УМК - ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА / Лабораторно-практические занятия / ЭМ - 3
.3.docЛабораторная работа № 3 – 3.
Исследование генераторных режимов работы асинхронной машины с короткозамкнутым ротором
Цель работы: исследовать характеристики асинхронной машины с короткозамкнутым ротором в генераторных режимах работы
-
Общие сведения
Для перевода асинхронной машины (АМ) из режима двигателя в режим генератора (называемый также рекуперативным или генераторным торможением) необходимо сообщить валу ротора частоту вращения, превышающую частоту вращения поля статора (синхронную частоту). Вращающий момент и скольжение АМ при этом принимают отрицательные значения. На круговой диаграмме этому режиму соответствует часть окружности, лежащая ниже линии подводимой мощности. Критическое, текущее скольжение и механическая характеристика АМ описываются общими уравнениями:
(1)
однако, знаки у этих параметров в различных режимах работы неодинаковы. Критический момент в генераторном режиме больше, чем в двигательном. Приведённый ток ротора АМ, который равен:
(2)
в основном определяет характер изменения тока статора: При и имеем:
(3)
Общий вид механических (М = f(s)) и скоростных (I = f(s)) характеристик АМ показан на рис. 1.
Принцип действия асинхронного генератора с самовозбуждением основан на явлении остаточной намагниченности, вследствие которой при вращении ротора АМ в обмотках статора наводится очень малая по величине остаточная э.д.с. Для получения нормального тока намагничивания, обеспечивающего требуемую величину напряжения, к обмоткам необходимо подключить конденсаторы, ёмкость которых определяется исходя из условия:
(4)
При достаточном значении ёмкости под действием остаточной э.д.с. в контуре, образованном обмотками статора и конденсаторами, начинает протекать небольшой ток, который в свою очередь вызывает приращение магнитного потока и э.д.с. Эта э.д.с. вызывает дальнейшее приращение тока, магнитного потока и э.д.с.. Этот процесс повторяется до тех пор, пока вольт-амперная характеристика конденсаторов (1) не пересечётся с кривой намагничивания АМ. При уменьшении ёмкости сопротивление конденсаторов увеличивается, а вольт-амперные характеристики (2, 3) идут круче. Если ВАХ совпадёт с линейной частью кривой намагничивания, процесс самовозбуждения срывается (характеристика 4). Следует отметить, что излишнее значение ёмкости может привести к насыщению магнитной системы и резкому возрастанию тока и потерь холостого хода. Частота вырабатываемого асинхронным генератором с самовозбуждением напряжения зависит от частоты вращения ротора, которую необходимо поддерживать постоянной и равной синхронной частоте.
Рис.
3. Самовозбуждение асинхронного
генератора
2. Порядок выполнения работы
2.1. Исследования ведомого сетью генератора
2.1.1. Подготовить стенд к работе, для чего:
-
Установить переключатель пускового реостата в крайнее левое положение (максимальное сопротивление)
-
Установить рукоятку регулятора тока возбуждения в крайнее правое положение (максимальный ток возбуждения)
-
Установить с помощью фазорегулятора постоянное напряжение, не превышающее 100 В
-
Проверить по показаниям соответствующего амперметра наличие тока в цепи возбуждения машины постоянного тока
2.1.2. Собрать схему изображённую на рис. 4, не подключая вначале АМ к источнику питания, произвести пробный пуск машины постоянного тока и определить направление её вращения
2.1.3. Подключить к сети обмотки статора АМ и произвести её пробный пуск (не включая питание машины постоянного тока!). Направление вращения машин должно быть одинаковым. В противном случае следует изменить порядок чередования фаз.
2.1.4. Постепенно повышая напряжение и увеличивая обороты, произвести замеры тока, мощности и частоты вращения:
-
В двигательном режиме (мощность положительна, частота вращения меньше синхронной частоты)
-
В режиме идеального холостого хода (частота вращения равна синхронной частоте, ток имеет минимальное значение, мощность равна нулю)
-
В генераторном режиме (частота вращения превышает синхронную частоту, мощность отрицательна, ток возрастает)
2.1.5. По полученным данным построить зависимости . Сделать выводы.
2.2. Исследования асинхронного генератора с самовозбуждением
2.2.1. Используя данные из предыдущих работ, определить требуемое значение ёмкости
2.2.2. Повторить выполнение всех операций, указанных в п. 2.1.1.
2.2.3. Собрать схему, изображённую на рис. 5, и произвести пробный пуск. Постепенно подключая конденсаторы и поддерживая неизменной и равной синхронной частоту вращения, убедиться в том, что асинхронный генератор нормально возбуждается
2.2.4. Замерить токи и напряжения при различных значениях ёмкости (начинать следует с максимальных величин). Определить оптимальное и критическое значения ёмкости.
2.2.5. По полученным данным построить кривую намагничивания и вольт-амперные характеристики конденсаторов. Сделать выводы.