Лабораторная работа № 2.12 Определение критического напряжения асинхронного электродвигателя.

Продолжительность работы: 4 часа.

Цель работы: Определение критического напряжения асинхронного электродвигателя

Программа изучения переходного процесса:

1. Ознакомиться с теоретической частью.

2. Ознакомиться с конструкцией стенда.

3. Ознакомится с порядком выполнения работы.

4. Собрать схему лабораторной работы согласно указаниям.

5. Провести необходимые испытания.

6. Составить отчет по проделанной работе.

Краткие теоретические сведения:

В промышленности и сельском хозяйстве основными потребителями электроэнергии являются асинхронные двигатели (60-70%), синхронные двигатели составляют 10%, осветительная нагрузка 20-30%.

В связи с этим, представляет интерес исследование статической устойчивости асинхронных двигателей в нормальном режиме работы энергосистемы при малых возмущениях, т.к. если группа асинхронных двигателей имеет мощность, соизмеримую с мощностью источника питания, то в этом случае их режим работы может оказать существенное влияние на устойчивость энергосистемы в целом.

Снижение напряжения в питающей сети влечет за собой увеличение токов статора и ротора асинхронных двигателей (при неизменной нагрузке на валу двигателя), что обуславливает дальнейшее снижение напряжения и возникновение резкого снижения напряжения в сети, т.е. “лавины напряжения”. При рассмотрении статической механической характеристики, у асинхронного двигателя имеется только одна область устойчивой работы - это область, расположенная на восходящей части характеристики P=f(s). Область между критическим скольжением и скольжением, равным 1, является неустойчивой (рис. 1).

Рис. 1. Характеристика асинхронного двигателя при различных значениях питающего напряжения.

В нормальных условиях двигатель работает на устойчивой части своей характеристики при скольжении меньше критического. Однако при снижении напряжения или увеличении механического вращающего момента двигатель может оказаться в критическом режиме (точки b, b₁ на рис. 1).

При дальнейшем снижении напряжения точка, характеризующая режим, перейдет на спадающую часть характеристики, двигатель будет тормозиться, ток и реактивная мощность будут резко расти, а затем двигатель остановится - “опрокинется” (точки c, c₁,на рис. 1).

Статическая устойчивость асинхронных двигателей.

Под статической устойчивостью электрической машины понимается ее способность возвращаться к установившемуся режиму после малых возмущений. Причинами, вызывающими нарушение статической устойчивости, могут быть: значительное увеличение внешнего сопротивления (отключение части питающих линий) или мощности приводного механизма, а также снижение напряжения в узле нагрузки. Обычно запас по статической устойчивости нагрузки оценивается величиной допустимого снижения напряжения в точке питания. [1]

Значения напряжения на зажимах двигателей и независимой от режима работы двигателей э.д.с. источника питания называются критическими, если они соответствуют пределу статической устойчивости (опрокидывающий момент становится равным нагрузке двигателя). Значения U_КР и E_КР обычно определяются при номинальной частоте.

(1)

(2),

где - номинальный коэффициент мощности двигателя,

К_З – коэффициент загрузки асинхронного двигателя,

Р_Н - номинальная мощность асинхронного двигателя,

,

- внешнее сопротивление двигателя при номинальном скольжении

(3),

Где - кратность максимального момента двигателя,

и - определяются по паспортным данным двигателя. [2]

Нарушение статической устойчивости двигателя можно пояснить, рассматривая механические характеристики приводного механизма (кривая 1 на рис. 2) и двигателя, определенные при различных значениях напряжения. Механические характеристики асинхронного двигателя P=f(s) при номинальном и критическом напряжениях представлены кривыми 2 и 3 на рис. 2.

При напряжении U = U_Н рабочей точкой двигателя является точка А, скольжение при этом равно номинальному. При напряжении U = U_КР наступает критический режим (точка В) и двигатель работает со скольжением, равным критическому. При напряжении U < U_Н происходит нарушение устойчивости при скольжении несколько большем, чем критическое (точка С, кривая 4). Критический режим характеризуется критериями и . [1]

Рис. 2. Механические характеристики асинхронного двигателя и приводного механизма.

Данные для выполнения работы:

Электрическая схема соединений