Лабораторна робота №5 Дослідження асинхронного електродвигуна як об’єкта керування

Об'єктом дослідження є асинхронний електродвигун з короткозамкненим ротором (АД-К) типу 4АА80А4КУ3. Двигуни цієї серії виготовлялись в СРСР з 1973 р. до 1983 р. Серія охоплює двигуни стандартного ряду потужностей від 0,09 кВт до 400 кВт і висотами осі обертання від 50мм до 355мм. Згідно з прийнятою системою шифрування вказаний типорозмір розшифровується так: 4А – серія ; наступна А – станина і щити з алюмінію; 80 – висота осі обертання в мм; А – довжина осердя менша; 4 – число полюсів; У3 – кліматичне виконання (для роботи в середовищі з помірним кліматом).

Завданням і методом дослідження АД як об'єкта керування є побудова його механічних характеристик при регулюванні напругою і частотою струму за математичними моделями і за експериментальними даними, отриманими при проведенні лабораторної роботи, аналіз і оцінка енергетичної ефективності досліджуваних методів керування.

Програма роботи

1. Етап і. Побудова і дослідження математичних моделей природної і регулювальних механічних характеристик ад

5.1.1. Побудова ПМХ за математичною моделлю.

5.1.2. Побудова теоретичних регулювальних характеристик при регулюванні напругою

5.1.3. Побудова регулювальних характеристик АД при регулюванні напруги і частоти

5.1.4. Дослідження енергетичної ефективності АД 4АА80АКУ3

ІІ. Етап ІІ. Побудова ПМХ за результатами експериментального дослідження АД

5.2.1. Ознайомлення зі схемою лабораторного стенду і порядком проведення дослідів

5.2.2. Проведення дослідів

5.2.3. Складання звіту

5.І.1. Побудова пмх за математичною моделлю.

Механічна характеристика АД – це залежність частоти обертання ротора від моменту навантаження. В усталеному режимі роботи момент двигуна дорівнює моменту навантаження. У такому разі рівняння механічної характеристики АД можна виразити однією з наведених нижче формул

(1.1)

(1.2)

де . Для побудови механічної характеристики за будь-якою з цих формул необхідно знати напругу і частоту струму живлення АД і значення активних і індуктивних опорів обмоток. Напруга і частота струму є параметрами режиму, які можна змінювати і вимірювати, а опори обмоток є конструктивними параметрами, які ми в процесі дослідження вважаємо незмінними. Їх значення для кожного типорозміру двигуна наведені у каталогах і довідниках, наприклад у[2]. Лабораторна робота передбачає побудову природної і регулювальних за напругою характеристик теоретичних, за формулою (1.2) і експериментальних, за результатами дослідів. Для побудови теоретичних характеристик необхідно знати величини . Для АД серії 4А такі дані наведені у [2; 3; 4].Але даних нашого типорозміру АД там немає. Тому беремо дані з фірмової планки, розміщеної на двигуні.

Таблиця 1.1. Технічні дані АД-К

Типорозмір АД	, кВт	, об/хв
4АА80А4АКУ3	0,55	1400	0,78	220/380	0,75

_{За даними таблиці обчислюємо значення номінального ковзання і номінального моменту.}

_{; .}

Але наявних даних недостатньо для вираження математичних моделей (1.1) і (1.2.) у

числовому форматі. Ще один параметр – активний опір обмотки статора визначаємо методом прямого вимірювання мостом постійного струму МО-62 класу 0,1. За результатами вимірювання отримуємо Ом. Значення величин таотримуємо методом інтерполяції даних [2] на двигуни меншої потужності. За цим методом отримали наступні значення: Ом; Ом; Ом;. Знехтувавши похибками, будемо вважати ці дані за істинні.

Обчислимо значення критичного моменту за формулою (1.2) . Підставимо числові значення отримаємо. Отже, тепер маємо значення всіх параметрів нашого електродвигуна. Зведемо їх до таблиці 1.2.

Таблиця 1.2. Параметри режиму і обмоток АД-К типу 4АА80А4КУ3

, кВт	, об/хв				, Ом	, Ом	, Ом	, Ом
0,55	1400	0,78	220/380	0,75	15,2	8,17	9,88	13,89	0,35

Представимо рівняння (1.2) у числовому форматі:

(1.3)

Рівняння (1.3) є рівнянням природної механічної характеристики (ПМХ) досліджуваного АД.

На І-му етапі проведемо дослідження ПМХ за математичною моделлю, тобто побудуємо теоретичну характеристику як функцію , змінюючи S від 0 до 1.

Заходимо в EXCEL, в клітинці B1 записуємо формулу

=25,2*(А1)/(2,86*(А1)*(А1)+1,3*(А1)+0,35) (1.4)

в клітинці А1 записуємо 0, натискуємо Еnter, в клітинці А2 записуємо 0,1, натискуємо Еnter. Потім повертаємось у клітинку А1, натискуємо послідовно Shift i, ставимо курсор на знак +, який з'явиться у правому нижньому куті клітинки і протягуємо до клітинки А11. Стовпчик А1-А11 заповниться числами 0; 0,1; 0,2; 0,3…0,9; 1,0. Це значення s. Далі активізуємо клітинку В1, ставимо курсор на + і протягуємо до клітинки В11. У стовпчику з'являться числа, відповідні значенням моменту М. Таким способом ми створили таблицю. Виділяємо її і за допомогою кнопки " майстер діаграм" будуємо графік функції (1.3), який потім переносимо у звіт.

0	0
0,1	4,954778
0,2	6,957482
0,3	7,579707
0,4	7,592648
0,5	7,346939
0,6	7,001297
0,7	6,62809
0,8	6,260092
0,9	5,911484
1	5,587583

Рис.1.1. Теоретична природна механічна характеристика АД 4АА80А4КУ3.