Федеральное агентство  по образованию ГОУ ВПО

«Уфимский государственный  авиационный технический университет»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Методические указания по выполнению

лабораторной работы

 

 

 

 

«Исследование рабочих характеристик

асинхронного двигателя

с короткозамкнутым ротором»

 

 

 

 

 

 

 

Приложение к стенду ИАД

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уфа


 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

1.   Цель работы

 

3

2.   Приборы и оборудование

 

4

3.   Основные технические данные

 

5

4. Теоретическая часть

 

6

5. Описание лабораторного

стенда 

 

 

22

6. Указания по выполнению

работы

 

 

32

7. Указания по оформлению

отчета

 

48

8. Контрольные вопросы

 

49

9. Список использованной              

литературы

 

50

 

 

 

 

 

 

 

 

                   

 

 

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

 

Изучение рабочих характеристик асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, практическое ознакомление с методами их экспериментального получения.


 

2. ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

    

Лабораторный стенд ИАД в составе электромеханического агрегата, состоящего из асинхронного двигателя (АД) АИР-56А и двигателя постоянного тока (ДПТ) независимого возбуждения МБП-3Ш-Н, приборного блока и счетчика активной и реактивной энергии переменного тока СЭТ – 4ТМ.02.2.


 

3.   ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

  двигателей

 
Двигатель АИР-56А2У3
Номинальная мощность

0,18 кВт

Напряжения питания   */Δ

380/220 В

Номинальный ток   */Δ

0,52/0,89 А

Номинальная угловая скорость,          об/мин/рад/с

2730/286

Cos φ

0,78

к.п.д.

    68%                          

Масса, кг

3,8

Режим работы

S1 (длительный)

Двигатель МБП-3Ш-Н

Номинальная мощность

180 Вт

Напряжение питания

24 В

Номинальный момент на валу

0,3 Н.м

Номинальный ток якоря

15 А

Номинальная угловая скорость

 вращения, об/мин/ рад/c

 

6300 / 660

 


 

4. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

 

АД широко применяются в промышленности благодаря простоте их конструкции, надежности в эксплуатации и сравнительно низкой стоимости. Если нет  необходимости в бесступенчатом регулировании их скорости, то для питания АД не требуются преобразовательные установки, так как АД получают энергию непосредственно от сетей переменного тока промышленной частоты.

АД делятся на два основных типа: двигатели с короткозамкнутым ротором и двигатели с фазным ротором.

Наибольшее распространение во всех областях техники имеет дешевый в производстве и надежный в эксплуатации двигатель с короткозамкнутым ротором, который и исследуется в данной работе.

 

 

             4.1. Основные уравнения АД

На рис. 4.1 представлена Т-образная схема замещения АД. Магнитная связь обмоток статора и ротора на схеме замещения заменена электрической связью цепей статора и ротора.

Уравнения напряжений обмотки статора, напряжений обмотки ротора и токов считаются основными уравнениями АД и имеют вид:

}

 
 


                                                      (4.1)

 

Рис. 4.1. Т-образная схема замещения АД.

 

 – действующее значение фазного напряжения  на обмотке статора (далее – напряжение сети) ;

  – ЭДС статора;

– приведенная ЭДС рoтора;

 - фазные токи, соответственно, в статоре, приведенный в роторе и холостого хода в статоре;

 - соответственно, активные сопротивления обмотки статора, приведенное ротора и сопротивление, учитывающее потери в магнитопроводе;

 - соответственно, индуктивные сопротивления, рассеянные в статоре, приведенное в роторе и  индуктивное  сопротивление намагничивания;

– скольжение.

                                                                                                (4.2)

 

где  - угловая скорость поля статора (синхронная угловая скорость);

  - частота питающей сети;

  -число пар полюсов поля статора;

  -угловая скорость ротора.

Активное сопротивление  можно рассматривать как внешнее сопротивление, включенное в обмотку неподвижного ротора. В этом случае АД аналогичен трансформатору, работающему на активную нагрузку. Значение сопротивления  определяется скольжением, а, следовательно, механической нагрузкой на валу двигателя. Так, если нагрузочный момент на валу двигателя , то . При этом , что соответствует работе АД в режиме холостого хода. При , что соответствует режиму короткого замыкания АД.

Более удобной для практического применения является Г-образная схема замещения (рис. 4.2), у которой намагничивающий контур  вынесен на входные зажимы схемы замещения. Такая схема удобна тем, что состоит из двух контуров: намагничивающего с током и рабочего с током .

Расчет параметров рабочего контура Г-образной схемы замещения требует уточнения, что достигается введением в расчетные формулы коэффициента, представляющего собой отношение напряжения сети U1 к ЭДС статора Е1  при идеальном холостом ходе (s=0). Для двигателей мощностью 3 кВт и более =1,05 : 1,02 (чем меньше мощность, тем больше ).

С целью упрощения расчетов часть принимают =1, тогда в соответствии с Г-образной схемой замещения ток в рабочем контуре описывается выражением:

.                                                (4.3)

После упрощения (с учетом ) получим:

.                                                         (4.4)

Рис. 4.2. Г-образная схема замещения АД.

 

4.2. Основные энергетические соотношения,

вращающие моменты и механические

характеристики АД

 

Основные энергетические соотношения

Направление потока активной энергии в АД зависит от режима его работы. В двигательном режиме активная мощность  потребляется из сети и передается на вал, в генераторном – потребляется со стороны вала и отдается в сеть:

,                                                                (4.5)

где  - число фаз обмотки статора, - напряжение, подведенное к обмотке статора, - ток статора, - коэффициент мощности.

Преобразование электрической энергии в механическую в АД, как и других электрических машинах, связано с потерями энергии. Поэтому полезная мощность (мощность на валу) АД  всегда меньше потребляемой из сети  на величину потерь .

Классификация потерь представлена на рис. 4.3.

Сумма всех потерь АД

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рис. 4.3. Классификация потерь АД.

 

 

Магнитные потери

Магнитные потери  связаны с потерями на гистерезис и на вихревые токи в сердечниках статора и ротора при их перемагничивании. Частота перемагничивания сердечника статора равна частоте тока в сети , а частота перемагничивания сердечника ротора . При =50 Гц и скольжениях, соответствующих рабочему режиму работы АД, 0,01…0,08 =0,5…2 Гц. Поэтому магнитные потери в сердечнике ротора пренебрежимо малы.

Таким образом, при  можно принять, что .

 

Механические потери

Механические потери  – это потери на трение в подшипниках и вентиляцию. Величина этих потерь пропорциональна квадрату частоты вращения ротора.

 

Электрические потери

Электрические потери в обмотках статора и ротора:

 ,                                                                            (4.6)

.                                                 (4.7)

Здесь – число фаз обмотки статора,  и  - активные сопротивления обмоток фаз статора и ротора, пересчитанные на рабочую температуру :

; ,                         (4.8)

где,   сопротивления обмоток соответственно статора и ротора при температуре . (Относительно второго равенства в (4.7) напомним, что приведение параметров обмотки ротора к обмотке статора и заключается в том, чтобы обмотку ротора с числом фаз  заменить обмоткой с числом фаз ).

 

Добавочные потери

Добавочные потери  включают в себя все виды трудно учитываемых потерь, вызванных действием высших гармоник магнитодвижущей силы, пульсацией магнитной индукции в зубцах и другими причинами. В соответствии с ГОСТ добавочные потери АД принимают равными 0,5 % от подводимой к двигателю мощности:

                                                                                                                      (4.9)

При расчете добавочных потерь для неноминального режима рекомендуется воспользоваться выражением

,                                                                                     (4.10)

где  - коэффициент нагрузки.

 

Электромагнитная мощность

Электромагнитная мощность  - это электромагнитная мощность АД, передаваемая через воздушный зазор магнитным полем от статора к ротору,

.                                                                              (4.11)

Электромагнитная мощность частично расходуется на электрические потери в роторе , а также на покрытие механических  и добавочных  потерь. Оставшаяся мощность и составляет полезную мощность :

.                                                               (4.12)

Если пренебречь незначительными по величине добавочными потерями и не учитывать механические потери, то электромагнитную мощность можно выразить через мощность  на валу АД как

.                                                                                          (4.13)

С другой стороны электромагнитную мощность при тех же допущениях можно выразить через электромагнитный момент АД , создаваемый в силу взаимодействия тока в обмотке ротора с вращающимся магнитным полем, как

,                                                                                  (4.14)

Мощность  на валу АД

.                                                                                             (4.15)

Отсюда

А, поскольку электромагнитный момент и есть момент на валу АД, т.е. , то

.                                          (4.16)

 

 

 

4.3. Механические и электромеханические характеристики АД

 

4.3.1. Механические характеристики АД

Электромагнитный момент АД пропорционален электромагнитной мощности:

                                                                               (4.17)

Подставляя в (4.17) значение электромагнитной мощности, полученное из (4.16), с учетом (4.7) получаем:

,                                                 (4.18)

т. е. электромагнитный момент АД пропорционален мощности электрических потерь в обмотке ротора.

Подставляя значение тока ротора по выражению (4.4) в (4.18), получим формулу электромагнитного момента АД:

.                                   (4.19)

 

 

В выражении (4.19) единственная переменная величина – скольжение s, которое для различных режимах работы АД может принимать значение в диапазоне от -∞  до +∞. Зависимость  при  и принято называть механической характеристикой АД.

Механическая характеристика АД в координатах  приведена на рис. 4.4.

Рис. 4.4. Механическая характеристика АД в координатах .

 

Механическая характеристика АД в координатах  приведена на рис. 4.5.

Рис. 4.5. Механическая характеристика АД в координатах .

 

Участок 1  (первый квадрант) соответствует двигательному режиму работы АД, участок 2 (второй квадрант) соответствует режиму генераторного АД, участок 3 (четвертый квадрант) соответствует режиму тормозного спуска, участок 3’ (второй квадрант) соответствует режиму торможения противовключением путем изменения порядка чередования фаз.  Механические характеристики АД в режиме динамического торможения приведены ниже  (раздел 4.3.3.3).

 

4.3.2. Электромеханические характеристики АД

Для АД существуют два типа электромеханических характеристик  и , то есть зависимости от скольжения или от угловой скорости ротора токов статора и ротора.

Уравнение для второй характеристики получено выше в виде (4.3).

Первая характеристика может быть найдена графоаналитическим методом из векторной диаграммы АД (вывод здесь не приводится).

Примерный вид электромеханических характеристик АД приведен на рис. 4.6.

 

Рис. 4.6. Примерный вид электромеханических характеристик АД

 

4.3.3. Режимы торможения АД

 

4.3.3.1. Генераторное торможение

Генераторное торможение АД имеет место при вращении ротора АД с угловыми скоростями больших синхронной скорости . Это может происходить вследствие вращения ротора АД внешним моментом. При этом механическая энергия внешнего момента возвращается (рекуперирует) в сеть.

Механические характеристики АД в режиме генераторного торможения в координатах    приведены  на рис. 4.4, а в координатах   - на рис. 4.5.

 

 

4.3.3.2. Торможение противовключением

Торможение противовключением имеет место когда поле статора и ротор вращаются в противоположных друг другу направлениях. Данная ситуация  может быть реализована двумя способами:

·        во время вращения ротора АД путем изменения порядка чередования фаз (что достигается коммутацией двух фаз статора АД, как это показано на рис. 4.7: замкнут либо контактор КМ 1, либо – КМ 2)  изменяется направление вращения поля статора;

·        ротор АД под действием момента нагрузки вращается в сторону, противоположную той, в которую он вращался бы без нагрузки (тормозной спуск).

Механические характеристики АД в режиме торможения противовключением путем изменения порядка чередования фаз  и в  режиме тормозного спуска в координатах    приведены  на рис. 4.4, а в координатах  - на рис. 4.5 (участки 3 и 3’). При этом на  рис. 4.4 переключение из двигательного режима работы АД в режим торможения противовключением путем изменения порядка чередования фаз соответствует переходу из точки а в точку б.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рис. 4.7. Схема включения АД в режим торможения противовключением путем изменения порядка чередования фаз.

 

 

4.3.3.3. Динамическое торможение

Данный вид торможения осуществляется путем отключения обмотки статора АД от переменного тока и подключения двух фаз данной обмотки к источнику постоянного тока. Один из вариантов схему включения АД для динамического торможения с независимым возбуждением показан на рис. 4.8.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4.8. Схема включения АД для динамического торможения

с независимым возбуждением

 

При выключенном контакторе КМ 1 и включенном контакторе КМ 2 в обмотке статора протекает постоянный ток , который создает неподвижное магнитное поле. Вследствие вращения ротора это поле будет индуктировать в обмотке ротора э. д. с., частота которой пропорциональна угловой скорости вращения ротора . Эта э. д. с., в свою очередь, вызовет появление тока в короткозамкнутой обмотке ротора. Взаимодействие тока ротора с неподвижным магнитным полем статора приводит к возникновению тормозного момента. При этом механическая энергия, поступающая на вал двигателя, преобразуется в электрическую, а последняя рассеивается в виде тепла в сопротивлениях цепи ротора. Механические характеристики АД в режиме динамического торможения с независимым возбуждением  при различных  значениях тормозных токов  в обмотках статора  приведены  на рис. 4.9.

Рис. 4.9. Механическая характеристика АД в режиме динамического торможения с независимым возбуждением

 

В режиме динамического торможения с независимым возбуждением скорость вращения поля статора . Поэтому в первом приближении форма механической характеристики может быть получена  путем смещения части, соответствующей генераторному режиму АД, вниз до уровня синхронной скорости .

 

4.3.4. Анализ механической характеристики АД

Анализ выражения (4.13) показывает, что механическая характеристика АД имеет экстремумы. Приравняв производную , получим:

.                                                         (4.20)

Подставив (4.20) в (4.19) после преобразований получим значения, соответствующих :

.                              (4.21)

Анализ выражения (4.21) показывает, что максимальный момент АД в генераторном режиме (режиме генераторного торможения) (при ) больше, чем в двигательном ().

Из выражения (4.20) следует, что  не зависит от напряжения сети, а максимальные (критические) моменты пропорциональны квадрату этого напряжения. Из последнего замечания следует, что при работе АД при значениях напряжения сети, меньших номинальных, максимальные (критические) моменты АД существенно снижаются.

 

4.3.5. Зависимость момента АД от напряжения сети

Из (4.19) следует, что электромагнитный момент АД пропорционален квадрату напряжения сети. Это в значительной степени отражается на эксплуатационных свойствах АД: даже небольшое снижение напряжения сети вызывает заметное уменьшение вращающегося момента, а, следовательно, максимального момента  и перегрузочную способность двигателя . Так, если напряжение  понизилось на 30 %, т. е. , то максимальный момент АД уменьшится более, чем вдвое: . Если при номинальном напряжении сети для двигателя , то при понижении напряжения на 30 % перегрузочная способность станет , то есть двигатель будет не в состоянии нести даже номинальную нагрузку.

 

4.3.6. Расчет пускового момента АД

В момент пуска АД . Подставляя  в выражение (4.19) получаем выражение для расчета пускового  момента:

.                                     (4.22)

Следует отметить, что при скольжениях, близких к единице, параметры схемы замещения АД заметно меняют свои значения. Это объясняется в основном усилением насыщения зубцовых слоев статора и ротора, что ведет к уменьшению индуктивных сопротивлений рассеяния  и , и эффектом вытеснения тока в стержня ротора, что ведет к увеличению активного сопротивления обмотки ротора. Поэтому параметры схемы замещения АД, используемые при расчете электромагнитного момента по формулам (4.19) не могут быть использованы при расчете пускового момента по формуле (4.22).

Из формулы (4.22) следует, что при работе АД при значениях напряжения сети, меньших номинальных, пусковой момент существенно снижается.

 

4.3.7. Статическая устойчивость работы АД. Перегрузочная способность АД

Следует отметить, что устойчивая работа АД возможна при скольжениях, меньших критического (), т. е. на рабочем участке механической характеристики.  Это объясняется тем, что именно на этом участке механической характеристики изменение нагрузки на валу двигателя сопровождается соответствующим изменением электромагнитного момента АД. Пусть двигатель работает на номинальном режиме со значениями электромагнитного момента и скольжения   и , т. е. , где – момент холостого хода, - нагрузочный момент. Если нагрузочный момент увеличится до значения , то , из-за чего частота вращения ротора АД несколько упадет (скольжение возрастет до , оставаясь при этом меньше ). На рабочем участке механической характеристики с уменьшением частоты вращения ротора АД (увеличением скольжения) электромагнитный момент АД увеличивается. Он увеличится до значения , при котором будет выполняться равенство , после чего режим работы двигателя вновь станет установившимся.

Если же при работе двигателя на номинальном режиме нагрузочный момент возрастет до значения , такого, что снижение частоты вращения ротора АД произойдет ниже частоты, соответствующей критическому скольжению (точнее  до ), то электромагнитный момент АД упадет. Это приведет к еще большему снижению частоты вращения (возрастанию скольжения) и, в конце концов, двигатель остановится, (что соответствует ).

Поэтому, чтобы при случайных кратковременных перегрузках и падениях напряжения сети не происходили остановки, АД должен обладать перегрузочной способностью :

.                                                                                      (4.23)

Для АД общего назначения  =1,7…2,5.

Пусковой момент  двигателя характеризует его пусковые свойства: чем  больше (и меньше пусковой ток), тем лучше пусковые свойства.

 

4.3.8. Приближенный расчет механической характеристики АД

Применение формулы (4.19) для расчета механических характеристик асинхронных двигателей не всегда возможно, так как параметры схемы замещения АД обычно не приводятся в каталогах и справочниках, поэтому для практических расчетов обычно пользуются упрощенной формулой. Ее получение основано на допущении того, что активное сопротивление обмотки статора АД =0 (это справедливо для крупных двигателей). При этом

.                                                              (4.24)

Критическое скольжение определяют по формуле

.                                                          (4.25)

Расчет механической характеристики намного упрощается, если его вести в относительных единицах:

.                                                          (4.26)

Ошибка при использовании формул (4.24), (4.25) вместо формулы (4.19) при расчете рабочего участка механической характеристики () не превышает 5-7 %. При ошибка расчета может достигать 15-17 %.

 

 

 

4.4 Рабочие характеристики АД

 

Рабочие характеристики АД представляют собой графически выраженные зависимости частоты вращения ротора , полезного момента (момента на валу) , коэффициента мощности , к.п.д. , и тока статора  от полезной мощности  при  и .

 

4.4.1. Зависимость

Частота вращения ротора АД из (4.2) определяется как

.                                                                              (4.27)

Скольжение из (4.16) определяется как

.                                                                                           (4.28)

                                                                      (4.29)

С увеличением нагрузки на валу скольжение увеличивается и, следовательно, график  имеет криволинейный вид.

 

4.4.2. Зависимость

Зависимость момента на валу двигателя от мощности на валу двигателя определяется выражением

.                                                                                                    (4.30)

В АД с увеличением нагрузки на валу частота вращения ротора  несколько уменьшается. Поэтому полезный момент на валу  растет быстрее нагрузки и, следовательно, график  имеет криволинейный вид.

 

4.4.3. Зависимость

В связи с тем, что ток статора  имеет реактивную (индуктивную) составляющую, необходимую для создания магнитного поля статора, коэффициент мощности АД меньше единицы.

Наименьшее значение коэффициента мощности соответствует режиму холостого хода. Объясняется это тем, что ток холостого хода при любой нагрузке остается практически неизменным. Поэтому при малых нагрузках двигателя ток статора невелик и в значительной части является реактивным. В результате сдвиг по фазе тока статора получается значительным, лишь немного меньше 900. При увеличении нагрузки на растет активная составляющая тока, и коэффициент мощности достигает своего максимального значения при нагрузке, близкой к номинальной.  Дальнейшее увеличение нагрузки сопровождается уменьшением , что объясняется увеличением индуктивного сопротивления ротора () за счет увеличения скольжения, а, следовательно, и частоты тока в роторе.

 

4.4.4. Зависимость

К. п. д. АД определяется как отношение полезной мощности к активной мощности, потребляемой из сети.

Активная мощность, потребляемая из сети трехфазным АД, на основании Г-образной схемы замещения (рис. 4.2.)  равна

.                                                                              (4.31)

С учетом (4.18) 

.                                                           (4.32)

 

Тогда

,                                                                                        (4.33)

 

где .

            Примерный вид рабочих характеристик АД приведен на рис. 4.10.

 

Рис. 4.10. Примерный вид рабочих характеристик АД.


 

5. Описание лабораторного стенда

 

Лабораторный стенд состоит из приборного блока и  электромеханического агрегата, соединенного кабелями с приборным блоком и располагаемого на столе рядом с приборным блоком. (Стол в комплект поставки не входит).  Предусмотрен вариант поставки лабораторного стенда в  комплекте с  ПЭВМ. Настоящая редакция методических указаний ориентирована на комплект поставки без ПЭВМ.

 

5.1. Приборный блок

Внешний вид приборного блока представлен на рис. 5.1.

 

Рис. 5.1. Внешний вид приборного блока.

На левой боковой стенке приборного блока расположены сетевой разъем 1 и  автомат защиты 2. К сетевому разъему 1 подключатся кабель, подводящий к стенду, сетевое напряжение 380 В. Автомат защиты 2  служит для подключения стенда к источнику сетевого питания и автоматического выключения при превышении потребляемым из сети током допустимого значения из-за коротких замыканий и других причин.

Лицевая панель стенда конструктивно разделена на две части: левую (рис. 5.2.) и правую (рис. 5.3.).

На  лицевой панели расположены органы управления стендом, индикаторы, измерительные приборы, разъемы для подключения к приборному блоку внешних устройств и изображение электрической схемы установки. 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5.2. Левая лицевая панель приборного блока.

 

Перевод основных надписей на передней панели приведен в табл. 5.1:

Таблица 5.1

Надпись

Русский перевод

AC METER

Измеритель параметров переменного тока

AC MOTOR

Двигатель переменного тока (асинхронный двигатель)

AC MOTOR STUDY

Изучение двигателя переменного тока (асинхронного двигателя)

ARMATURE CURRENT

ТОК  ЯКОРЯ

ARMATURE VOLTAGE

НАПРЯЖЕНИЕ ЯКОРЯ

 

Продолжение табл. 5.1.

 

CMPT

Компьютер (сокр.)

CURRENT BRAKING

ТОК ТОРМОЖЕНИЯ

CURRENT SOURSE

 

EXCITING CURRENT

Ток возбуждения

HAND CONTROL

Ручное управление

ON

Включено

OFF

Выключено

PHOTOELECTRIC  TRANSDUSER

Фотоэлектрический преобразователь

POWER

Сеть

separately excited MOTOR

Двигатель независимого возбуждения

SPEED rad/s

Скорость рад/с

START

Пуск

STOP

Стоп

SUPPLY VOLTAGE

Напряжение питания

TAHOMETER

Тахометр

 

Рис. 5.3. Правая лицевая панель приборного блока.

 

Назначение элементов, расположенных  на передней панели приборного  блока, а также исходное (перед включением стенда) положение органов управления приведено в табл. 5.2.

 

Таблица 5.2

Наименование

элемента

Обозначение на электрической схеме (обозначение на рис. 5.1…5.3)

Исходное положение

Назначение

Разъемы

Разъем сетевой

- (1)

Присоединен

Подключение приборного блока к сети 380 В

Разъем «CMPT»

- (8)

Присоединен (в варианте поставки с компьютером)

Подключение контрольных точек схемы к АЦП для ввода в ПЭВМ

Разъем «PHOTOELECTRIC  TRANSDUSER»

- (9)

Присоединен

Подключение фотоэлектрического преобразователя скорости вращения валов двигателей, установленного на двигательном агрегате, к приборному  блоку

Разъем М1

- (21)

Присоединен

Подключение статора АД

Разъем М2

- (22)

Присоединен

Подключение якоря ДПТ

Элементы защиты

Предохранители плавкие

1 А

 

 

 

 

 

 

 

 

4 А

 

 

F1, F2 (4)

 

 

 

 

 

 

 

 

F4 (4)

 

 

Вставлен

 

 

 

 

 

 

 

 

Вставлен

 

 

Защита цепей схемы управления стендом от превышения потребляемым  током допустимого значения

 

Защита цепи обмотки возбуждения ДПТ от превышения током допустимого значения

Автомат защиты QF1

- (2)

Нижнее

Защита стенда от превышения потребляемым  от сети током допустимого значения

Автомат защиты QF2

QF2 (23)

OFF

Защита цепи якоря ДПТ от превышения допустимого значения

Индикаторы

Лампа индикаторная «POWER»

- (3)

-

Индикация наличия на стенде сетевого напряжения

Индикатор «SPEED r/min»

- (6)

-

Индикация значения скорости вращения валов двигателей

Стрелочные измерительные приборы

Амперметр «CURRENT BRAKING»

PA1 (10)

-

Измерение тока в обмотках статора АД в режиме динамического торможения

Амперметр «ARMATURE CURRENT»

PA3 (12)

-

Измерение тока в цепи якоря ДПТ

Амперметр «EXATING CURRENT»

PA2 (13

-

Измерение тока в обмотке возбуждения ДПТ

Вольтметр «ARMATURE VOLTAGE»

PV1 (11)

-

Измерение напряжения в цепи якоря ДПТ

Цифровые  измерительные приборы

Счетчик активной и реактивной энергии переменного тока СЭТ – 4ТМ.02 «AC METER»

(5)

-

Измерение параметров АД (см. подробнее п. 5.3)

 

 

Переключатели

 

Переключатель S1

S1 (14)

Нейтральное положение

Изменение постоянного тока в обмотках статора АД в режиме динамического торможения: I1 - левое положение, I2 - правое положение; I1 < I2

Переключатель S2

S2 (5)

Положение 1

Изменение напряжения питания обмотки якоря ДПТ  27 В - положение 1, 10 В -  положение 2

Переключатель  S3 СМPT – HAND CONTROL»

S3 (7)

Положение «HAND CONTROL» при работе стенда в режиме ручного управления.

Положение «CMPT» при работе стенда в режиме управления от компьютера.

Переключение режимов работы стенда: управление от компьютера – ручное управление

Переключатель S4

S4 (20)

Безразлично

Изменение направления вращения ДПТ путем изменения направления тока в цепи обмотки возбуждения: верхнее положение – вращение по часовой стрелке – согласно с АД; нижнее положение – вращение против часовой стрелки – встречно с АД

Переключатель S5

S5 (24)

 

Положение « ┴ »

Переключение ДПТ в режим динамического торможения

Переключатель S6 «SUPPLY VOLTAGE»

S6 (19)

Нейтральное положение

Переключение трехфазного напряжения питания статора АД с 380 В на 110 В

Кнопки

Кнопка  START

S7 (17)

-

Пуск АД

Кнопка  STOP

S6 (16)

-

Останов АД

Потенциометры

Потенциометр RP1

RP1 (20)

До упора по часовой стрелке

Регулирование тока в обмотке возбуждения ДПТ

Магазин сопротивлений RP2

RP2 (19)

Положение «9»

Регулирование сопротивления в цепи обмотки якоря ДПТ

 

5.2. Электромеханический агрегат

 

Внешний вид электромеханического агрегата приведен на рис. 5.4.

 

 

Рис. 5.4.  Электромеханический агрегат.

 

Электромеханический агрегат состоит из объединенных в одном конструктиве АД и ДПТ, валы которых жестко соединены. На валах двигателей, кроме того, установлен оптический растровый диск, являющийся первичным преобразователем фотоэлектрического тахометра. АД, ДПТ и оптический растровый диск подключаются кабелями (каждый своим) к  соответствующим разъемам приборного блока.

 

5.3. Счетчик активной и реактивной энергии переменного тока СЭТ – 4ТМ.02

Счетчик активной и реактивной энергии переменного тока СЭТ – 4ТМ.02, установленный на левой лицевой панели приборного блока,  позволяет измерить и отображать на индикаторе:

-активную, реактивную и полную мгновенную мощность как по каждой фазе, так и суммарную по трем фазам с индикацией квадранта, в котором находиться вектор полной мощности;

Ø      фазное напряжение по каждой фазе;

Ø      фазный ток по каждой фазе;

Ø      коэффициент мощности по каждой фазе и суммарный по трем фазам;

Ø      частоту сети;

Ø      текущее время и дату;

Ø      температуру внутри счетчика;

Ø      коэффициент искажения синусоидальности кривой фазного напряжения по каждой фазе сети.

Внешний вид счетчика приведен на рис. 5.5.

Выноска 3 (с границей): 29Выноска 3 (с границей): 27Выноска 3 (с границей): 26 

 

Выноска 3 (с границей): 28 

 


Рис. 5.5.  Внешний вид счетчика активной и реактивной энергии

переменного тока СЭТ – 4ТМ.02

 

Счетчик конструктивно размещен в пластмассовом корпусе, в верхней части которого расположен жидкокристаллический дисплей 26.

В ручном режиме работы, который используется в настоящей лабораторной работе, информация считывается визуально  с табло устройства индикации счетчика.

При включении питания счетчика, а это происходит при пуске асинхронного двигателя, в течение 1,5 с. включаются все элементы индикации, включая все сегменты цифровых индикаторов. После чего счетчик переходит в режим индикации текущих измерений. Счетчик может работать в трех режимах:

Ø      в режиме индикации текущих измерений (в лабораторной работе не используется);

Ø      в режиме индикации основных параметров (в лабораторной работе не используется);

Ø      в режиме индикации вспомогательных  параметров.

Счетчик позволяет управлять  режимами индикации посредством трех кнопок клавиатуры управления. Выбор указанных режимов индикации осуществляется  посредством клавиатуры управления, состоящей из трех кнопок: «РЕЖИМ ИНДИКАЦИИ» (27), «Вид энергии» (28)  или «Номер тарифа» (29).

Различаются два вида нажатия на кнопки клавиатуры управления: короткое – менее 1 с. и длинное – более 1 с.

Из устанавливаемого по умолчанию после включения питания счетчика  режима индикации текущих параметров счетчик переводится в режим индикации вспомогательных параметров путем однократного длинного нажатия на кнопку «Режим индикации» (переключение в новый режим происходит в момент отпускания кнопки).

В режиме индикации вспомогательных параметров кнопки выполняют функции в соответствии с таблицей 5.1:

Таблица 5.1

«Режим индикации»

«Вид Энергии»

Номер тарифа»

Короткое нажатие – выбор следующего режима индикации вспомогательных параметров

Короткое нажатие – выбор индицируемой активной мощности: активной, реактивной, полной (по кольцу). (Только в режиме индикации мгновенной мощности)

Короткое нажатие – выбор фазы, по которой индицируется мгновенная мощность, напряжение, ток или коэффициент мощности

Длинное нажатие – возврат к прерванному режиму индикации основных параметров или текущих измерений (в лабораторной работе не используется)

Длинное нажатие – (в режиме индикации текущего времени) – коррекция секунд внутренних часов счетчика (в лабораторной работе не используется)

Длинное нажатие – возврат в режим индикации текущих измерений (в лабораторной работе не используется)

Перебор (по кольцу) индикации вспомогательных параметров осуществляется в последовательности, соответствующей таблице 5.2:


Таблица 5.2

Кнопка

«Режим индикации»

Номер такта кнопки

«Вид энергии»

Номер такта кнопки «Номер тарифа»

номер такта

Индицируемый параметр

1

2

3

1

2

3

4

1

Мгновенная мощность

активная,

Вт,

реактивная,

ВАр

полная,

ВА

фаза  А

фаза   В

фаза  С

сум-

марно по всем фазам

2

Средние значения напряжений, В

 

 

 

фаза  А

фаза   В

фаза  С

 

3

Средние значения токов, А

 

 

 

фаза  А

фаза   В

фаза  С

 

4

Коэффициент мощности,

cos φ1

 

 

 

фаза  А

фаза   В

фаза  С

сум-

марно по всем фазам

5

Частота сети, Гц

 

 

 

 

 

 

 

6

Текущее время и дата

 

 

 

 

 

 

 

7

Температура внутри счетчика, С

 

 

 

 

 

 

 

8

Коэффициент искажения синусоидальности кривых фазных напряжений

 

 

 

фаза  А

фаза   В

фаза  С

 

 

При индикации коэффициента искажения синусоидальности кривой фазного напряжения в двух старших разрядах основного табло индицируются символы «Fu».


 

           6. УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ

           РАБОТЫ

 

            6.1. Указания мер безопасности

!
 


Не допускается работа обучающихся со стендом при снятых панелях корпуса стенда.

 

 

6.2. Проверка работоспособности стенда

 

6.2.1. Проверка наличия напряжений питания на стенде:

·       установить органы управления, расположенные на лицевой панели приборного блока в соответствии с указаниями, приведенными в табл. 5.2;

·       включить автомат QF1 на левой боковине приборного блока, при этом должен загореться индикатор «POWER».

6.2.2. Проверка АД:

·       переключатель  S6 установить в положение “~380 V ”;

·       запустить АД нажатием кнопки «START». При этом показания дисплея тахометра должны соответствовать 311…313 рад/с;

·       выключить АД нажатием кнопки “STOP”;

·       переключатель S6 установить в положение «~110 V» и вновь запустить АД. При этом показания дисплея тахометра должны быть положительными и находиться в диапазоне 250…300 рад/с;

·       выключить АД;

·       установить переключатель S6 в нейтральное положение;

·       переключая переключатель S1  поочередно в правое и левое положения, проверить наличие тормозного тока в статоре АД. При этом показания амперметра «CURRENT BRAKING» должны быть соответственно 0,5±0,1 А и 0,6±0,1  А;

·       установить переключатель S1  в нейтральное положение.

6.2.3. Проверка ДПТ:

·       установить переключатель S4 в нижнее положение (вращение  ДПТ против часовой стрелки);

·       проверить, что переключатель S3 находится в положении «HAND CONTROL»;

·       вращением потенциометра RP1 проверить возможность регулирования тока возбуждения ДПТ, который измеряется амперметром «EXCITING CURRENT», в пределах 0,4…1,8 А, направление тока на амперметре «EXCITING CURRENT» должно быть отрицательным (стрелка амперметра отклоняется влево);

·       установить переключатель S4 в верхнее положение (вращение  ДПТ по часовой стрелке), направление тока на амперметре «EXCITING CURRENT» должно измениться на положительное (стрелка амперметра отклоняется вправо);

·       установить вращением потенциометра RP1 ток возбуждения ДПТ 1,8 А;

·       установить потенциометр RP2 в положение «10» для осуществления реостатного пуска;

·        включить автомат QF2, переведя его в положение «ON», переключатель S2 установить в положение 1, а переключатель S5 в положение «Uп». При этом установившаяся угловая  скорость и ток якоря ДПТ должны находиться в диапазонах соответственно 350…400 рад/с и 3…5 А;

·       вывести RP2 в положение «6», при этом  установившаяся угловая  скорость и ток якоря ДПТ должны находиться в диапазонах соответственно 450…550 рад/с и 3…5 А;

·       установить переключатель S2 в положение «2» и вывести RP2 в положение «0», при этом скорость ДПТ должна уменьшиться до скорости 200…250 рад/с, а ток якоря составить 2…4 А;

·       потенциометром RP1 уменьшить ток возбуждения ДПТ до 0,5 А, при этом установившаяся угловая  скорость и ток якоря ДПТ должны находиться в диапазонах соответственно  350…400 рад/с и 4…6 А;

·       отключить двигатель, переведя автомат QF2 в положение «OFF», установить переключатель S5 в положение « ┴ ».

6.2.4. Проверка счетчика активной и реактивной энергии переменного тока СЭТ – 4ТМ.02:

·       выключить автомат QF1;

·       не менее чем через 5 с. после выключения включить автомат QF1;

·       переключатель S6 установить в положение «~380 V»;

·       запустить АД нажатием кнопки «START»;

·       при включении питания счетчика в течение 1,5 с. включаются все элементы индикации, включая все сегменты цифровых индикаторов, после чего счетчик переходит в режим индикации текущих измерений;

·       Если не установлен режим индикации вспомогательных параметров, то необходимо осуществить длительное нажатие на кнопку «Режим индикации», после отпускания кнопки счетчик переключится в режим индикации вспомогательных параметров.

·       осуществляя короткие нажатия на кнопки «Вид энергии и «Тариф» наблюдать на дисплее счетчика индикацию различных параметров в соответствии с таблицей 5.2;

·       выключить АД нажатием кнопки «STOP»;

·       установить переключатель S6 в нейтральное положение.

 

             6.3. Экспериментальное определение зависимости коэффициента сE= kФ от тока возбуждения Iв.

 

В данном стенде в качестве регулирования нагрузочного момента на валу исследуемого АД используется ДПТ с независимым возбуждением.

Крутящий момент на валу АД (), определяется из выражения:

,                                                        (6.1)

где:  – момент, развиваемый ДПТ;  – момент холостого хода электромеханического агрегата АД – ДПТ; знак «+» соответствует двигательному режиму работы АД, знак «−» - в  тормозных режимах.

 может быть определен по измеренным значениям тока в обмотке якоря ДПТ по формуле:

,                                                   (6.2)

где ,  - ток в обмотке якоря ДПТ,  - поток возбуждения ДПТ,  - ток в обмотке возбуждения ДПТ,  - конструктивный коэффициент ДПТ.

Регулирование нагрузочного момента возможно как путем изменения сопротивления в обмотке якоря ДПТ, так и сопротивления в обмотке возбуждения ДПТ, т. е.  тока возбуждения . При изменении тока возбуждения  изменяется поток возбуждения Ф, а следовательно, и коэффициент пропорциональности . Поэтому для определения момента, развиваемого ДПТ, по формуле (6.2) необходимо снять нелинейную зависимость .

 

Для этого необходимо:

·       при выключенном автомате  QF2 и выведенном  в положение «0» потенциометре RP2 произвести пуск АД по п. 6.1 при напряжение питания  ~380 В;

·       установить переключатель S4 в нижнее положение (вращение  ДПТ против часовой стрелки -  встречно с АД);

·       для значений токов возбуждения , представленных в табл. 6.1, определить э.д.с. и угловую скорость ДПТ, сняв показания вольтметра «ARMATURE VOLTAGE» и тахометра:

·       величину   регулировать потенциометром RP1;

·       отключить АД.

Таблица 6.1

Iв

А

1,8

1,6

1,4

1,2

1,0

0,8

0,6

0,5

рад/с

 

 

 

 

 

 

 

 

Е

B

 

 

 

 

 

 

 

 

B c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заполнить табл. 1, рассчитав коэффициент  пропорциональности  из выражения для углового скорости идеального холостого хода:

,                                                          (6.3)

где Е – э.д.с.  ДПТ,  - скорость идеального холостого хода ДПТ.

Построить график зависимости .

 

6.4. Экспериментальное определение момента

холостого хода в электромеханическом агрегате «АД-ДПТ»

 

Момент холостого хода обусловлен механическими потерями (на трение в щетках, подшипниках и на вентиляцию), магнитными потерями (на гистерезис и вихревые токи) и добавочными потерями. Потери на вентиляцию и магнитные потери зависят от скорости вращения и магнитного потока, а потери на трение можно считать постоянными. Поэтому  определяется на холостом ходу ДПТ (АД отключен) при различных скоростях вращения и токах возбуждения.

Для снятия характеристик   при различных  необходимо:

·       установить переключатель S2 в положение «2»;

·       положение переключателя S4 безразлично;

·       установить ток возбуждения  ДПТ =1,8 А;

·       вывести потенциометр RP2  в положение «10»

·       осуществить пуск ДПТ по п.6.1. Если при положении «10»  потенциометра  RP2 пуска ДПТ не происходит изменять сопротивление потенциометра  RP2 от положения «10» в направлении положения «0» до положения, при котором произойдет пуск ДПТ;

·       ступенчато изменяя добавочное сопротивление в цепи якоря ДПТ  RP2 до положения «0» фиксировать значения тока якоря ДПТ  и соответствующие значения угловой скорости вращения . После достижения положения «0»  потенциометра RP2 перевести его а положение «10», после чего перевести переключатель S2 в положение «1» и повторить измерения значений  и , изменяя положение потенциометра RP2 в направлении положения «0».  Количество точек измерения ограничить значениями угловой скорости вращения: при =1,8 А <700 рад/с., при прочих значениях  <450 рад/с. Показания приборов занести в таблицы, подобные табл. 6.2 (число столбцов в таблице должно соответствовать количеству точек измерений).

 

Примечания:

1.      Поскольку валы АД и ДПТ в электромеханическом агрегате жестко соединены между собой, то угловые скорости вращения валов АД  и ДПТ  всегда равны и для краткости здесь и далее  могут быть обозначены .

2.      Показания приборов снимать при установившемся значении показания тахометра;

 

·       значение коэффициента пропорциональности  определить из графика зависимости , построенного в результате выполнения п. 6.2;

Таблица 6.2

=____ А;

=_______   В с   

Положение RP2

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Положение S1

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рад/с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

·       момент холостого хода определить по формуле ;

·       повторить измерения при =1,6 А, 1,4 А, 1,2 А, 1,0 А, 0,8 А, 0,6А,  0,5 А;

·       построить графики зависимостей  при различных значениях тока возбуждения.

 

                6.5. Экспериментальное получение рабочих характеристик АД

Для снятия зависимости  рабочих характеристик необходимо:

·       переключатель  S6 установить в положение “~380 V ”;

·       запустить АД нажатием кнопки «START»;

·       Если необходимо, перевести счетчик СЭТ – 4ТМ.02.2 в режим индикации вспомогательных параметров путем однократного длинного нажатия на кнопку «Режим индикации»;

·       установить переключатель S4 в нижнее положение (вращение  ДПТ встречно с АД);

·       проверить, что переключатель S3 находится в положении «HAND CONTROL»;

·       установить ток возбуждения ДПТ =0,5 А;

·       установить RP2 в положение «10»;

·       зафиксировать значение угловой скорости вращения   и соответствующие ей значения тока якоря ДПТ , суммарного по трем фазам коэффициента мощности АД , токов статора по каждой фазе , , , мгновенного значения активной мощности, потребляемой АД из сети, (суммарно по всем фазам) . Значения ,  , ,  и  фиксировать по показаниям счетчика, выводя на индикацию соответствующий параметр путем последовательных коротких нажатий на кнопку «Вид Энергии» в соответствии с табл. 5.2;

·       запустить ДПТ, для чего установить переключатель S2 установить в положение 2, переключатель S5 в  положение «+Uп», включить автомат QF2, переведя его в положение «ON»;

·       изменяя потенциометром RP1  ток возбуждения ДПТ  и добавочное сопротивление в цепи якоря ДПТ RP2  в направлении положения «0»,  добиваться уменьшения значения угловой скорости вращения  и фиксировать соответствующие значения тока якоря ДПТ , ,  , , ,  (угловая скорость вращения  на жестком участке механической характеристики АД изменяется незначительно, поэтому после снятия 3 – 4-х начальных точек рекомендуется установить переключатель S1 в  положение «1»). Снижение значения добавочного сопротивления RP2 прекратить при достижении током якоря  значения 20 А (при >20 А может сработать защита от превышения током якоря допустимого значения). Показания приборов занести в форму табл. 6.3 (число столбцов в таблице должно соответствовать количеству точек измерений);

·       отключить двигатель, переведя автомат QF2 в положение «OFF»;

·       выключить АД нажатием кнопки “STOP”;

·       заполнить табл. 6.3, рассчитав значения  по формуле , где ,  определить по экспериментальным данным, полученным в результате выполнения п. 6.3 для  соответствующих значений токов возбуждения  ДПТ, а  определить по экспериментальным данным, полученным в результате выполнения п. 6.4. для соответствующих значений   и , к. п. д.  АД   рассчитывать по формуле , ток в обмотках статора рассчитывать по формуле ;

Таблица 6.3

В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Положение RP2

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рад/с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для оценки влияния пониженного напряжения сети АД на    и  необходимо повторить измерения установив переключатель S6  в положение  «~110 V «.  Для снятия рабочих характеристик достаточно ограничиться снятием рабочего участка механической характеристики.

После завершения измерений построить графики зависимостей , , , ,  при различных значениях .

             6.6. Экспериментальное получение механических характеристик АД

 

В лабораторной работе механические характеристики АД (за исключением механических характеристик в режиме динамического торможения) исследуются при двух напряжениях питания: = 380 В  и  = 110 В.

 

6.6.1. Экспериментальное получение механических характеристик АД при  = 380 В.

При  = 380 В на стенде ИАД  возможно получение механических характеристик лишь на некоторой части механической характеристики, соответствующей двигательному режиму и  режиму генераторного торможения  (в двигательном режиме это рабочий участок механической характеристики). Это обусловлено тем, что на других участках ток статора значительно превосходит номинальный и возможен выход из строя АД ввиду перегрева. Кроме того, получение механических характеристик  АД на других участках (в том числе в режиме тормозного спуска) требует создания значительных моментов ДПТ, что сопровождается формированием больших значения токов якоря ДПТ  и может вывести обмотку якоря ДПТ из строя.

Механическая характеристика АД в двигательном режиме при  = 380 В может быть построена по данным табл. 6.3, которая была сформирована при выполнения п. 6.3.

Для получения механической характеристики АД в режиме генераторного торможения необходимо выполнить следующее:

·       переключатель S6 установить в положение “~380 V ”;

·       запустить АД нажатием кнопки «START»;

·       установить переключатель S4 в верхнее положение (вращение  ДПТ согласно с АД);

·       проверить, что переключатель S3 находится в положении «HAND CONTROL»;

·       установить ток возбуждения ДПТ =0,5 А;

·       установить RP2 в положение «10»;

·       зафиксировать значение угловой скорости вращения   и соответствующие ей значение тока якоря ДПТ,  а также фазных токов  обмоток статора , ,  (эта точка еще соответствует двигательному режиму АД);

·       запустить ДПТ, для чего установить переключатель S2 установить в положение 2, переключатель S5 в  положение «+Uп», включить автомат QF2, переведя его в положение «ON»;

·       изменяя потенциометром RP1  ток возбуждения ДПТ  и добавочное сопротивление в цепи якоря ДПТ RP2  в направлении положения «0» добиваться увеличения значения угловой скорости вращения  и фиксировать соответствующие значения токов , , , .  Снижение значения добавочного сопротивления RP2 прекратить при достижении током якоря  значения 20 А (при >20 А может сработать защита от превышения током якоря допустимого значения). Показания приборов занести в форму табл. 6.4 (число столбцов в таблице должно соответствовать количеству точек измерений);

Примечания:

1.      Угловая скорость вращения  на жестком участке механической характеристики АД изменяется незначительно;

2.      Для увеличения угловой скорости  вращения  до значений, больших синхронной скорости , рекомендуется производить измерения, установив ток возбуждения ДПТ =1,8 А;

3.      При снятии показаний учитывать направление тока ;

·       отключить двигатель, переведя автомат QF2 в положение «OFF»;

·       выключить АД нажатием кнопки “STOP”;

·                                     Таблица 6.4

В

380

380

380

380

380

380

380

380

380

380

380

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Положение RP2

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рад/с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

·       заполнить табл. 6.4, рассчитав момент на валу АД  по формуле ,  определить по экспериментальным данным, полученным в результате выполнения п. 6.3 для соответствующих значений тока возбуждения ДПТ , а  определить по экспериментальным данным, полученным в результате выполнения п. 6.4. для соответствующих значений  и , ток в обмотках статора рассчитывать по формуле ;                                                             построить графики зависимостей  и .

 

6.6.2. Экспериментальное получение механических характеристик АД при  = 110 В.

На стенде ИАД  возможно получение механических характеристик на всем участке, соответствующем двигательному режиму, а также на  части участков, соответствующих  режиму генераторного торможения  и режиму тормозного спуска.

Для получения механической характеристики АД в режиме генераторного торможения необходимо выполнить следующее:

·       переключатель  S6 установить в положение “~110 V ”;

·       запустить АД нажатием кнопки «START»;

·       установить переключатель S4 в верхнее положение (вращение  ДПТ согласно с АД);

·       проверить, что переключатель S3 находится в положении «HAND CONTROL»;

·       установить ток возбуждения ДПТ =0,5 А;

·       установить RP2 в положение «10»;

·       зафиксировать значение угловой скорости вращения   и соответствующие ей значение тока якоря ДПТ, а также фазных токов обмоток статора , ,  (эта точка еще соответствует двигательному режиму АД);

·       запустить ДПТ, для чего установить переключатель S2 установить в положение 2, переключатель S5 в  положение «+Uп», включить автомат QF2, переведя его в положение «ON»;

·       изменяя потенциометром RP1  ток возбуждения ДПТ  и добавочное сопротивление в цепи якоря ДПТ RP2  в направлении положения «0» добиваться увеличения значения угловой скорости вращения  и фиксировать соответствующие значения токов , , , . Снижение значения добавочного сопротивления RP2 прекратить при достижении током якоря  значения 20 А (при >20 А может сработать защита от превышения током якоря допустимого значения). Показания приборов занести в форму табл. 6.5. (число столбцов в таблице должно соответствовать количеству точек измерений) ;

Примечания:

4.      Угловая скорость вращения  на жестком участке механической характеристики АД изменяется незначительно;

5.      Для увеличения угловой скорости  вращения  до значений, больших синхронной скорости , рекомендуется производить измерения, установив ток возбуждения ДПТ =1,8 А;

6.      При снятии показаний учитывать направление тока ;

·       отключить двигатель, переведя автомат QF2 в положение «OFF»;

·       выключить АД нажатием кнопки “STOP” S6;

·       заполнить табл. 6.5, рассчитав момент на валу АД  по формуле ,  определить по экспериментальным данным, полученным в результате выполнения п. 6.3 для соответствующих значений тока возбуждения ДПТ , а  определить по экспериментальным данным, полученным в результате выполнения п. 6.4. для соответствующих значений  и , ток в обмотках статора рассчитывать по формуле ;

Таблица 6.5

В

110

110

110

110

110

110

110

110

110

110

110

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Положение RP2

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рад/с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для получения на участках механической характеристики АД, соответствующих двигательному режиму и режиму тормозного спуска, необходимо выполнить следующее:

·       переключатель  S6 установить в положение “~110 V ”;

·       запустить АД нажатием кнопки «START»;

·       установить переключатель S4 в нижнее положение (вращение  ДПТ встречно с АД);

·       проверить, что переключатель S3 находится в положении «HAND CONTROL»;

·       установить ток возбуждения ДПТ =0,5 А;

·       установить RP2 в положение «10»;

·       зафиксировать значение угловой скорости вращения   и соответствующие ей значения токов якоря ДПТ ,  а также фазных токов обмоток статора , , ;

·       запустить ДПТ, для чего установить переключатель S2 установить в положение 2, переключатель S5 в  положение «+Uп», включить автомат QF2, переведя его в положение «ON»;

·       изменяя потенциометром RP1  ток возбуждения ДПТ  и добавочное сопротивление в цепи якоря ДПТ RP2  в направлении положения «0» добиваться уменьшения значения угловой скорости вращения  и фиксировать соответствующие значения токов , , , .  Снижение значения добавочного сопротивления RP2 прекратить при достижении током якоря  значения 20 А (при >20 А может сработать защита от превышения током якоря допустимого значения). Показания приборов занести в форму табл. 6.6 (число столбцов в таблице должно соответствовать количеству точек измерений);

Примечания:

1.      Для снятия точек на статически неустойчивом участке механической характеристики АД рекомендуется перевести переключатель S5 в нижнее положение « ┴ », переведя тем самым ДПТ в режим динамического торможения.

2.      При снятии  точек на участке механической характеристики, соответствующем режиму тормозного спуска, рекомендуется перевести переключатель S5 в положение «+Uп».

3.      При снятии  точек на участке механической характеристики, соответствующем режиму тормозного спуска учесть изменение знака угловой скорости вращения АД;

 

·       отключить двигатель, переведя автомат QF2 в положение «OFF»;

·       выключить АД нажатием кнопки “STOP”;

·       заполнить табл. 6.6, рассчитав момент на валу АД для двигательного режима по формуле , а для режима тормозного спуска по формуле ,  определить по экспериментальным данным, полученным в результате выполнения п. 6.3 для соответствующих значений тока возбуждения ДПТ , а  определить по экспериментальным данным, полученным в результате выполнения п. 6.4. для соответствующих значений  и , ток в обмотках статора рассчитывать по формуле ;  

 

                                                                                   Таблица 6.6

В

110

110

110

110

110

110

110

110

110

110

110

А