ел.маш.лекции.практ.и т.д / МУ_2сем(Назарьян)

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 10

ВИПРОБУВАННЯ ТРИФАЗНОГО СИНХРОННОГО ДВИГУНА

Ціль роботи: Придбання практичних навиків пуску трифазного синхронного двигуна (СД) та дослідження його робочих властивостей шляхом зняття робочих характеристик.

ЗАВДАННЯ НА САМОПІДГОТОВКУ ДО РОБОТИ

1.Проробити по рекомендованій літературі [1-4] матеріал, що стосується особливості конструкції та пуску СД, а також його статичних характеристик в сталих режимах роботи.

2.По даному посібнику, а також по [5,6] детально ознайомитися зі схемою асинхронного пуску СД та методикою зняття та побудови його основних характеристик.

3.Відповісти на контрольні питання до даної лабораторної роботи.

4.Підготувати Бланк звіту по лабораторній роботі №10 встановленої форми з наведенням електричних схем пуску та випробування СД та таблиць для запису дослідних та розрахункових даних.

ПРОГРАМА РОБОТИ

1.Ознайомитись з робочим місцем для випробування трифазного СД. Записати технічну характеристику досліджуваного СД, а також типи обраних для проведення досліду вимірювальних приладів.

2.Зібрати електричну схему асинхронного пуску СД та в пустити двигун в хід .

3.Зняти та побудувати U-образні характеристики СД.

4.Зняти та побудувати робочі характеристики СД.

5.Опрацювати дослідні дані, провести аналіз результатів випробування СД, зробити висновки по роботі.

6.Оформити Звіт по лабораторній роботі №10.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ВИПРОБУВАНЬ

1. Пуск в хід СД.

Синхронний двигун в відмінності від АД не розвиває пускового моменту і ця обставина в значній мірі ускладнює задачу пуску. Для цілей пуску на роторі СД виконується спеціальна

101

пускова обмотка. Конструктивно пускова обмотка СД представляє собою короткозамкнену обмотку типа біляча клітка в загальних рисах аналогічну будові короткозамкненій обмотці ротора асинхронного двигуна. Роль пускової обмотки у СД невеликої потужності можуть також виконувати масивні частини полюсів ротора, звернена до зазору.

Розрізняють наступні способи пуску СД загально промислового призначення:

а) Асинхронний пуск СД. б) Частотний пуск СД.

в) Пуск СД за допомогою розгінного двигуна з наступною точною синхронізацією або самосинхронізацією СД з мережею.

Для частотного пуску СД необхідна спеціальна установка в вигляді перетворювача частоти з можливістю регулювання частоти з потужністю не меншою, чим потужність СД. Пуск СД за допомогою за допомогою розгінного двигуна розрізняється великими габаритами і вартістю, та практично не знайшов застосування.

В наш час основним способом пуску СД є асинхронний пуск. Сутність асинхронного пуску СД складається в наступному. Обмотка статора СД включається в мережу змінного струму на номінальну або знижену напругу. По обмотці потече струм і створюється обертальне магнітне поле, яке буде пронизувати пускову обмотку на роторі і наводити в ній ЕРС та струми. В результаті взаємодії магнітного поля статора зі струмами пускової обмотки ротора створюється пусковий момент, під дією якого ротор СД буде обертатися зі швидкістю, меншою швидкості магнітного поля, тобто асинхронною швидкістю як В АД. Якщо подати постійний струм в обмотку збудження на роторі, створюється магнітний потік збудження, під дією якого СД втягнеться в синхронізм.

Відмітимо особливості асинхронного пуску СД:

1.Забороняється пускати СД зі збудженим ротором.

2.Не допускається пуск СД з розімкненою обмоткою збудження.

3.Пуск СД про ізводиться лише при замкненій обмотці збудження на період пуску двигуна на активний опір який приблизно дорівнює 8-10 власного опору обмотки збудження. Після пуску цей опір відключається і на обмотку збудження подається постійний струм.

102

- 220 В

QF1

R

A

Н1	Н2
Я1	Я2

G

V

Aг

Uг

QF2

RHAB

~3, 50 Гц,		220 В				Ш1
A	B		C				RВзб
				QF3		Ш2
					Я1	Я2
						В
				ІР		Vзб
				4			Робота
					+	Uзб -
				ВК
A	В		С		И2	Р
				И1
а	в		с				Пуск

A

n1

M

RР

Рисунок 1 – Електрична схема дослідження синхронного двигуна.

1,0

зб)

зб)

збн		зб

Рисунок 2 – U-образні характеристики синхронного двигуна.

103

Допускається також пуск АД з наглухо підключеним до обмотки збудження збуджувача СД, який розміщено на одному валу з ротором двигуна. Докладно особливості асинхронного пуску СД розглядаються в рекомендованій літературі [ ] та лекційному курсі.

Електрична схема асинхронного пуску досліджуваного СД приведена на рисунку 1. Перед пуском СД обмотка збудження И1И2 за допомогою перекидного рубильника Р замикається на активний розрядний опір Rр (Положення «Пуск»). Реостат в ланцюзі збудження збуджувача (З) Rвзб на період пуску повністю виводиться, що збуджував, який представляє собою ГПС паралельного збудження, в процесі пуску СД збудився. Для контролю цього процесу встановлено вольтметр Vзб. Пуск СД в хід здійснюється за допомогою вимикача QF1. Завершення пуску СД можна контролювати по стрільці амперметра А1 включеного в одну з фаз живлячої мережі. В початковий момент пуску стрілка прибору покаже максимальний пусковий струм СД. По мірі розгону ротора величина струму буде знижуватися. Виникнення коливань стрілки амперметра з частотою ковзання свідчить про завершення розбігу та необхідності подачі струму в обмотку збудження И1-И2 за допомогою перекидного рубильника РЮ переключивши його в положення «Робота» на затиски збуджувача (З). при підключенні обмотки збудження до збуджувач а необхідно також введенням реостату Rвзб знизити струм збудження Ізб та встановити мінімальний струм статора АД. На цьому пуск СД завершується та можна приступати до його випробування.

2 Зняття та побудова U-образних характеристик СД

U–образною характеристикою синхронного двигуна має назву залежність

I ,cos f ( I	зб	)	при P ( М	2	) const ,U const та f	н	const.
			2

Знімаються U-образні характеристики за електричною схемою рисунку 1 в наступній послідовності. Після пуску СД при відключеному навантажувальному ГПС знімається U-образна характеристика при Р2=0 на х.х. двигуна. Зміною струму збудження Ізб СД визначається мінімальний струм статора І=І0, що відповідає коефіцієнту потужності двигуна соsφ=1. Отримана точка фіксується значеннями струмів Ізб та І. Найбільший струм статора при цьому не повинен перевищувати номінального значення І≤Ін.

104

Обидві гілки характеристики від Іmin знімаються при 2-3 замірах струмів Ізб та І. Аналогічно знімаються U-образні характеристики при Р2=0,25Рн та Р2=0,5Рн. Завантаження двигуна на указаних потужностях здійснюється навантажувальним ГПС. Результати вимірювань та розрахунків заносяться до таблиці 1.

Таблиця 1 – Данні U-образних характеристик СД

U

IA

IB

IC

І

РA

РB

РC

Р1

Ізб

Іг

Uг

Рг

cosφ

ηг

Р2

В

А

А

А

А

Вт

Вт

Вт

Вт

А

А

В

Вт

в.о.

в.о.

Вт

1

15

В таблиці 1 позначено:

I

1

I

I

I

;

Р

Р

Р

Р

;

соs

Р

A

B

C

А

1 .

3

1

В

С

3U

I

де U – напруга на затисках генератора; І – струм статора генератора.

Потужність навантажувального генератора

(10.1)

P U	г	I	,
г		г

де Uг – напруга генератора; Іг – струм генератора.

Корисна потужність на валу СД

Р		Р
		г ,
2
		г

(10.2)

(10.3)

де

г

– ККД навантажувального генератора. Визначається

по торировочному графіку ККД ГПС

	г

f

	I
		2
	Ігн

  

, представленому

на рисунку 3.

За даними таблиці 1 будуються U-образні характеристики СД, приблизний вид яких представлено на рисунку 2.

105

Рисунок 3 – Графік ККД завантажувального генератора постійного струму.

P ,M ,M	2	,
1
I , ,cos

I0

P

10

M0

0

I

P1

M

P2 Н

cos M 2

P2

Рисунок 4 – Робочі характеристики синхронного двигуна.

106

3 Зняття та побудова робочих характеристик СД

Робочі характеристики СД представляють собою графічні залежності струму статора І, потужності, що споживається двигуном від мережі Р1, ККД η, коефіцієнту потужності соsφ, електромагнітного моменту М та корисного моменту М2 від корисно потужності Р2 на валу двигуна при незмінних значеннях напруги U, струму збудження Ізб та частоти f, тобто

І ; ;соs ; Р1;M ,M2 f ( Р2 )при Iзб const ,U const , f const

Робочі характеристики СД знімаються по електричній схемі рисунку 1. Дослід навантаження СД проводиться в наступній послідовності. Проводиться пуск СД по методиці, що описана в п.1. потім на холостому ході навантажувального генератора постійного струму (G), зміною струму збудження двигуна Ізб встановлюється соsφ=1 при мінімальному значенні струму статора Іmin. Встановлений таким чином струм збудження Ізб двигуна на протязі досліду навантаження СД підтримується незмінним. Знявши данні досліду х.х. СД, подається струм в обмотку збудження И1-И2 навантажувального ГПС, який забезпечує напругу на затисках ГПС рівній номінальному значенню Uгн, яка підтримується незмінною. Потім ГПС завантажується рідинним реостатом РР таким чином, щоб струм статора СД змінювався в межах від І0 (х.х.) до І=1,25Ін. Навантаження СД змінюється через рівні інтервали і знімається 5-6 точок при значеннях струму статора в указаних межах. Данні вимірювань та розрахунків заносяться до таблиці 2.

Таблиця 2 – Данні для побудови робочих характеристик СГ

Ізб=______А

U	IA IB IC І РA РB РC Р1 cosφ	Іг Uг Рг ηг Р2 ηд М2
В	А А А А Вт Вт Вт Вт в.о.	А В Вт в.о. Вт в.о. Н.м

1

6

В таблиці 2 позначено:

I	1	I		I		I		;	Р Р		Р Р
			A		B		C			А
	3										В С

107

Значення соsφ, Рг та Р2 визначаються відповідно по формулам (10.1), (10.2), (10.3)

Коефіцієнт корисної дії СД

			Р	100.
			2
	д		Р
			1

Корисний момент СД

	М			Р	,
		2		2
				1

де 1 – синхронна кутова швидкість двигуна, рад/с. При цьому

				n	, n				60		f	1	,
				1
		1		30		1				p
де n1	– синхронна частота обертання ротора двигуна;
р – число пар полюсів СД.
електромагнітний момент СД
				М М0			М2			,

де М0 – момент холостого хода СД, рівний

М0 Р0 ,

1

(10.4)

(10.5)

(10.6)

(10.7)

(10.8)

Значення Р0 можна отримати з таблиці для режиму х.х. Р1=Р0

при Рг=0 (Іг=0).

За даними таблиці 2 необхідно побудувати робочі характеристики СД. Приблизний вид робочих характеристик представлено на рисунку 3.

ВИМОГИ ДО ЗМІСТУ ЗВІТУ

В звіті по лабораторній роботі №10, що оформлюється на спеціальному бланку, повинно бути представлено:

1.Електрична схема асинхронного пуску та дослідження СД, що наведена на рисунку 1.

2.Таблиці 1 та 2 з дослідними та розрахунковими даними для побудови U-образних та робочих характеристик СД.

108

3.Формули для визначення розрахункових величин (10.1)-(10.7) та

розрахунок номінальних значень струму статора Ін та моменту Мн дослідного СД.

4.U-образні та робочі характеристики СД.

5.Висновки по ЛБР №10, в яких на основі аналізу знятих U- образних та робочих характеристик СД привести перелік основних експлуатаційних властивостей трифазного СД та його переваг стосовно соsφ та можливості компенсації реактивної потужності в живлячих мережах.

6.Технічну характеристику дослідного СД із збуджувачем та іншого обладнання та приладів, що були використані в роботі.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ ДО РОБОТИ

1.В чому складається особливість конструкції трифазного СД в порівнянні з синхронним генератором?

2.Назвіть способи піску СД. Який з них є основним способом пуску СД?

3.Як здійснюється асинхронний пуск СД?

4.Як конструктивно улаштована пускова обмотка на роторі СД?

5.З якої причини забороняється пуск СД зі збудженим ротором, а також з розімкнутою обмоткою збудження?

6.Призначення розрядного активного опору, на яке замикається обмотка збудження при пуску СД. Приблизна величина розрядного опору.

7.Які залежності називаються U-образними характеристиками СД?

8.Поясніть методику зняття U-образних характеристик СД.

9.Приведіть та поясніть U-образні характеристики СД.

10.Яким чином здійснюється регулювання реактивної потужності СД?

11.Як здійснюється встановлення коефіцієнта потужності соsφ=1 у СД?

12.Назвіть три режими збудження СД та назвіть їх особливості.

13.Які графічні залежності називаються робочими характеристиками СД?

14.Поясніть методику зняття робочих характеристики СД.

15.Приведіть та поясніть вид робочих характеристик СД.

16.Як визначаються значення номінального струму та номінального моменту СД?

109

17.Як визначаються електромагнітний, корисний та момент холостого хода СД?

18.При яких умовах і як СД може бути використаний в якості компенсатора реактивної потужності в живлячих мережах змінного струму?

ЛІТЕРАТУРА ДЛЯ САМОПІДГОТОВКИ

1.Вольдек А.И. Электрические машины. – Л.: Энергия, 1978. – 832 с. (Глава 37).

2.Брускин Д.Э., Захарович А.Е., Хвостов В.С. Электрические машины. Часть 1. – М.: Высшая школа, 1978. – 319 с. (Глава 6, §

6.13-6.15).

3.Токарев Б.Ф. Электрические машины. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 624 с. (Глава 37).

4.Андрианов В.Н. Электрические машины и аппараты. – М.: Колос, 1971. – 448 с. (Глава 36).

5.Гольдберг О.Д. Испытание электрических машин. – М.: Высшая школа, 1990. – 255 с. (Глава 9, § 9.8).

6.Назарьян Г.Н. Лабораторные работы по курсу Электрические машины. – Мелитополь: ТГАТА, 1999. – 146 с. (ЛБР № 15).

7.Конспект лекцій по курсу Електричні машини.

110