ТЕОРIЯ ЕЛЕКТРОПРИВОДA. Методичні вказівки з Електротехніка. Робота № 521098

Перехід до торгівельного партнера Binance

ТЕОРIЯ ЕЛЕКТРОПРИВОДA

Інформація про навчальний заклад

ВУЗ:

Інші

Інститут:

Не вказано

Факультет:

Систем управління

Кафедра:

Не вказано

Інформація про роботу

Рік:

2010

Тип роботи:

Методичні вказівки

Предмет:

Електротехніка

Завантажити

Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ КРЕМЕНЧУЦЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ МИХАЙЛА ОСТРОГРАДСЬКОГО ІНСТИТУТ ЕЛЕКТРОМЕХАНІКИ, ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ ТА СИСТЕМ УПРАВЛІННЯ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ЩОДО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ З НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ «ТЕОРIЯ ЕЛЕКТРОПРИВОДA» (ЧАСТИНА IІ) ДЛЯ СТУДЕНТІВ ДЕННОЇ ТА ЗАОЧНОЇ ФОРМ НАВЧАННЯ ЗА НАПРЯМАМИ: 6.050702 – «ЕЛЕКТРОМЕХАНІКА» (У ТОМУ ЧИСЛІ СКОРОЧЕНИЙ ТЕРМІН НАВЧАННЯ), 6.050701 – «ЕЛЕКТРОТЕХНІКА ТА ЕЛЕКТРОТЕХНОЛОГІЇ» (У ТОМУ ЧИСЛІ СКОРОЧЕНИЙ ТЕРМІН НАВЧАННЯ) (ПЕРЕВИДАННЯ) КРЕМЕНЧУК 2010 Методичні вказівки щодо виконання лабораторних робіт з навчальної дисципліни «Теорiя електропривода» (частина IІ) для студентiв денної та заочної форм навчання за напрямами: 6.050702 – «Електромеханіка» (у тому числі скорочений термін навчання), 6.050701 – «Електротехніка та електротехнології» (у тому числі скорочений термін навчання) (перевидання) Укладачі: старш. викл. Зубова О.І., асист. А.М. Артеменко Рецензент д.т.н., проф. Д.Й. Родькін Кафедра САУЕ Затверджено методичною радою КДУ імені Михайла Остроградського Протокол № ____ від ___________ 20 року Заступник голови методичної ради _____________ к.т.н., доц. С.А. Сергієнко ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1 ДОСЛІДЖЕННЯ РЕГУЛЮВАЛЬНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ І ОДЕРЖАННЯ ХАРАКТЕРИСТИК МАШИННО-ВЕНТИЛЬНОГО КАСКАДУ СТАЛОГО МОМЕНТУ МЕТА РОБОТИ Одержати експериментально швидкісні і за допомогою розрахунку - механічні та енергетичні характеристики машино-вентильного каскаду сталого моменту. 1.1 КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ Фізичні основи роботи каскаду сталого моменту, такі самі, як і каскаду сталої потужності, описуються рівнянням: . (1.1) На відміну від каскаду сталої потужності, додаткова ЕРС вводиться в ротор АД від машини постійного струму, механічно не зв’язаної з валом робочого двигуна (рис. 1.1). Каскад сталого моменту вигідно відрізняється тим, що при однаковій потужності МПС з потужністю АД можна одержати практично будь-яку швидкість обертання, яка лежить у межах від нуля до синхронної. Очевидно, що і потужність приводного двигуна (ПД) МПС повинна бути в цьому випадку однаковою з потужністю АД. У такій схемі момент асинхронної машини (момент каскаду): , таким чином момент АД не залежить від швидкості обертання, тому такі схеми називають каскадами сталого моменту. Рисунок 1.1 Спрощена принципова схема машинно-вентильного каскаду з постійним моментом Момент каскаду , ККД і коефіцієнт потужності визначаються аналогічно каскаду сталої потужності. 1.2 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ЩОДО ВИКОНАННЯ РОБОТИ Перед тим, як характеристики зняти, необхідно узгодити напрямок е.р.с. МПС з напрямком випрямленої напруги АД. Для цього при розірваному калі постійного струму (перемикач П1 розімкнутий) вмикається до мережі статор АД і вольтметром V2 робиться замір напруги на перетворювачу . Потім вмикається до мережі обмотка збудження МПС і встановлюється струм збудження . Замкнувши перемикач П1 і ввімкнувши ПД до мережі, незначно збільшують струм збудження МПС. Якщо збільшення струму збудження МПС супроводжується значним зростанням струму в колі постійного струму напрямок е.р.с. співпадає з напрямком випрямленої напруги ротора . Необхідно вимкнути обмотку збудження та змінити на ній полярність напруги. Ввімкнувши обмотку збудження до мережі й переконавшись у тому, що напрямок зустрічний , збільшенням струму збудження МПС, встановлюємо і вмикаємо до мережі АД автоматичним вимикачем АВ1. Плавно зменшуючи струм збудження до нуля, розганяємо АД до максимальної швидкості. При декількох значеннях струму збудження МПС, навантажуючи АД механічним гальмом, знімаємо швидкісні характеристики. Результати замірів і розрахунків зводимо в таблицю 1.1. Таблиця 1.1 № Експериментальні дані Розрахункові дані п/п , A , A , A , B , A , B , с-1 , Нм … … … … … … … … … … … 1.3 ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ 1. Записати паспортні дані машини, які входять в експериментальну установку. 2. Узгодити напрямок е.р.с. машини постійного струму і випрямленої напруги ротора асинхронного двигуна. 3. Зняти регулювальну характеристику при роботі каскаду на холостому ходу. 4. Для декількох (3...5) значень струму збудження машини постійного струму зняти швидкісні характеристики каскаду 5. Розрахувати значення 1.4 ЗМІСТ ЗВІТУ 1. Титульний аркуш. 2. Назва і мета роботи. 3. Схема лабораторної установки. 4. Таблиця 1.1. 5. Необхідні розрахункові дані. 6. Графіки характеристик і при . 7. Висновки щодо роботи. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ 1. У чому полягає особливість машинно-вентильного каскаду сталого моменту? 2. Порівняйте машинно-вентильний каскад сталого моменту та сталої потужності. 3. Нарисуйте та поясніть схему машинно-вентильного каскаду сталого моменту. 4. У якій послідовності виконується лабораторна робота? 5. Поясніть отримані графіки. ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2 ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГУНА ПОСТІЙНОГО СТРУМУ В СИСТЕМІ КВ – Д МЕТА РОБОТИ Одержати експериментально швидкісні і - за допомогою розрахунку – механічні характеристики, дослідити діапазон регулювання нереверсивного вентильного електроприводу. 2.1 КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ Швидкість двигуна постійного струму при незмінному потоці визначається напругою мережі живлення і струмом навантаження: , (2.1) де - випрямлена напруга; - сумарний, приведений до кола постійного струму, опір випрямляча і двигуна. В системі КВ-Д (рис. 2.1) напруга регулюється в необхідних межах за допомогою системи імпульсно-фазового управління тиристорами (СІФУ) і визначається як площа, яка охоплюється кривою анодної напруги за час роботи одного вентиля: , (2.2) де - число умовних фаз випрямляча; - кут регулювання; - фазна напруга. Значення струму якоря двигуна може бути визначене із співвідношення: , (2.3) де - падіння напруги в тиристорі, яке дорівнює ; - ЕРС двигуна. Значення може бути визначене, як , (2.4) де - опір дроселя; - опір розсіяння фази трансформатора , (2.5) - напруга короткого замикання трансформатора живлення; - номінальний фазний струм вторинної обмотки трансформатора. Рисунок 2.1 Схема лабораторного стенду Враховуючи падіння напруги, швидкісна характеристика двигуна має вигляд (рис. 2.2): . (2.6) Тут . Швидкісні характеристики в системі КВ-Д у зоні значних струмів аналогічні характеристикам в системі Г-Д. Відмінність полягає в тому, що в системі КВ-Д жорсткість характеристик трохи нижча внаслідок відносно значного падіння напруги в колі. Рівняння механічної характеристики . (2.7) В галузі малих струмів, при невеликих навантаженнях, швидкісні характеристики нелінійні, спостерігається різкий підйом швидкості. Це викликане тим, що при зменшенні струму навантаження зменшується кількість енергії, що запасається в індуктивності. Кут провідності тиристора стає менше величини , внаслідок чого зростає напруга . У цьому випадку перетворювач працює в галузі переривчастих струмів. При цьому , (2.8) де - кут провідності тиристора. Рисунок 2.2 Штучні характеристики двигуна постійного струму в системі КВ – Д Значення граничного струму залежить від кута регулювання та параметрів схеми: , (2.9) де - частота струму сети; - індуктивність якоря двигуна й дроселя, що згладжує. Потужність на боці постійного струму, Вт: . (2.10) Момент двигуна, Нм: . (2.11) Коефіцієнт потужності перетворювача обумовлюється навантаженням й значенням кута регулювання : , (2.12) де - кут комутації, - коефіцієнт нелінійних викривлень струму. . (2.13) ККД системи , (2.14) де - опір фази трансформатору. Діапазон регулювання швидкості в системі КВ – Д: . (2.15) 2.2 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ЩОДО ВИКОНАННЯ РОБОТИ Зняття характеристик у системі КВ – Д рекомендується починати з моменту опору , а потім поступово збільшувати момент опору до номінального моменту опору . При регулюванні кута керування тиристорного перетворювача напруга на обмотці якоря змінюється, таким чином при регулюванні напруги та при різних моментах опору одержуємо сімейство швидкісних характеристик двигуна Д у системі КВ – Д. Одержання механічних характеристик двигуна при зміні кута керування здійснюється тим самим чином, що й швидкісні. Для зняття швидкісних та механічних характеристик при послаблені потоку двигуна у системі КВ – Д при різних навантаженнях здійснюється за наступною послідовністю: здійснюємо розгін двигуна до максимальної швидкості обертання якоря (що контролюємо за тахогенератором G) при моменті опору , потім здійснюється регулювання напруги живлення обмотки збудження двигуна. При зняти штучних характеристик при регулюванні струму збудження двигуна для різних моментах опору, регулювання напруги обмотки збудження двигуна здійснюється дуже повільно (контроль здійснювати за швидкістю обертання якоря). 2.3 ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ Записати паспортні дані електричних машин, які входять в експериментальну установку, підібрати апаратуру, вимірювальні прибори і реостати. Зняти природну швидкісну характеристику двигуна при (, незмінний кут керування ) для . Побудувати штучні характеристики двигуна при (, ) для кута керування . Зняти штучні характеристики при послаблені поля двигуна () при різних значеннях кута керування . Розрахувати та побудувати механічні характеристики при різний кутах та при послабленні поля двигуна. Увага. При виконанні роботи струми в якірних колах Д і НМ навіть короткочасно не повинні бути більшими (1.5 ... 2) . Дані після кожного досліду та розрахунки заносять у таблицю 2.1. Значення моменту холостого ходу розраховується за формулою , (2.16) де ; , , , , , , - паспортні дані. Момент на валу двигуна визначається з виразу (2.11), а момент ХХ - з (2.16). Таблиця 2.1 Дослідні дані Розрахункові дані , А , рад/c , А , В , ( , Н(м , Н(м … … … … … … … 2.4 ЗМІСТ ЗВІТУ 1. Титульний аркуш. 2. Назва і мета роботи. 3. Схема лабораторної установки. 4. Таблиця 2.1. 5. Графічні побудови характеристик для всіх досліджуваних режимів: , . 6. Висновки щодо роботи. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ Системи перетворення енергії змінного струму в енергію постійного струму. Система керований перетворювач – двигун. Особистості реалізації різних схем перетворювачів енергії. Який має вплив тиристорний перетворювач на характеристики двигуна постійного струму? Як розраховується еквівалентний опір системи КВ – Д? ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №3 ДОСЛІДЖЕННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГУНА ПОСТІЙНОГО СТРУМУ В СИСТЕМІ КВ – Д МЕТА РОБОТИ Одержати експериментально та побудувати енергетичні характеристики нереверсивного вентильного електроприводу (, ). 3.1 КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ Швидкість двигуна постійного струму при незмінному потоці визначається напругою мережі живлення і струмом навантаження: , (3.1) де - випрямлена напруга; - сумарний, приведений до кола постійного струму, опір випрямляча і двигуна. У системі КВ-Д (рис. 3.1) напруга регулюється в необхідних межах за допомогою системи імпульсно-фазового управління тиристорами (СІФУ) і визначається як площа, яка охоплюється кривою анодної напруги за час роботи одного вентиля: , (3.2) де - число умовних фаз випрямляча; - кут регулювання; - фазна напруга. Значення струму якоря двигуна може бути визначене із співвідношення: , (3.3) де - падіння напруги в тиристорі, яке дорівнює ; - ЕРС двигуна. Значення може бути визначене як , (3.4) де - опір дроселя; - опір розсіяння фази трансформатора , (3.5) - напруга короткого замикання трансформатора живлення; - номінальний фазний струм вторинної обмотки трансформатора. Рисунок 3.1 Схема лабораторного стенду Враховуючи падіння напруги, швидкісна характеристика двигуна має вигляд (рис. 3.2): . (3.6) Тут . Швидкісні характеристики в системі КВ-Д в зоні значних струмів аналогічні характеристикам у системі Г-Д. Відмінність полягає в тому, що в системі КВ-Д жорсткість характеристик трохи нижча внаслідок відносно значного падіння напруги в колі. Рівняння механічної характеристики . (3.7) У галузв малих струмів, при невеликих навантаженнях, швидкісні характеристики нелінійні, спостерігається різкий підйом швидкості. Це викликане тим, що при зменшенні струму навантаження зменшується кількість енергії, що запасається в індуктивності. Кут провідності тиристора стає менше величини , внаслідок чого зростає напруга . У цьому випадку перетворювач працює в галузі переривчастих струмів. При цьому , (3.8) де - кут провідності тиристора. Рисунок 3.2 Енергетична характеристика двигуна постійного струму в системі КВ – Д Значення граничного струму залежить від кута регулювання та параметрів схеми: , (3.9) де - частота струму мережі; - індуктивність якоря двигуна й дроселя, що згладжує. Потужність на боці постійного струму, Вт: . (3.10) Момент двигуна, Нм: . (3.11) Коефіцієнт потужності перетворювача обумовлюється навантаженням й значенням кута регулювання : , (3.12) де - кут комутації, - коефіцієнт нелінійних викривлень струму. . (3.13) ККД системи , (3.14) де - опір фази трансформатору. 3.2 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ЩОДО ВИКОНАННЯ РОБОТИ Зняття характеристик у системі КВ – Д рекомендується починати з моменту опору , а потім поступово збільшувати момент опору до номінального моменту опору . При регулюванні кута керування тиристорного перетворювача напруга на обмотці якоря змінюється, таким чином при регулюванні напруги та при різних моментах опору одержуємо сімейство швидкісних характеристик двигуна Д у системі КВ – Д. Одержання механічних характеристик двигуна при зміні кута керування здійснюється тим самим чином, що й швидкісні. Одержання енергетичних характеристик двигуна здійснюється регулюванням навантаження двигуна за допомогою навантажувальної машини. Увага. При виконанні роботи струми в якірних колах Д і НМ навіть короткочасно не повинні бути більшими (1.5 ... 2) . 3.3 ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ Записати паспортні дані електричних машин, які входять в експериментальну установку, підібрати апаратуру, вимірювальні прибори і реостати. Зняти природну та штучні швидкісні та механічні характеристики , двигуна для () для при регулюванні напруги живлення двигуна. Розрахувати та побудувати енергетичні характеристики двигуна постійного струму в системі КВ–Д (, ) для заданого навантаження та кута регулювання . Дані після кожного досліду та розрахунки заносять у таблицю 3.1. Значення моменту холостого ходу розраховується за формулою: , (3.15) де ; , , , , , , - паспортні дані. Момент на валу двигуна визначається з виразу (3.11), а момент ХХ - з (3.15). Таблиця 3.1 Дослідні дані Розрахункові дані , А , рад/c , А , В , ( … … … … … … … ЗМІСТ ЗВІТУ 1. Титульний аркуш. 2. Назва і мета роботи. 3. Схема лабораторної установки. 4. Таблиця 3.1. 5. Необхідні розрахункові дані. 6. Графічні побудови характеристик для всіх досліджуваних режимів: , . 7. Висновки щодо роботи. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ Системи перетворення енергії змінного струму в енергію постійного струму. Система “керований перетворювач – двигун”. Особистості реалізації різних схем перетворювачів енергії. Принцип роботи однофазного тиристорного перетворювача енергії типу БУ 3609. Який має вплив тиристорний перетворювач на характеристики двигуна постійного струму? Як розраховується еквівалентний опір системи КВ – Д? Чим визначається коефіцієнт потужності? Як він впливає на енергетичну характеристику системи “керований перетворювач – двигун”? ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №4 ДОСЛІДЖЕННЯ ХАРАКТЕРИСТИК АСИНХРОННОГО ДВИГУНА З ФАЗОВИМ КЕРУВАННЯМ У КОЛІ СТАТОРА МЕТА РОБОТИ Експериментальне визначення механічних і швидкісних характеристик електроприводу ТРН-АД. 4.1 КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ Дуже часто для приблизних розрахунків, пов'язаних із визначенням напруги, що живить машину при вентильному керуванні, асинхронний двигун зображують у вигляді специфічного трифазного активно-індуктивного навантаження. Такий підхід не цілком відбиває реальну картину процесу, бо не враховує ЕРС взаємоіндукції між різними фазами статора і ротора та впливу ЕРС обертання на характер електромагнітних явищ, проте він значно спрощує дослідження, дозволяє отримати універсальні характеристики, придатні для розрахунку електроприводу, дає можливість легко зробити якісний аналіз вентильних асинхронних електроприводів. Цей метод часто забезпечує достатню для інженерної практики точність, особливо при розрахунку статичних режимів. Отже, асинхронний двигун є специфічним активно-індуктивним навантаженням, фазовий кут якого залежить від ковзання . Заступна схема, а також схема фазового керування для асинхронного двигуна з короткозамкнутим ротором зображені на рис. 4.1. При використанні Т-подібної заступної схеми кут та модуль еквівалентного навантаження, що залежать від ковзання, визначаються з таких виразів: Рисунок 4.1 Заступна схема фази (а) та схема комутації статорних кіл (б) асинхронного двигуна. (4.1) (4.2) де Залежність справедлива, якщо параметри асинхронного двигуна приймаються постійними. При змінному куті відкривання тиристорів змінюється напруга, прикладена до двигуна, і струм, що протікає по його обмотках, а отже, й індуктивні опори через зміну насичення від потоків розсіювання. Це явище виявляє найбільший вплив на величину . Розрахунки доводять, що для інженерних досліджень, які відрізняються достатньою точністю, можна користуватися залежністю , отриманою зі схеми заміщення, і не враховувати зміни величини напруги живлення. На рис. 4.2 наведені універсальні залежності, розраховані для наведеної вище силової схеми: , , , Рисунок 4.2 Залежності , , де - діюче значення першої гармоніки напруги , виражене у відносних одиницях; - діюче значення номінальної фазної напруги статорних кіл; - відносне значення діючого струму фази статора; - діюче значення струму в фазі при живленні номінальною синусоїдальною напругою; - коефіцієнт перевантаження, що оцінює додаткове зростання температури при несинусоїдальному живленні; - діюче значення струму першої гармоніки. Побудова механічних характеристик для різних виконується простим множенням значень моменту двигуна на природній характеристиці для поточного значення на величину , що визначається за обраним з кривих і заздалегідь розрахованим для того самого значення ковзання: , (4.3) де - момент, що розвивається при живленні пониженою напругою. Для відшукання залежності можна скористатися формулою Клосса: (4.4) або спрощеною формулою Клосса (коли активним опором статора припустимо знехтувати): , (4.5) де - критичне ковзання; - критичний момент; - перевантажувальна здатність двигуна; . Опір статора може бути визначеним за допомогою виразу для критичного моменту: , (4.6) звідки , (4.7) де m - кількість фаз; - індуктивний опір короткого замикання; - синхронна швидкість обертання; - кратність пускового току. Опір статора . (4.8) Відомо, що вирази (4.4) та (4.5) дають похибку при високих ковзаннях, що призводить до невідповідності каталожного пускового моменту до пускового моменту, який розраховується за формулою Клосса при . Для того, щоб отримати більш точну механічну характеристику, необхідно в формулу (4.4) замість підставити : , (4.9) де - кратність пускового моменту відносно номінального. У такому випадку одержимо . (4.10) Побудова здійснюється множенням та , визначених для однієї і тієї самої величини . Діюче значення струму на штучній характеристиці: , (4.11) де - діюче значення струму статора при роботі двигуна на природній характеристиці. Для відшукання залежності можна скористатися паспортними та каталожними даними: (4.12) де - номінальний струм і струм холостого ходу статора; - номінальний і критичний моменти; - номінальне і критичне ковзання. Побудова механічної та швидкісної характеристик і їх порівняльний аналіз спільно із залежностями дозволяють визначити раціональний діапазон зміни кута , що забезпечує кращу енергетику процесу. При більших коефіцієнт збільшується, що означає погіршення енергетики режиму через зменшення частки першої гармоніки у спектрі струму. Значення показників, розрахованих за наведеною методикою, повинні відрізнятися від отриманих при використанні точних методів. Істотних розбіжностей у розрахунках слід очікувати при збільшенні швидкості й зменшенні середнього моменту, коли вплив ЕРС обертання найбільш вагомий. Розрахунки свідчать, що для асинхронних двигунів зі збільшеним опором роторних кіл при і похибка у розрахунку середнього моменту точними і близькими методами не перевищує , а для інших показників ця цифра ще нижча. 4.2 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ЩОДО ВИКОНАННЯ РОБОТИ Схема лабораторного стенда приведена на рис. 4.3. Трифазний асинхроний двигун з короткозамкненим ротором одержує живлення від тиристорного перетворювача напруги. Як навантажувальну машину, використовують двигун постійного струму незалежного збудження. Задання режимів роботи навантажувальної машини виконується за допомогою блоку тиристорного перетворювача навантаження, що керується блоком керування на базі мікроконтролера. Два вимірювальних блоки (блок вимірювальних приладів 1 і блок вимірювальних приладів 2) дозволяють зробити вимір необхідних величин на входу перетворювача, навантажувальної машини й асинхроного двигуна відповідно. Для виміру частоти обертання АД на його валу розташовується тахогенератор BR, з якого знімається сигнал 1,33 Uw, пропорційний швидкості обертання спарки електроустановки. Блок вимірювальних датчиків містить у собі набір силових датчиків, установлених у ланцюзі статора АД. Сигнали, що знімаються, з цього блоку надходять у блок комп'ютеризованого вимірювального модуля, де здійснюється перетворення аналогових сигналів у цифрову форму і наступну обробку масиву даних. Також даний блок робить формування керуючих сигналів, що через блок керування керують роботою як ТПН, так і всією установкою в цілому. Зокрема виробляється сигнал синхронізації для стикування початку перехідного процесу з початком циклу вимірів перетворювача, що запускається. Також на схемі показані автоматичні вимикачі QF1 і QF3, через які здійснюється живлення силових ланцюгів електричних машин. Контакти КМ1 використовуються для підключення АД безпосередньо до мережі живлення. Для запуску АД без квазичастотного керування необхідно підготувати схему в наступному порядку. Тумблер SA3 переключаємо в положення “ввімкнено", котушка магнітного пускача КМ1 одержує живлення і замикає свій силовий контакт КМ1, шунтуючи ТПН, загоряється світлова індикація. Збираємо схему вмикання обмоток статора АД у трикутник чи зірку. Для збору схеми в зірку необхідно переключити тумблер SA5 у положення включено, котушка магнітного пускача КМ3 одержить живлення. Розімкнуться нормально замкнуті контакти КМ3.1 і КМ3.2 у ланцюгах живлення котушок КМ2, КМ4, виконуючи блокування від неправильних дій. Замкнуться нормально відкриті контакти КМ3.3 у ланцюзі світлової індикації, і КМ3.4 у ланцюзі проміжного реле РП. Котушка проміжного реле КМ7 одержить живлення і перекине свої контакти в ланцюги ДН (датчиків напруги) для виміру фазної напруги двигуна. Замкнеться силовий контакт КМ3, тим самим зібравши обмотки статора в зірку. Після складання схеми натискаємо пускову кнопку SB2.3. Котушка магнітного пускача КМ6 одержує живлення, розмикає нормально замкнутий блок контакт КМ6.1 у ланцюзі котушки КМ5. Замикає нормально відкритий контакт КМ6.2 шунтуючи кнопку SB2.3, замикає силові контакти КМ6. Двигун запускається. При натисканні стопової кнопки SB2.1 котушка КМ6 втрачає живлення і розмикає силові контакти КМ6, двигун зупиняється. Рисунок 4.3 Схема лабораторного стенда 4.3 ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ 1. Ознайомитися з електричними машинами і приладами, необхідними для проведення роботи, записати паспортні дані машин, що входять в експериментальну установку. 2. Зняти швидкісні характеристики в розімкнутій системі регулювання. 3. Побудувати характеристики M=f(s), I=f(s). 4. Розрахувати і побудувати характеристики M=f(s), I=f(s) за паспортними даними та порівняти їх з експериментальними. 5. Зробити висновки щодо роботи. ЗМІСТ ЗВІТУ 1. Титульний аркуш. 2. Назва і мета роботи. 3. Схема експериментальної установки. 4. Таблиці даних та необхідні розрахункові дані. 4. Графіки і залежності за таблицями. 5. Висновки щодо роботи. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ 1. Перелічити можливі галузі застосування асинхроних електроприводів за системою ТРН-АД. 2. Назвіть особливості побудови й основні режими асинхроних електроприводів при використанні напівпровідникових перетворювачів. 3. Прокоментуйте принцип спрощеного розрахунку сталих режимів системи ТРН-АД. 4. У якій послідовності виконується лабораторна робота? ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №5 ДОСЛІДЖЕННЯ ПЕРЕХІДНИХ ПРОЦЕСІВ В АСИНХРОННОМУ ЕЛЕКТРОПРИВОДІ МЕТА РОБОТИ Вивчення електромагнітних і механічних перехідних процесів в асинхронному електроприводі. 5.1 КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ Асинхронний двигун як у сталих, так і в перехідних процесах працює в межах робочої ділянки його механічної характеристики. Робоча ділянка характеристики з достатнім ступенем точності лінеаризується навіть з урахуванням електромагнітної інерції, тому аналіз перехідних процесів електроприводу з без істотних виключень поширюється не тільки на двигуни з короткозамкнутим, але і з фазним ротором. Конструкція ротора короткозамкнутого двигуна виключає можливість уведення додаткових опорів, тому обмежити абсолютне ковзання в перехідних процесах пуску і гальмування невеликими значеннями можна тільки шляхом плавної зміни частоти струму статора. Застосування індивідуальних джерел живлення з регульованою частотою є одним з найбільш складних і дорогих технічних рішень, тому більшість простих і дешевих асинхронних електроприводів з короткозамкнутими двигунами, що мають саме широке поширення, пускаються включенням у мережу, і нелінійність механічної характеристики цих двигунів проявляється так само, як і в режимах гальмування противключенням чи динамічного гальмування. При цих умовах на характер перехідних процесів впливає електромагнітна інерція двигуна. Вплив нелінійності механічної характеристики й електромагнітної інерції та визначає необхідність особливого розгляду перехідних процесів двигуна. З урахуванням електромагнітної інерції рух асинхронного електроприводу в перехідному процесі пуску включенням у мережу можна описати, скориставшись рівняннями динамічної механічної характеристики в комплексній формі в осях і і рівнянням руху механічної частини у виді (5.1): (5.1) Аналітичне рішення цієї нелінійної системи рівнянь у загальному випадку, досить складне, тому аналіз електромеханічних перехідних процесів з урахуванням електромагнітної інерції варто вести за допомогою ЕОМ. На рис. 5.1 показано перехідні процеси пуску асинхронного короткозамкнутого двигуна при . Зображені криві наочно ілюструють особливості впливу електромагнітних перехідних процесів. Похідна моменту , але має дуже великі значення, тому що час наростання моменту до максимуму менше періоду перемінного струму. Виникнення вільних складових струму приводить до появи піків моменту, що значно перевищують значення за статичною характеристикою. У цьому можна переконатися, порівнюючи наведені на рис. 5.1, б) статичну 1 і динамічну 2 механічні характеристики. Рисунок 5.1 Перехідний процес пуску асинхронного короткозамкнутого двигуна а) і відповідні механічні характеристики б) На практиці для оцінок тривалості перехідних процесів можна обмежитися розглядом одних механічних перехідних режимів. Методика їхнього аналізу буде визначатися характером розглянутого режиму. Для режиму прийому і скидання навантаження, якщо момент двигуна не виходить за межі , можна вважати, що механічна характеристика є лінійною і момент двигуна визначається як , де - жорсткість механічної характеристики. У цьому випадку можна скористатися аналітичними методами аналізу. При , (5.2) де - ковзання сталого режиму; - електромеханічна постійна часу, при , , (5.3) де . Обов'язкове урахування нелінійності механічної характеристики при аналізі перехідних режимів пуску і гальмування. Найбільш загальним і універсальним методом є використання графоаналітичного методу з використанням статичної характеристики двигуна і методу кінцевих різниць. Рисунок 5.2 Статичні характеристики а) і графіки перехідних процесів б) при графоаналітичному розрахунку На ділянці зміни швидкості , при його достатній малості, момент двигуна нелінійно залежний від швидкості й момент навантаження може бути прийнятим рівним середнім значенням і на цих ділянках (рис. 5.2, а). Тоді відповідно до рівняння руху час , за який швидкість зміниться на , визначається за формулою . (5.4) Обчислюючи для кожного з показаних на рис. 5.2, а) ділянок, починаючи з першої, і підсумовуючи при переходу від інтервалу до інтервалу і , будується крива , як показано на рис. 5.2, б). Повний час пуску . При відомій залежності залежність визначається за допомогою статичної механічної характеристики. З погляду одержання загальних висновків істотне значення має аналітичний розгляд перехідних режимів. Для випадку рівняння руху з урахуванням механічної характеристики в уточненій формі одержимо в наступному виді: . (5.5) Вирішуючи відносно й інтегруючи в межах від до , одержимо: , (5.6) де - електромеханічна постійна асинхронного двигуна з нелінійною механічною характеристикою. Отриманий вираз (5.6) дозволяє побудувати криві для будь-якого режиму, за винятком режиму динамічного гальмування. Задаючись значеннями ковзання на початку і в кінці ділянки, можна знайти час, що відповідає прийнятій ділянці. Для режиму пуску , . Якщо проаналізувати криві пуску АД, то видно, що зі збільшенням тривалість пуску зменшується, а потім починає зростати. Таким чином, існує деяке оптимальне значення критичного ковзання при якому тривалість процесу мінімальна. Визначення цієї умови можливо при знаходженні похідної від тривалості процесу по критичному ковзанню і прирівнюванні її до нуля . З урахуванням (5.6) одержуємо: , (5.7) відкіля , . (5.8) Для випадку пуску, якщо , . У випадку рівняння руху приводу має вид: , (5.9) відкіля , (5.10) де ; . Інтегруючи (5.10) у межах від до , остаточно будемо мати: Питання про втрати під час перехідних режимів є важливим питанням, що потребує досліджень. Втрати енергії в роторі в перехідному режимі дорівнюють: . Використовуючи уточнену формулу для моменту двигуна і вираз для приросту часу (5.10), одержимо: (5.11) Інтегруючи, остаточно одержимо: (5.12) У випадку пуску можна прийняти: ; . 5.2 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ЩОДО ВИКОНАННЯ РОБОТИ При виконанні лабораторної роботи (схема лабораторного стенда на рис. 5.3) основними параметрами, візуально можуть бути зареєстровані є пускові струми вимірювані за приладами. Обчислення моменту АД за експериментальними даними прямими методами пов’язано з відомими труднощами. Використання ЕОМ для реєстрації і дослідження перехідних процесів значно розширює можливості дослідження. Рисунок 5.3 Схема лабораторної установки з дослідження перехідних процесів АД Процес запуску АД і реєстрації параметрів здійснюється натисканням кнопки «Пуск». При цьому керування передається ЕОМ, що керує роботою комутаційної апаратури й одночасно робить запис на жорсткий диск струмів і напруг у всіх трьох фазах двигуна. Поточні миттєві дані режиму роботи АД записуються в текстовий файл наступної структури: 1-й стовпець – номер обмірюваного миттєвого значення, 2-4 стовпці – миттєві значення струмів, відповідно, фаз А, В, С, 5-7 стовпці – миттєві значення фазних напруг, відповідно, фаз А, В, С, 8-й стовпець – швидкість АД. При переходу до наступного досліду файл із результатами вимірів варто перенести з жорсткого диска ЕОМ на дискету. Момент опору можна визначити за параметрами роботи машини постійного струму: . 5.3 ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ Вивчити схему лабораторного стенда (рис. 5.3) за дослідженням перехідних процесів АД. Записати паспортні дані машин, перетворювачів, що входять в експериментальну установку, підібрати апаратуру, вимірювальні прилади і реостати. Здійснити запуск АД на холостому ходу при короткозамкнутому роторі. Створити навантаження на валу механічним гальмом і визначити величину . Не змінюючи положення механічного гальма, здійснити 3-4 пуски АД, послідовно збільшуючи додатковий опір ротора. Визначити величину додаткового опору, що забезпечує , і здійснити пуск двигуна. Визначити величину додаткового опору, який забезпечує мінімальний час пуску за критичним ковзанням, і здійснити пуск. Записати за приладами значення пускових струмів і часу розгону АД дослідів пп. 4,6-8. Розрахувати природну

Методичні вказівки Електротехніка

77pazan77

09.03.2013 20:03-

Коментарі

Ви не можете залишити коментар. Для цього, будь ласка, або зареєструйтесь.

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

Маєш корисні навчальні матеріали, які припадають пилом на твоєму комп'ютері? Розрахункові, лабораторні, практичні чи контрольні роботи — завантажуй їх прямо зараз і одразу отримуй бали на свій рахунок! Заархівуй всі файли в один .zip (до 100 МБ) або завантажуй кожен файл окремо. Внесок у спільноту – це легкий спосіб допомогти іншим та отримати додаткові можливості на сайті. Твої старі роботи можуть приносити тобі нові нагороди!

поділитись