2.5 Лабораторна робота 5. Дослідження статичних характеристик

асинхронного двигуна з фазним ротором

Ціль роботи – експериментальне отримання швидкісних і механічних характеристик двигуна в руховому та гальмівних режимах, вивчення його властивостей.

Загальні положення. Механічна характеристика асинхронного двигуна з фазним ротором з достатньою точністю описується рівнянням Клосса.

,

де М, М_к – поточний та критичний моменти;

S, S_к – поточне та критичне ковзання.

Ковзання S двигуна за нормальною схемою включення визначається відношенням , де - поточна та синхронна швидкості машини.

Швидкісна характеристика двигуна приблизно описується рівнянням виду

,

де - приведені до обмотки статора струм ротора, активний і індуктивний

(у режимі к. з.) опори роторного кола;

- індуктивний опір кола статора;

- фазна напруга мережі.

Двигун може працювати у руховому режимі, а також у режимах гальмування: генераторному (рекуперативному), противмиканням та динамічному (інколи конденсаторному).

Загальний вигляд швидкісних та механічних характеристик досліджуваної машини зображений на рис. 2.8, де - відповідно струми статора досліджуваної і якоря навантажувальної машин; - додатковий опір у роторному колі ДМ.

Співвідношення між струмами і визначається векторною сумою

,

де - струм намагнічування двигуна.

У режимі ідеального холостого ходу досліджуваної машини ( ) струм ротора , тому величина струму практично співпадає із значенням струму , який у даному випадку є мінімальним ( ).

Зміст роботи:

а) зібрати схему лабораторного стенда (рис. 2.9);

б) зняти експериментальні точки природної швидкісної характеристики 1 (див. рис. 2.8,а) досліджуваної машини в області генераторного і рухового режимів;

в) зняти експериментальні точки штучної (реостатної) швидкісної характеристики 2 (там же) двигуна в області генераторного, рухового режимів та режиму противмикання;

г) зняти експериментальні точки характеристик 3 і 4 (див. рис. 2.8,б) при динамічному гальмуванні досліджуваної машини для випадків (3) і (4);

д) використовуючи одержані результати, розрахувати відповідні опорні точки механічних характеристик 1-4 двигуна (див. рис. 2.8,в);

е) за допомогою експериментальних і опорних точок побудувати графіки швидкісних і механічних характеристик.

Рисунок 2.9 – Принципова схема лабораторного стенда

Методичні вказівки. Перед початком роботи студентам слід ознайомитися зі схемою і з розташуванням електрообладнання стенда, уяснити призначення кожного елемента. Далі необхідно перевірити початковий стан комутаційної та регулюючої апаратури: комутаційні апарати (крім 2ВК і 3ВК) повинні бути вимкненні, ручки ДКН і резистора - установлені в крайні відповідно ліве і праве положення. Перевірити монтаж схеми на набірному полі.

Лабораторну роботу рекомендується виконувати в такому порядку:

а) установити перемички П1 і зняти перемичку П2 на набірному полі;

б) з’єднати перемичкою клеми 1,2 і 3 роторної обмотки досліджуваної машини 44 ( ) ;

в) увімкнути автомат 6А і, натиснувши на кнопку , включити контактор К1^*. Проконтролювати за допомогою таховольтметра TV розгон двигуна;

г) увімкнути навантажувальний пристрій (див. п. 1.3);

д ) змінюючи за допомогою ДКН струм навантажувальної машини 43, зняти 6-7 експериментальних природної швидкісної характеристики 1 (див. рис. 2.8,а), почавши з генераторного режиму (швидкість двигуна не повинна перевищувати 1250 об/хв). В усіх точках зафіксувати показання приладів (при невеликому струмі користуватися амперметром , для чого слід під час вимірів вимкнути автомат 2ВК), А2 і TV, включаючи показання в точці ідеального холостого ходу ( );

е) вимкнути автомат 1ВК і повернути ручку ДКН ліворуч до упору;

ж) вимкнути послідовно автомати 1А, 6А, 4А і 5А;

з) зняти перемичку з клем 1,2,3 і з’єднати нею клеми 1’, 2’, 3’ ( );

і) повторити операції згідно з п. в,г;

к) повторити операції згідно з п. д, навантажуючи досліджувану машину до зупинки і далі – для одержання режиму противмикання (характеристика 2 на рис. 2.8,а);

л) повторити операції згідно з п. е,ж;

м) зняти перемички П1 і поставити перемичку П2;

н) за допомогою автомата 2А підключити обмотку статора досліджуваної машини до мережі постійного струму, зафіксувати показання амперметра А3;

о) увімкнути навантажувальний пристрій (див. п. 1.3);

п) змінюючи за допомогою ДКН швидкість двигуна, зняти 6-7 експериментальних точок реостатної характеристики 4 при динамічному гальмуванні (див. рис. 2.8,б). В усіх точках зафіксувати показання приладів А2 і TV, у тому числі показання при зрушенні з місця ( ) і в критичній точці ( );

р) вимкнути автомат 1ВК і повернути ручку ДКН ліворуч до упору;

с) вимкнути послідовно автомати 2А, 1А, 6А, 4А, 5А;

т) зняти перемичку з клем 1’, 2’, 3’ і з’єднати нею клеми 1, 2, 3 ( );

у) повторити операції згідно з п. н, о, п, зняти експериментальні точки характеристики 3 при динамічному гальмуванні (див. рис. 2.8,б).

Для вимикання лабораторного стенда слід повторити операції згідно з п. р,с.

Після закінчення роботи для контролю правильності одержаних результатів студентам необхідно орієнтовно побудувати швидкісні характеристики двигуна 44 і показати їх викладачеві.

Для розрахунку електромагнітного моменту М досліджуваної машини рекомендується використати усереднену лінійну залежність на рис. 1.4, де і - значення струму холостого ходу навантажувальної машини, вимірені при (див. п. д, к) і (див. п. п, у).

Зміст звіту. У звіті необхідно подати:

• ціль дослідження;

• схему лабораторного стенда;

• технічні дані машин 43 і 44, у тому числі опір якоря навантажувальної машини;

• таблицю з експериментальними і розрахунковими даними (див. табл. 1.2);

• графіки швидкісних і механічних характеристик асинхронного двигуна (див. рис. 2.8 а, б, в), побудованих за допомогою експериментальних та опорних точок;

• стислий аналіз одержаних результатів.

Контрольні запитання:

а) назвіть параметри, від яких залежать критичний момент М_к та критична швидкість асинхронного двигуна у нормальній схемі включення;

б) те ж, але в режимі динамічного гальмування;

в) оцініть показники реостатного регулювання швидкості двигуна з фазним ротором;

г) порівняйте ефективність і економічність динамічного гальмування відносно режиму противмикання;

д) чому при обертанні навантажувальної машини зі швидкістю досліджуваної машини значення струму не залежить від того, увімкнена чи вимкнена досліджувана машина?

Література: [1, с. 74-89]; [2, c. 58-76]; [3, c. 193-199, 201-207, 254-260].