работа 7 Электромеханическая система на синхронном двигателе

1. Цель работы

Целью настоящей работы является изучение установившегося и переходного режимов работы электропривода переменного тока, выполненного на синхронном двигателе.

2. Программа работы

При выполнении лабораторной работы надлежит в статическом и динамическом режимах исследовать электромеханическую систему, материальной базой которой служит синхронный двигатель.

Статический режим работы системы предполагает снятие механической характеристики привода.

Динамический режим предусматривает регулирование реактивной мощности синхронного двигателя путем изменения параметров его цепи возбуждения.

3. Описание электрической блок-схемы исследуемой системы

Электрическая блок-схема исследуемой системы изображена на рис. 7. Роторная обмотка трехфазного синхронного двигателя СД через гнез-

да F 1-F 3 подключена к выходу возбудителя (блок 209).

Гнезда F 1-F 2-F 3 этой же обмотки через трехполюсный выключатель 2, установленный на блоке 301.1, подключены к группе регулируемых реостатов, установленных на блоке 307.

Статорная обмотка двигателя СД через трехполюсный выключатель 1, установленный на блоке 301.1 и блок однофазных трансформаторов 347.3, соединенных по схеме «звезда/треугольник», подключена к выходу источника трехфазного напряжения, смонтированного в блоке 201.4.

Обмотка возбуждения Е1-Е2 машины постоянного тока, используемой как нагрузочный генератор Г, подключена к регулируемому выходу «ЯКОРЬ» источника питания (блок 206.1).

К якорной цепи генератора Г подключена регулируемая активная нагрузка (блок 306.1).

47

Рис. 7. Электрическая схема лабораторной работы 7

На валу СД установлен тахометрический датчик скорости Тг, выход которого подключен к показывающему прибору, установленному на блоке 506.3.

Вякорную цепь генератора Г включены амперметр и вольтметр.

Вцепь одной из фаз статора двигателя СД включен амперметр, а между фазами статора СД включен вольтметр.

4. Методические указания по проведению экспериментов

4.1. Подготовка к работе

–удостовериться в том, что устройства, используемые в экспериментах, отключены от сети электропитания;

–собрать электрическую схему установки согласно рис. 7 и убедиться в правильности выполнения всех соединений;

–гнезда защитного заземления всех задействованных в эксперименте блоков соединить с гнездом «PE» блока 201.4;

–переключатели режима работы источника питания на блоке 206.1

ивозбудителя на блоке 209 установить в положение «РУЧН»;

–регулировочные рукоятки на блоках 206, 209 и активной нагрузки на блоке 306.1 повернуть против часовой стрелки до упора;

–переключатели режимов на блоках 301.1 установить в положение «РУЧН»;

–включить источник питания (блок 201.4);

–включить установку в работу, подав напряжение питания на ее блоки (включить выключатели «СЕТЬ» на блоках);

–посредством переключателей, расположенных на блоке 347.3, установить номинальные напряжения трансформаторов следующих значений: первичные – 220 В, вторичные – 230 В;

–положением движка реостатов на блоке 307 установить сопротивление фаз цепи ротора СД равным 8 Ом;

–нажать кнопку «ВКЛ» на трехполюсном выключателе 2 (блок 301.1);

–нажать кнопку ВКЛ» на блоке возбудителя 209.

–вращая регулировочную рукоятку возбудителя машины переменного тока (блок 209), установить напряжение на его выходе равным 40 В;

–нажать кнопку «ВКЛ» на трехполюсном выключателе 1 (блок 301.1);

–после вхождения двигателя СД в синхронизм нажать кнопку «ОТКЛ» на трехполюсном выключателе 2 (блоке 301.1).

49

4.2. Снятие механической характеристики привода

–нажать кнопку «ВКЛ» источника питания (блок 206.1);

–вращая регулировочную рукоятку источника питания на блоке 206.1, установить напряжение на выходе «ЯКОРЬ» равным 220 В;

–вращая регулировочные рукоятки активной нагрузки на блоке

306.1, менять ток якоря Iя генератора Г и заносить его значения, а также значения напряжения на якоре Uя и соответствующие им значения скорости вращения привода n в табл. 7.1

Таблица 7.1

I я (А)

Uя (В)

n(об/мин)

ω(рад/с)

М (Нм)

–по завершении эксперимента регулировочные рукоятки на блоке 306.1 вернуть в исходные положения;

–нажать кнопку «ОТКЛ» на блоке 206.1;

–остановить двигатель, нажав кнопку «ОТКЛ» на выключателе 1 (блок 301.1);

–нажать кнопку «ОТКЛ» на блоке 209, а все регулировочные рукоятки вернуть в исходные положения;

–рассчитать значения скорости вращения привода по формуле,

рад/с

ω= 260πn

и момента М по эмпирическому выражению, Нм

M= 260πn(U я −65 Iя ) Iя +0,22

–результаты расчетов занести в нижние две строки табл. 7.1, по данным которой построить график механической характеристики электропривода

ω= f (М).

50