Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

ЭМС / Metodichka _10.12.12

.pdf
Скачиваний:
120
Добавлен:
27.02.2016
Размер:
1.28 Mб
Скачать

В выпадающем меню этих полей задается схема соединения. В поле Measurement выбрана опция Windind Voltage, при которой измеряются напряжения обмоток.

Рисунок 2.2 – Окно настройки параметров трехфазного трансформатора

Порядок проведения лабораторной работы

Параметры источника питания Three-Phase Source (рисунок 2.1) задаются

всоответствии с параметрами трансформатора.

Вполях окна настройки параметров источника питания задаются:

амплитуда источника (В);

начальная фаза в градусах;

частота (Гц);

сопротивление (Ом);

индуктивность.

Параметры моделирования трехфазного трансформатора аналогичны параметрам моделирования однофазного трансформатора.

11

Для каждого пункта раздела 2.1 проводится моделирование и заполняется отдельная таблица. Например, при моделировании с соединением обмоток по схеме «звезда-звезда» (Y/Y) данные заносятся в таблицу 2.1.

Рисунок 2.3 – Окно настройки параметров источника питания

Таблица 2.1 – Измеренные и рассчитанные значения (Y/Y)

Схема

 

 

 

Измерения

 

 

 

Вычисления

U

I

U1

ϕ1

U

I

U2

ϕ12

Коэффициент

Соедин.

[B]

[A]

[B]

[град]

[B]

[A]

[B]

[град]

трансформации

 

Результаты моделирования получаем в окне блока Powergui. В левой колонке представлены измеряемые переменные, в средней – их действующие значения, в правой – их начальные фазы.

Коэффициент трансформации и разность фаз между входными (U1) и выходными (U2) напряжениями рассчитывается по выражениям:

n =

U1

,ϕ = ϕ1 − ϕ2

(2.1)

 

U 2

 

 

Содержание отчета

1.Номер лабораторной работы и варианта, тема, цель.

2.Схема модели и описание виртуальных блоков.

3.Заполненные таблицы.

4.Векторные диаграммы для каждого пункта работы для первичной и вторичной цепи.

5.Выводы по работе.

12

Контрольные вопросы

1.Особенности конструкции трехфазного трансформатора.

2.Схемы и группы соединения обмоток.

3.Основные параметры трехфазного трансформатора.

13

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ АСИНХРОННОЙ МАШИНЫ С

КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ

Цель работы: исследование трехфазной асинхронной машины с короткозамкнутым ротором.

Содержание работы

1.Снятие механической характеристики машины в двигательном и генераторном режимах.

2.Снятие рабочих характеристик машины в двигательном режиме.

Описание лабораторной установки

Модель виртуальной установки для исследования асинхронной машины показана на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Модель для исследования асинхронной машины Она содержит:

источник переменного трехфазного напряжения (Three-Phase Programmable Voltage Source) из библиотеки SimPowerSystems/Electrical Sources;

исследуемую трехфазную асинхронную машину (SimPowerSystems/ Machines/ Asynhronous Machine SI Units);

блок Step для задания механического момента на валу машины из биб-

лиотеки Simulink /Source;

измеритель трехфазного напряжения и тока (Three-Phase V-I Measurement), активной и реактивной мощности (Active & Reactive Power) из библиотеки SimPowerSystems/ Extra Library/ Measurements;

измеритель тока (SimPowerSystems/ Measurement/ Current Measurement);

14

блок Machines Measurement Demux из библиотеки SimPowerSystems/ Machines;

блок Мих, объединяющий три сигнала в один векторный из главной библиотеки Simulink/ Sygnal Routing;

трехфазный измеритель активной и реактивной мощности 3-Phase Instantaneous Active & Reactive Power из библиотеки SimPowerSystems/ Extra Library/Discrete Measurements;

заземление (Ground) из библиотеки SimPowerSystems/ Extra Library/ Measurements;

блок RMS для вычисления действующего значения величины из биб-

лиотеки SimPowerSystems/ Extra Library/ Measurements;

блок пользователя (SimPowerSystems/ Powergui), который измеряет значения V1 , V2 , I1 , I 2 ;

блоки Display для количественного представления измеренных мощностей (в трех первых окнах блока представлены активные мощности в каждой фазе машины, в трех последних - реактивные мощности), электромагнитного момента, скорости машины и блок Scope для наблюдения тока ротора и статора, а также скорости и момента исследуемой

машины из главной библиотеки Simulink/ Sinks.

В полях окна настройки параметров асинхронной машины последовательно задаются:

тип ротора (Rotor Type), в выпадающем меню этого поля можно задать либо короткозамкнутый, либо фазный ротор;

система отсчета при анализе (Reference frame);

мощность, номинальное действующее линейное напряжение и частота;

параметры схемы замещения статора;

параметры схемы замещения ротора;

параметры ветви намагничивания;

момент инерции, коэффициент вязкого трения, число пар полюсов;

начальные условия для моделирования (скольжения, положение ротора, токи статора и их начальные фазы).

15

Рисунок 2.2 – Окно настройки параметров трехфазной асинхронной машины с короткозамкнутым ротором

Параметры машины частично берутся из паспортных данных (таблица 3.1), а частично рассчитываются по уравнениям (3.1-3.10).

Таблица 3.1. Параметры трехфазных асинхронных машин

Тип

Pн,

n,

η,

cosϕ

Iн, А

k

m

п

m

макс

J, кгм2

 

 

 

об/мин

%

 

 

1

 

 

 

 

 

кВт

 

 

 

 

 

 

 

 

1

RAM71A2

0,37

2820

72

0,81

0,9

5,0

2,7

2,7

4,1×10 -4

2

RAM71B2

0,55

2820

74

0,82

1,3

5,0

2,8

2,8

5,3×10 -4

3

RAM80A2

0,75

2810

76

0,83

1,8

5,2

2,7

2,8

6,9×10 -4

4

RAM80B2

1,1

2800

77

0,86

2,4

5,2

2,8

2,8

8,2×10 -4

5

RAM90S2

1,5

2820

79

0,87

3,2

6,5

2,7

3,0

1,5×10 -3

6

RAM90L2

2,2

2820

82

0,87

4,5

6,5

3,0

3,0

2,1×10 -3

7

RAM71A4

0,25

1440

71

0,70

0,7

5,0

2,5

3,3

1,0×10 -3

8

RAM71B4

0,37

1415

73

0,80

0,9

4,5

2,0

2,4

1,2×10 -3

9

RAM80A4

0,55

1410

74

0,80

1,3

4,5

1,8

2,3

1,4×10 -3

10

RAM80B4

0,75

1410

76

0,78

1,8

5,0

2,2

2,6

1,9×10 -3

11

RAM90S4

1,1

1420

77

0,80

2,6

5,0

2,3

2,6

3,4×10 -3

12

RAM90L4

1,5

1420

79

0,80

3,5

5,5

2,3

2,8

4,2×10 -3

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

Примечание: при моделировании принять номинальные параметры питающей сети равными U: 220/380В ∆/Y, f = 50 Гц.

Скорость вращения магнитного поля (синхронная скорость вращения):

 

об

=

60 × f

 

n1

 

 

 

,

(3.1)

 

 

 

мин

 

p

 

где p – число пар полюсов исследуемой машины. Величина номинального скольжения:

sн = n1 n . (3.2) n1

Номинальная угловая скорость вращения ротора:

 

рад

 

π × n

 

ωн

 

 

=

.

(3.3)

 

 

с

 

30

 

Номинальный, максимальный и пусковой моменты:

M н

(Нм) =

Pн [Вт]

,

 

рад

 

 

(3.4.1)

 

 

ωн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с

 

M макс

= mмакс × M н [Нм],

(3.4.2)

M п

= mп × M н [Нм].

(3.4.3)

Критическое скольжение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sкр = sн × (mмакс

+ mмакс2 -1)

(3.5)

Приведенное активное сопротивление ротора

 

R =

1

×

(Pн

+ Пмех )

.

 

 

 

 

 

r

3

2

×

1 - sн

(3.6)

 

 

 

 

 

Iн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пренебрегая потерями в ферромагнитном сердечнике и добавочными потерями в машине, можно считать, что мощность, выделяемая в активном сопротивлении статорной обмотки, определяется выражением:

П

эл1

» 3 ×U × I

н

× cosϕ × (1 -η) - 3 × I 2

× R × C 2 - П

мех

= 3 × I 2

× R

.

 

 

 

 

н

r

 

 

н

s

 

Отсюда находим величину активного сопротивления статора:

 

 

Rs

=

U × cosϕ × (1 -η )

- C 2 × Rr

-

Пмех

,

 

 

(3.7)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I н

 

 

3 × I н2

 

 

 

где U = U н - фазное номинальное напряжение

3

При определении активных сопротивлений статора и ротора механические потери принимаются равными (0,01÷0,05) от номинальной мощности. При этом меньшие значения соответствуют машинам с большей выходной мощностью. Коэффициент приведения С принимается равным 1,01-1,05 (меньшие значения для машин большей мощности).

17

Приведенная индуктивность рассеяния ротора:

 

Lis = Lir

=

 

 

 

U

 

 

 

 

 

(3.8)

 

4 ×π × f

1

× (1 + C 2 ) × k

× I

н

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

Индуктивность статора:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ls =

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ×π × f1 × I н ×

 

 

 

 

 

-

2

×

2 ×π × f1 × M макс

×

sн

(3.9)

 

 

1 - (cosϕ)2

 

 

 

sкр

 

 

 

 

 

 

3

 

 

p ×U

 

 

 

Индуктивность контура намагничивания:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lm = Ls

Lir

 

 

 

 

 

(3.10)

Вменю окна настройки параметров универсального блока измерения переменных машин поля Machine type задается тип машины. Флажками выбираются переменные для измерения.

Вполях окна настройки параметров трехфазного источника питания за-

даются:

-амплитуда фазного напряжения источника (В);

-начальная фаза в градусах;

-частота (Гц);

-внутреннее сопротивление (Ом) и индуктивность источника (Гн). Напряжение и частота источника должны соответствовать параметрам

асинхронной машины.

Вокне настройки параметров блока измерения активной и реактивной мощности задается только один параметр – частота, которая должна быть равно частоте источника питания.

Вполях окна настройки дисплея указывается формат представления числовых результатов, в поле Decimation (разбивка) задается число шагов вычисления, через которые значения выводятся на дисплей. Установка в поле Sample time значения -1 синхронизирует работу блока с шагом вычислений.

Вполях окна настройки блока Мих, объединяющего два сигнала в один векторный, задаются число входов и внешний вид представления блока.

Порядок проведения лабораторной работы

Параметры асинхронной машины для выполнения работы задаются преподавателем. Заполняется окно настройки параметров моделирования.

Снятие механической характеристики машины в двигательном и генераторном режимах производится на модели (рисунок 3.1) при изменении нагрузочного момента во всем диапазоне (-1,5÷1,5 от номинального). При этом для каждого значения момента нагрузки осуществляется моделирование. При проведении исследований заполняется таблица ω(М ) .

Снятие рабочих характеристик двигателя проводится на модели (рисунок 3.1) при изменении нагрузочного момента в пределах 0÷1,2 от номинального. При этом для каждого значения момента нагрузки осуществляется моделирование.

18

При проведении исследований заполняется таблица 3.2. Таблица 3.2. Измеренные и рассчитанные значения

М

 

 

Измерения

 

 

 

 

Вычисления

 

 

 

 

P1

Q1

 

U1

I1

ω

ϕ

 

cosϕ

P2

 

η

 

s

[Нм]

 

 

 

 

 

 

Вт

ВАр

 

В

А

рад/с

град

 

 

Вт

 

%

 

%

 

 

 

 

 

 

 

 

Вычисления производятся по выражениям:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ϕ = arctg

Q1

, P2

= M ×ω, η =

P2

, s = ω1 − ω

 

(3.12)

 

 

 

 

P1

 

 

 

 

 

 

P1

 

 

 

ω1

 

 

 

По данным таблиц строится механическая характеристика машины и на отдельном графике – рабочие характеристики.

Временные зависимости переменных состояния машины можно наблюдать на экране осциллографа. Здесь видны и переходной процесс при пуске машины, и установившиеся процессы.

Содержание отчета

1.Номер лабораторной работы и варианта, тема, цель.

2.Схема модели и описание виртуальных блоков.

3.Механическая характеристика машины в двигательном и генераторном режимах.

4.Рабочие характеристики машины в двигательном режиме.

5.Выводы по работе.

Контрольные вопросы

1.Особенности конструкции асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

2.Основные характеристики асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

3.Конструкция ротора асинхронного двигателя.

19

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ АСИНХРОННОЙ МАШИНЫ С

ФАЗНЫМ РОТОРОМ

Цель работы: исследование трехфазной асинхронной машины с фазным ротором.

Содержание работы

Снятие механической характеристики машины в двигательном режиме.

Описание лабораторной установки

Модель виртуальной установки для исследования асинхронной машины с фазным ротором показана на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 – Модель для исследования асинхронной машины с ФР Сравнивая модель (рисунок 3.1) с представленной можно убедиться в их

полной аналогии. Разница состоит в том, что в цепь ротора включены одинаковые по величине сопротивления R1=R2=R3(Series RLC Branch) из библиотеки SimPowerSystems/Elements. Отличие окна настройки асинхронной машины с фазным ротором от аналогичной короткозамкнутой состоит в том, что в поле Rotor type введен фазный ротор.

Все остальные блоки и их настройки остались без изменения (см. Лабораторную работу № 3).

Порядок проведения лабораторной работы

Параметры асинхронной машины с фазным ротором аналогичны параметрам асинхронной машины с короткозамкнутым ротором.

Снятие механических характеристик машины в двигательном режиме производится на модели (рисунок 4.1) при изменении нагрузочного момента от 0 до 1,5 номинального и изменении сопротивления в цепи ротора. При этом последовательность выполнения работы следующая:

задается значение сопротивления в роторе;

для каждого значения момента нагрузки осуществляется моделирование.

20

Соседние файлы в папке ЭМС