- •2.1 Электропривод с двигателем постоянного тока с независимым возбуждением.
- •2.1.1 Теоретические сведения.
- •2.1.2 Лабораторная работа № 1 «Определение координат и параметров электропривода с двигателем постоянного тока с независимым возбуждением в статическом режиме»
- •2.1.2.1 Определение естественной статической механической характеристики электродвигателя
- •2.1.2.2 Определение статической механической характеристики электродвигателя при изменении сопротивления в цепи якоря
- •2.1.2.3 Определение статической механической характеристики электродвигателя при изменении напряжения в цепи якоря
- •2.1.2.4 Определение статической механической характеристики электродвигателя при изменении тока обмотки возбуждения
- •2.1.2.5 Контрольные вопросы:
- •2.1.3 Лабораторная работа № 2 «Регулирование скорости двигателя постоянного тока с независимым возбуждением»
- •2.1.3.1 Регулирование скорости вращения изменением сопротивления в цепи якоря
- •2.1.3.2 Регулирование скорости вращения двигателя изменением возбуждения
- •2.1.3.3 Регулирование скорости вращения двигателя изменением напряжения якоря
- •2.1.3.4 Контрольные вопросы:
- •2.1.4 Лабораторная работа № 3 «Исследование электропривода с двигателем постоянного тока с независимым возбуждением в генераторном режиме»
- •2.1.4.1 Торможение противовключением
- •2.1.4.2 Динамическое торможение
- •2.1.4.3 Контрольные вопросы:
- •2.1.5 Лабораторная работа № 4 «Определение координат и параметров электропривода в переходном режиме»
- •2.1.5.1 Изучение переходных процессов при пуске и торможении электродвигателя
- •2.1.5.2 Изучение переходных процессов при сбросе и набросе нагрузки
- •2.1.5.3 Изучение переходных процессов при изменении магнитного потока в электродвигателе
- •2.1.5.4 Контрольные вопросы:
- •2.2 Электропривод с асинхронным электродвигателем
- •2.2.1 Теоретические сведения
- •2.2.1.1 Механические характеристики асинхронного двигателя
- •2.2.1.2 Динамическое торможение
- •2.2.1.3 Режим противовключения
- •2.2.1.4 Рекуперативное торможение
- •2.2.1.5 Регулирование скорости вращения с помощью тиристорного преобразователя напряжения
- •2.2.1.6 Частотный способ регулирования скорости
- •2.2.2 Лабораторная работа №5 «Определение координат и параметров электропривода с асинхронным электродвигателем в двигательном режиме»
- •2.2.2.1 Определение зависимости момента от потерь
- •2.2.2.2 Определение естественной характеристики электродвигателя
- •2.2.2.3 Определение реостатной характеристики асинхронного электродвигателя
- •2.2.2.4 Определение статической характеристики электропривода с асинхронным электродвигателем при изменении питающего напряжения
- •2.2.2.5 Указания по оформлению отчёта:
- •2.2.2.6 Контрольные вопросы:
- •2.2.3 Лабораторная работа № 6 «Изучение способов регулирования скорости»
- •2.2.3.1 Регулирование скорости вращения двигателя изменением сопротивления реостата в цепи ротора
- •2.2.3.2 Регулирование скорости вращения двигателя изменением питающего напряжения
- •2.2.3.3 Контрольные вопросы:
- •2.2.4 Лабораторная работа № 7 «Исследование электропривода с асинхронным двигателем в генераторном режиме»
- •2.2.4.1 Снять характеристики асинхронного электродвигателя в режиме рекуперативного торможения.
- •2.2.4.2 Снять характеристики электродвигателя в режиме торможения противовключением
- •2.2.4.3 Снять характеристики асинхронного электродвигателя в режиме динамического торможения
- •2.2.4.4 Контрольные вопросы:
- •2.2.5 Лабораторная работа № 8 «Определение координат и параметров электропривода с асинхронным двигателем в переходном режиме»
- •2.2.5.1 Изучение переходных процессов при пуске и торможении электродвигателя
- •2.2.5.2 Изучение переходных процессов при сбросе и набросе нагрузки.
- •2.2.5.3 Изучение переходных процессов при изменении добавочного сопротивления в роторной цепи
- •2.2.5.4 Контрольные вопросы:
- •2.2.6 Лабораторная работа № 9 «Исследование работы системы преобразователь частот с автономным инвертором напряжения - асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором»
- •2.2.6.1 Определение статической механической характеристики
- •2.2.6.2 Регулирование скорости вращения двигателя согласованным изменением частоты и величины напряжения статора
- •2.2.6.3 Контрольные вопросы:
- •2.2.7 Лабораторная работа № 10 Исследование асинхронного электродвигателя с тиристорным преобразователем напряжения
- •2.2.7.1 Контрольные вопросы:
- •2.3 Лабораторная работа № 11 Исследование нагрузочных диаграмм электродвигателя
- •2.3.1 Краткая теория
- •2.3.2 Порядок проведения опыта:
- •2.3.3 Контрольные вопросы:
- •2.4 Список использованной литературы:
2.1.5.4 Контрольные вопросы:
Поясните физический смысл понятия «электромеханическая постоянная времени».
Как определяется время переходного процесса?
Какие причины влияют на жёсткость механических характеристик ДПТ с НВ?
2.2 Электропривод с асинхронным электродвигателем
2.2.1 Теоретические сведения
Асинхронные двигатели (АД) широко применяются в промышленности благодаря простоте их конструкции, надежности в эксплуатации и сравнительно низкой стоимости.
Схема включения АД в сеть и соответствующая ей однофазная схема замещения приведена на рис. 2.18.
Рис. 2.18. Схема включения и однофазная схема замещения асинхронного электродвигателя с фазным ротором
На приведенной схеме замещения приняты следующие обозначения:
Rm, Хm - активное и индуктивное сопротивление контура намагничивания, Ом;
Х1, Х2' - индуктивные фазные сопротивления, обусловленные полями рассеяния обмоток статора и ротора, последнее приведено к обмотке статора, Ом;
R1, R2S’ - активное сопротивление обмоток статора и суммарное сопротивление ротора, приведенное к обмотке статора, Ом;
U1 - действующее значение фазного напряжения сети, В;
Im, I1, I2’ - соответственно фазный ток намагничивания, статора и приведенный ротора, А;
S - скольжение двигателя, равное
(2.28)
где w - угловая скорость ротора;w0 - угловая скорость поля статора, рад/с;
(2.29)
где f1 - частота напряжения питающей сети, Гц; р - число пар полюсов двигателя.
Рассматриваемая схема замещения двигателя составлена при следующих допущениях:
- параметры двигателя не зависят от режима его работы;
- не учитывается насыщение магнитопровода, добавочные и механические потери, а также влияние высших гармонических составляющих намагничивающих сил обмоток статора и ротора.
2.2.1.1 Механические характеристики асинхронного двигателя
Уравнение механической характеристики АД можно получить из рассмотрения баланса мощности в электродвигателе.
Мощность, потребляемая из сети,
Р1=DР0+DРМ1+РЭМ=3(Im2Rm+I2'2R1+ I2'2 R2S'/S), (2.30)
где DРМ1 - потери в меди обмоток статора.
Отсюда электромагнитная мощность равна:
, (2.31)
где ХК=Х1+Х2’ - индуктивное фазное сопротивление короткого замыкания,
R'2S=R'2+R'2ДОБ, R'2ДОБ=R'2ДОБ +Кr. (2.32)
Или РЭМ=МЭМw0, электромагнитный момент
. (2.33)
Анализ уравнения механической характеристики (2.33) показывает, что график зависимости М(S) имеет два максимума - один в генераторном режиме (скольжение отрицательно) и другой - в двигательном (скольжение положительно). Максимальное значение момента МК, развиваемого двигателем, называют критическим, а соответствующее ему скольжение SК - критическим.
Критическое скольжение определяется по следующему выражению
, (2.34)
Максимальный момент, соответствующий критическому скольжению
(2.35)
В приведённых выражениях знак плюс соответствует двигательному режиму работы, а знак минус – генераторному. Из полученного выражения, определяющего максимальный момент видно, что максимальный момент в генераторном режиме больше, чем в двигательном.
Если выражение, определяющее электромагнитный момент разделить на выражение максимального момента ( ) и пренебречь активным сопротивлением обмотки статора , то после ряда преобразований получим упрощённое выражение электромагнитного момента, удобное для построения механической характеристики (рис. 2.19,а) асинхронного электродвигателя:
(2.35)
Критическое скольжение асинхронного электродвигателя можно определить по паспортным данным на электродвигатель:
(2.36)
где sном – скольжение при номинальной нагрузке; - перегрузочная способность электродвигателя. Зависимость M(s) приведена на рис. 2.19.
Рис. 2.19. Механические характеристики асинхронного электродвигателя
Из анализа полученных уравнений видно, что регулирование скорости вращения АД можно осуществить изменением частоты и напряжения (рис. 2.19,г), подводимого к статору, величин сопротивлений, вводимых в цепь ротора (рис. 2.19,б) или статора (рис. 2.19,в) АД, а также изменением числа пар полюсов.
Для регулируемого электропривода важными являются не только регулировочные свойства, характеризуемые двигательным режимом, но и его свойства в тормозных режимах. В асинхронном приводе различают режимы динамического торможения, противовключения и рекуперативного (генераторное торможение с отдачей энергии в сеть) торможения.