Трехфазного асинхронного электродвигателя

 

Цель работы: изучение методов регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя (АЭД) и его характеристик.

Краткие теоретические сведения. Механические характеристики АЭД (3 и 4) представлены на рис.16.1. Прямые 1 и 2 - механические характеристики тормозящих устройств, 3 и 4-механические характеристики АЭД с малым и увеличенным R ^/₂ .

При регулировка частоты рабочие точки (точки пересечения линий 1 и 4, 2 и 4, 1 и 3, 2 и 3) перемещается по механической характеристике. Регулировка частоты враще­ния АЭД с короткозамкнутым (КЗ) рото­ром в широких пределах обычно затруднительна. Частота вращения ротора описывается выражением:

 

 

Рис. 16.1. Механические характеристики АЭД с различным R ^/₂ .

 

n=60 f (1-s) / p, 16.1.

 

где f-частота питающего тока, Гц. S-коэффициент скольжения. Увеличивается под нагрузкой. Номинальное значение Sн приведено в справочных данных по АЭД. Sн составляет у маломощных АЭД около 0.1, у мощных 0.02. Критическое значение Sк (соответствует максимальному вращающему моменту) описывается выражением: Sк = Sн{ _к²+ [ _к²-1+2 Sн( _к-1)]}/[1-2 Sн( _к-1)] 16.2.

где _к- кратность максимального (критического)момента. Обычно Sк в 3-4 раза больше Sн. Положение Sк при увеличении R ^/₂ смещается влево по оси S. Точки пересечения прямых 1 и 2 с механическими характеристиками АЭД есть точки устойчивой частоты вращения ФЭД под нагрузкой. Участок 0-Sк диапазон регулировки частоты вращения для двигателя с малым R ^/₂. Для сравнения участок 0- Sмакс. - диапазон регулировки частоты вращения для двигателя с увеличенным R ^/₂.

S становится равным Sк при R₂ = Х₂ = Х_{2 неподв} s. Индуктивное сопротивление Х₂ увеличивается при замедлении вращения (увеличении скольжения) АЭД.

Величину Sк можно увеличивать активным сопротивлением роторной обмотки, расширяя диапазон регулировки частоты вращения. Это выполнимо в двигателе с фазным ротором. Увеличение активной части сопротивления роторной обмотки сопровождается уменьшением коэффициента полезного действия. Уменьшение напряжения питания приводит к уменьшению вращающего момента и замедлению вращения АЭД. Регулировка эффективна также в двигателях с повышенным коэффициентом скольжения в диапазоне скольжений Sк>S>0.

 

Вращающий момент АЭД описывается выражением:

М=(р mU₁² c₁² R ^/₂/s)/{ ₁ [(c₁R₁+ c₁²R ^/₂/s) ²+(c₁X₁+c₁² X^/₂/s)²]} 16.3.

Исходя из 16.1-16.3 регулировка частоты враще­ния АЭД возможна: изменением числа пар полюсов р, изменением частоты питающего тока ₁, изменением коэффициента скольжения s. Первый способ реализуют в многоскоростных двигателях, для второго способа нужен преобразователь частоты и напряжения, для третьего способа нужен трехфазный регулятор питающего напряжения и возможность изменения активного сопротивления роторной обмотки R ^/₂.

Рис.16.2. Схема включения асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

 

ПЛАН ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Рассчитайте величину критического скольжения и критическую частоту вращения асинхронного электродвигателя по результатам опытов холостого хода и короткого замыкания. Соберите установку согласно рис.16.2. Изменяя симметрично напряжение питания АТ1-АТ3 добейтесь наибольшей и наименьшей устойчивой частоты вращения АЭД. При уменьшении частоты

менее критической вращение двигателя неустойчиво. Сравните расчетный и экспериментальный диапазоны регулировки частоты вращения. При установке напряжения добейтесь одинаковой величины тока в статорных обмотках.

Заполните таблицу 16.1.

Рис.16.3. Схема включения асинхронного электродвигателя с фазным ротором при регулировании напряжением и роторными сопротивлениями.

 

Таблица 16.1.Пределы регулировки частоты вращения изменением

напряжения в двигателе с короткозамкнутым ротором

U, В n _макс n _мин n _макс / n _мин

об/ мин об/ мин

 

 

Таблица 16.2.Пределы регулировки частоты вращения изменением

напряжения в двигателе с фазным ротором

U, В Rрот n _макс n _мин n _макс / n _мин

Ом об/ мин об/ мин

 

 

 

 

Таблица 16.3.Пределы регулировки частоты вращения изменением

напряжения в двигателе с фазным ротором

U, В Rрот n _макс n _мин n _макс / n _мин

Ом об/ мин об/ мин

 

2.Соберите схему АЭД с фазным ротором и определите диапазон частот вращения при регулировке напряжением при различных сопротивлениях роторной обмотки. Результаты занесите в таблицу 16.2 и 16.3.

3. Соберите схему включения многоскоростного АЭД. Измерьте частоту вращения. Выпишите его паспортные данные и начертите схему включения обмоток.

Рис.16.4. Двухскоростной АЭД со схемой /YY. (Треугольник -двойная звезда).

Таблица 16.4.Частоты вращения многоскоростного АЭД с короткозамкнутым ротором.

Р= n _макс = об/мин n _мин = об/мин

 

Р= n _макс = об/мин n _мин = об/мин

4.Подключите АЭД к трехфазному синхронному генератору. Синхронный генератор приводится во вращение машиной постоянного тока от тиристорного регулируемого преобразователя напряжения. Изменяя частоту вращения генератора определите пределы изменения частоты вращения асинхронного электродвигателя.

Таблица 16.5.Частотное регулирование асинхронного электродвигателя с

короткозамкнутым ротором.

N макс Nмин Nмакс -N мин

об/ мин об/ мин об/ мин

 

Рис.16.5. Схема включения асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором при частотном регулировании.

 

Выводы

 

 

Контрольные вопросы

1. Напишите уравнение для частоты вращения асинхронного АЭД.

2. Какие способы регулировки частоты вращения вращения возможны?

3. Как устроены многоскоростные асинхронные электродвигатели?

4. Как влияет сопротивление роторной обмотки на диапазон частоты вращения

асинхронных электродвигателей?

5. Какие факторы и как влияют на механическую характеристику АЭД?

6. Покажите на развернутом статоре местонахождение полюсов обмоток переменного тока.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 17