- •Федеральное агентство по образованию
- •Оглавление
- •1 Электропривод с асинхронным электродвигателем
- •1.1 Теоретические сведения
- •1.1.1 Механические характеристики асинхронного двигателя
- •1.1.2 Динамическое торможение
- •1.1.3 Режим противовключения
- •1.1.4 Рекуперативное торможение
- •1.1.5 Регулирование скорости вращения с помощью тиристорного преобразователя напряжения
- •1.1.6 Частотный способ регулирования скорости
- •1.2 Лабораторная работа №5 «Определение координат и параметров электропривода с асинхронным электродвигателем в двигательном режиме»
- •1.2.1 Определение зависимости момента от потерь
- •1.2.2 Определение естественной характеристики электродвигателя
- •1.2.3 Определение реостатной характеристики асинхронного электродвигателя
- •1.2.4 Определение статической характеристики электропривода с асинхронным электродвигателем при изменении питающего напряжения
- •1.2.5 Указания по оформлению отчёта
- •1.2.6 Контрольные вопросы
- •1.3 Лабораторная работа № 6 «Изучение способов регулирования скорости»
- •1.3.1 Регулирование скорости вращения двигателя изменением сопротивления реостата в цепи ротора
- •1.3.2 Регулирование скорости вращения двигателя изменением питающего напряжения
- •1.3.3 Контрольные вопросы
- •1.4 Лабораторная работа № 7 «Исследование электропривода с асинхронным двигателем в генераторном режиме»
- •1.4.1 Снять характеристики асинхронного электродвигателя в режиме рекуперативного торможения.
- •1.4.2 Снять характеристики электродвигателя в режиме торможения противовключением
- •1.4.3 Снять характеристики асинхронного электродвигателя в режиме динамического торможения
- •1.4.4 Контрольные вопросы:
- •1.5 Лабораторная работа № 8 «Определение координат и параметров электропривода с асинхронным двигателем в переходном режиме»
- •15.1 Изучение переходных процессов при пуске и торможении электродвигателя
- •1.5.2 Изучение переходных процессов при сбросе и набросе нагрузки.
- •1.5.3 Изучение переходных процессов при изменении добавочного сопротивления в роторной цепи
- •1.5.4 Контрольные вопросы:
- •1.6 Лабораторная работа № 9 «Исследование работы системы преобразователь частот с автономным инвертором напряжения - асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором»
- •1.6.1 Определение статической механической характеристики
- •1.6.2 Регулирование скорости вращения двигателя согласованным изменением частоты и величины напряжения статора
- •1.6.3 Контрольные вопросы:
- •1.7 Лабораторная работа № 10 Исследование асинхронного электродвигателя с тиристорным преобразователем напряжения
- •1.7.1 Контрольные вопросы:
- •2. Исследование электропривода с синхронным двигателем
- •2.1 Краткая теория
- •2.2 Определение статической механической характеристики
- •2.2.1 Указания по проведению эксперимента
- •2.3 Определение статической угловой характеристики двигателя
- •2.3.1 Указания по проведению эксперимента
- •2.4 Определение статической характеристики в режиме динамического торможения
- •2.4.1 Указания по проведению эксперимента
- •Список литературы
1.1.1 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), (1.3)
где DРМ1- потери в меди обмоток статора.
Отсюда электромагнитная мощность равна:
, (1.4)
где ХК=Х1+Х2’- индуктивное фазное сопротивление короткого замыкания,
R'2S=R'2+R'2ДОБ,R'2ДОБ=R'2ДОБ +Кr. (1.5)
Или РЭМ=МЭМw0, электромагнитный момент
. (1.6)
Анализ уравнения механической характеристики (1.6) показывает, что график зависимости М(S) имеет два максимума - один в генераторном режиме (скольжение отрицательно) и другой - в двигательном (скольжение положительно). Максимальное значение моментаМК, развиваемого двигателем, называют критическим, а соответствующее ему скольжениеSК- критическим.
Критическое скольжение определяется по следующему выражению
, (1.7)
Максимальный момент, соответствующий критическому скольжению
(1.8)
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. 1.2,а) асинхронного электродвигателя:
(1.9)
Критическое скольжение асинхронного электродвигателя можно определить по паспортным данным на электродвигатель:
(1.10)
где sном– скольжение при номинальной нагрузке;- перегрузочная способность электродвигателя. ЗависимостьM(s)приведена на рис. 1.2.
Рис. 1.2. Механические характеристики асинхронного электродвигателя
Из анализа полученных уравнений видно, что регулирование скорости вращения АД можно осуществить изменением частоты и напряжения (рис. 1.2,г), подводимого к статору, величин сопротивлений, вводимых в цепь ротора (рис. 1.2,б) или статора (рис. 1.2,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.
1.1.2 Динамическое торможение
Для осуществления динамического торможения обмотка статора отключается от сети переменного тока и подключается к источнику постоянного тока (рис. 1.3). Постоянный ток, протекающий в обмотке статора, создает неподвижный в пространстве магнитный поток. Величина постоянного тока, подводимого к статору асинхронного электродвигателя, обычно ограничивается сопротивлением динамического торможения RдВ обмотках вращающегося по инерции ротора наводится ЭДС, которая вызывает появление
Рис. 1.3. Схема динамического торможения АД
тока в роторной цепи. Взаимодействие тока ротора с неподвижным магнитным потоком статора создает тормозной момент, значение которого определяется выражением
, (1.11)
где IЭКВ- эквивалентный ток обмотки статора, равный для заданной схемы включения обмоток;
IП- постоянный ток, потребляемый обмоткой статора,IП=(2¸3)Im;
- текущее значение скольжения при динамическом торможении.
Из уравнения (1.11) видно, что момент при динамическом торможении зависит от IЭКВ, протекающего по обмотке статора, и является функцией относительной скорости вращения ротораS' =w.
Исследуя полученное значение тормозного момента на экстремумы, найдем, что МК ДТбудет иметь место при
, (1.12)
а значение критического момента
. (1.13)
С учётом полученных выражений для критического скольжения и критического момента можно вывести уравнение механической характеристики для режима динамического торможения, т. е.
. (1.14)
На рис. 1.4 изображены механические характеристики при динамическом торможении для трех различных добавочных сопротивлений в роторе и для двух значений постоянного тока в цепи статора.
Из анализа кривых (рис. 1.4) видно, что при изменении добавочного сопротивления
Рис. 1.4. Механические
характеристики АД при динамическом
торможении
в цепи ротора изменяется и среднее значение тормозного момента. Следовательно, имеется оптимальное значение сопротивления, при котором имеет место максимальный тормозной момент при заданном значении постоянного тока и минимальное время торможения.