Переходные процессы в электротехники / Лабораторные работы / ПП-2012.Учебное пособие

Таблица 6.1.

Определяемые

При включении сопротивления

величины

в одну фазу [L(1) ]

в две фазы [L(2) ]

ILA1

EA

EA

j xL1 Z(1)L

j xL1 Z(2)L

Z(nL)

[(

) + (

)]

3

Z L

Z L

(1)

(2)

ILA2

j xL2

ILA1

ILA1

Z j xL2

Z (1)L

Z(2)L

IL0

j xL0

ILA1

ILA1

Z j xL0

(1)

(2)

ULA1

Z L ILA1

Z L

ILA1

j x

(Z Z

(2) )

L2

L

ULA2

ULA1

Z j xL2

ILA1

j x

(Z Z

(2) )

L0

L

UL0

ULA1

Z j xL0

ILA1

Выражения для дополнительного сопротивления, вводимого в схему прямой последовательностью:

∆( ) =	3			,
∆( ) = [(			) + (	)] .

Разрыв одной или двух фаз является частным случаем несимметрии от включения сопротивлений. Расчетные формулы для них можно получить из табл. 6.1,

приняв Z (1) Z (2) .

63

6.2 Экспериментальное исследование переходных процессов при обрыве фазы в электрической сети, питающейся от источника практически бесконечной мощности

Электрическая схема соединений представлена на рис. 6.4, а перечень аппаратуры дан в таблице 6.2.

V

508.2

Вкл.

201.2

G1

A9

P1

V

V

L1 L2 L3

N РЕ

A4

N3

347.2

347.1

A1

Аналоговые выходы

DAC0OUT DAC1OUT

AOGND

330

ACH11

ACH15

A5

306.1

K2

N1 N2

313.2

A2

Аналоговыевходы

ACH3

AIGND AISENSE

ACH13ACH5ACH12ACH6 ACH14 ACH7

ACH8

ACH10

ACH2

ACH9

ACH1

2 4

7

ACH0

ACH4

324.1

K1

1 3

313.2

A8

A6

A3

401.1

N4

A7

K3

1 2

3 4

7

Рис. 6.4 Электрическая схема соединений

64

			Таблица 6.2.
Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
	Трехфазная		3 х 80 В·А; 230 (звезда)/242, 235,
A1	трансформаторная	347.1
			230, 126, 220, 133, 127 В
	группа
	Модель линии		400 В~; 3х0,5 А
А2, А3		313.2	0…1,5 Гн/0…50 Ом
	электропередачи		0…2x0,45 мкФ
			0…250 Ом
	Трехфазная		3 х 80 В·А;
			242, 235, 230, 126, 220, 133, 127 /
А4	трансформаторная	347.2
			230 В
	группа
			(треугольник)
А5	Активная нагрузка	306.1	220/380 В; 50Гц;
			3x0…50 Вт
А6	Индуктивная нагрузка	324.2	220/380 В; 50Гц;
			3х40 Вар
	Блок измерительных		3 трансформатора напряжения 600
			/ 3 В;
А7	трансформаторов тока	401.1
			3 трансформатора тока 0,3 А / 3
	и напряжения
			В
			8 аналог. диф. Входов; 2 аналог.
А8	Коннектор	330	выхода; 8 цифр. входов/
			выходов
			IBM совместимый, Windows
	Персональный		XP,
А9		550	монитор, мышь, клавиатура,
	компьютер
			плата сбора информации PCI
			6024E
G1	Трехфазный источник	201.2	400 В ~; 16 А
	питания
Р1	Блок мультиметров	508.2	3 цифровых мультиметра

6.3Указания по проведению эксперимента

6.3.1.Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.

6.3.2.Соедините гнезда защитного заземления "" устройств, используемых в эксперименте, с гнездом "РЕ" трехфазного источника питания G1.

6.3.3.Соедините вилки питания 220 В устройств, используемых в эксперименте,

сетевыми шнурами с розетками удлинителя.

6.3.4. Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.

65

6.3.5. Смоделируйте режим работы сети – соедините точки К1 и К2 для нор-

мального режима работы сети, разъедините их – для аварийного режима (обрыв фазы).

6.3.6.Соедините точки К1 (К2) и К3 для фиксации напряжения в точке разрыва с той или другой стороны от него.

6.3.7.Смоделируйте режим работы нейтралей трансформаторов исследуемой сети. Для моделирования глухозаземленной нейтрали соедините точки N1 и N2, N3 и

N4. Для случая изолированной нейтрали оставьте эти точки несоединенными.

6.3.8. Номинальные фазные напряжения трансформаторов А1 и А4 выберите

равными 127 В.

6.3.10.Выберите мощность индуктивной нагрузки А6 – 100 % от 40 Вар во всех фазах, активной А5 – 10% от 50 Вт во всех фазах.

6.3.11.Установите параметры моделей линий электропередачи А2 и А3: R = 0

Ом, L/R = 1,2/32 Гн/Ом, C = 0,18 мкФ.

6.3.12.Приведите в рабочее состояние персональный компьютер А9 и запустите программу “Многоканальный осциллограф”.

6.3.13.Включите автоматические выключатели и устройство защитного отключения источника G1.

6.3.14.Включите ключ-выключатель источника G1.

6.3.15.С помощью выпадающих списков выберите каналы, подлежащие скани-

рованию. Отобразите панель цифровых индикаторов нажатием на виртуальную кнопку . Настройте панель на регистрацию действующих значений сигналов.

Выберите подходящие множители (0,1 для токов и 200 – для напряжений). Для измерения токов и напряжений схемы также можно использовать блок мультиметров

P1.

6.3.16.Нажмите кнопки «ВКЛ» включения сканирования используемых каналов виртуального осциллографа.

6.3.17.Нажмите кнопку «ВКЛ» источника G1. Включите выключатель «СЕТЬ»

трехполюсного выключателя А5.

66

6.3.18.По цифровым индикаторам определите значения установившихся токов и напряжений. Измените режим работы сети (с нормального на аварийный или наоборот). Вновь определите значения установившихся токов и напряжений.

6.3.19.Для анализа влияния удаленности точки короткого замыкания от генератора можно изменять положение точки КЗ и параметры моделей элементов.

6.3.20.По окончании эксперимента отключите все блоки, задействованные в

нем.

6.4Содержание отчета

6.4.1Название и цель работы.

6.4.2Электрическая схема установки и ее описание.

6.4.3Результаты исследований.

6.4.4Выводы по работе.

6.5Вопросы для самопроверки

6.5.1Какой метод используется при расчетах токов коротких замыканий в цепях

соборванными фазами?

6.5.2При каком виде продольной несимметрии имеет место более высокий перекос фазных напряжений?

6.5.3Как соотносятся токи в неповрежденных фазах при обрыве одной и двух фаз?

67

7. Лабораторная работа № 6. Исследование переходных процессов при включении и повторном включении асинхронного электродвигателя

Цель работы – аналитическое и экспериментальное исследование переходных

процессов при подключении к сети и кратковременном перерыве питания

асинхронного электродвигателя

7.1 Аналитическое исследование переходных процессов

Осциллограммы пуска электродвигателя 4A1004 S4У3 (Р2=3кВт, nc=1500

об/мин.), полученные из решения уравнения асинхронной машины, представлены на рис. 7.1, 7.2 [9].

Рис. 7.1 Пуск асинхронного двигателя 4A1004 S4У3 при Мс=0 и синусоидальном напряжении питания

Рис. 7.2 Изменение токов в статоре при пуске

68

Броски тока статора iуд=52 A и момента (Муд=55 Нм) происходят в первый полупериод колебаний первой стадии переходного процесса. Ее продолжительность

(t=0,12c) определяется величиной электромагнитной постоянной времени ТЭ. Эта стадия характеризуется большими пиками токов и момента и значительным ускорением электродвигателя.

Во второй стадии (0,12с < t < 0,23c) после значительного уменьшения амплитуд токов и момента начинают проявляться электромеханические процессы, характер которых определяется величиной электромеханической постоянной времени ТМ.

В третьей стадии переходного процесса (t > 0,23c) амплитуды токов, момента и частота вращения достигают постоянных значений, и машина входит в установившийся режим.

У асинхронных машин ТМ на порядок больше ТЭ и в первом приближении разгон ротора можно рассматривать без учета электромагнитных процессов.

Падение напряжения при пуске и самозапуске двигателей переменного тока определяется соотношением внешнего сопротивления и сопротивления коммутируемого электродвигателя.

69

7.2 Экспериментальное исследование переходных процессов при включении и повторном включении асинхронного электродвигателя

Электрическая схема соединений представлена на рис 7.3, а перечень
аппаратуры дан в таблице 7.1.
A4	A3	A2				G1	P1
						L1
						L2	n
						L3
						N
						РЕ
							+
							-
						TK
401.1	313.1	301.1			338	Вкл.	506.2
						201.2
					А1	к G2
	A1				U1 V1 W1
						G3
	G/M					B
	A2	E1		E2		M1
n
+			Аналоговые входы
-
506.2	P1	ACH0	ACH8 ACH1	ACH9 ACH2	ACH10 ACH3	ACH11

AIGND AISENSE

ACH4 ACH12 ACH5 ACH13 ACH6 ACH14 ACH7	ACH15
401.1
A4	330

A5

к компьютеру A6

Рис. 7.3 Электрическая схема соединений

70

			Таблица 7.1.
Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
А1	Регулировочный	338	250ВА
	трансформатор		3х220/3х90…140В
А2	Трёхполюсный	301.1	400 В~;10А
	выключатель
			400 В; 50 Гц; 3х0,3 А
	Модель линии		индуктивность/активное
А3		313.2	сопротивление фазы 0…1,5 Гн/ 0…250
	электропередачи
			Ом, ёмкость между фазой и землёй
			0…0,45 мкф
	Блок
А4	измерительных	401.1	600 В/ 3 В (тр-р напряж.) 0,3А/ 3 В (тр-
	трансформаторов		р тока)
	тока и напряжения
			8 аналог. диф. входов;
А5	Коннектор	330	2 аналог. выхода;
			8 цифр. входов/выходов
			IBM-совместимый,
А6	Персональный	550	Windows ХР,
	компьютер		монитор, мышь, клавиатура, плата
			сбора информации PCI 6024E
G1	Трёхфазный	201.2	400 В~; 16 А
	источник питания
	Преобразователь		6 выходных
G2	угловых	104
			сигналов
	перемещений
М1	Асинхронный	103.1	120 Вт, 380/220В,
	двигатель		1360 об/мин
Р1	Указатель частоты	506.2	-2000…0…2000
	вращения		мин-1

7.3 Указания по проведению эксперимента при подключении к сети асинхронного электродвигателя

7.3.1.Убедитесь, что все устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.

7.3.2.Соедините гнёзда защитного заземления устройств, используемых в эксперименте, с гнездом «PE» источника G1.

7.3.3.Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.

7.3.4.Переключатели режима работы выключателя А2 переведите в положение

«РУЧН.» Номинальные добавочные напряжения обмоток трансформаторов блока А1

выставьте равными, например, 25 В. Параметры линии электропередачи А3

переключателями установите, например, следующими: R=200 Ом, L/RL=1,2/40

Гн/Ом, С1=С2=0.

71

7.3.5.Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся светодиоды.

7.3.6.Включите выключатель «СЕТЬ» выключателя А2 и указателя частоты вращения Р1.

7.3.7.Нажмите кнопку «ВКЛ» выключателя А2. Изменение режимных парамет-

ров двигателя при пуске наблюдайте на экране монитора.

7.3.8. После окончания процесса пуска двигателя нажмите кнопку «ОТКЛ» вык-

лючателя А2.

7.3.9. Остановите сканирование данных программой «Многоканальный осцил-

лограф» нажатием на виртуальную кнопку «Остановить» . Отобразите записанный процесс нажатием на виртуальную кнопку .

7.3.10. Используя возможности программы «Многоканальный осциллограф»,

проанализируйте полученные временные зависимости тока, напряжения и частоты вращения двигателя.

7.3.11. По завершении эксперимента отключите выключатели «СЕТЬ» выклю-

чателя А2 и указателя Р1, отключите источник G1 нажатием на красную кнопку –

«гриб» с последующим отключением ключа–выключателя.

7.3.12.Определить iy, Му, TЭ, ТМ

7.4Указания по проведению эксперимента при кратковременном перерыве

питания асинхронного электродвигателя

7.4.1.Убедитесь, что все устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.

7.4.2.Соедините гнёзда защитного заземления устройств, используемых в эксперименте, с гнездом «PE» источника G1.

7.4.3.Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.

7.4.4.Переключатели режима работы выключателя А2 переведите в положение

«РУЧН.» Номинальные добавочные напряжения обмоток трансформаторов блока А1

выставьте равными, например, 25 В. Параметры линии электропередачи А3

переключателями установите, например, следующими: R=200 Ом, L/RL=1,2/40

Гн/Ом, С1=С2=0.

72