Изучение асинхронного тахогенератора

Цель работы: изучение и экспериментальное определение параметров асинхронного тахогенератора (ТГ).

Краткие теоретические сведения.

ТГ преобразует частоту механического вращения в электрический сигнал U. Зависимость U=f() называется выходной характеристикой ТГ. Погрешность измерения частоты вращения составляет 1-2.5%, у особо точных ТГ 0.05-0.1%. Конструкция и принцип действия асинхронного ТГ. В пазах статора уложены две обмотки, сдвинутые в пространстве на 90 электрических градусов. Одна обмотка (В- возбуждения) включена в сеть переменного тока. Вторая обмотка (Г- генераторная) подключена к нагрузке Zн (вольтметр). Ротор ТГ полый, из немагнитного материала, с повышенным электрическим сопротивлением.

 

Рис. 20.1.Схема асинхронного ТГ. С₁-С₆-генераторная обмотка.

С₁-С₂ обмотка возбуждения.

Продольный магнитный поток Ф_d создается обмоткой В. Ф_d пульсирует с частотой сети f, распределен по синусоидальному закону по поверхности статора, совпадает с осью обмотки возбуждения d-d (продольной осью). Поле, соответственно, называют продольным.

Ось q-q, перпендикулярная d-d (обмотке возбуждения), называется поперечной. При неподвижном роторе магнитный поток Ф_d пронизывает обмотку В и наводит в ней ЭДС самоиндукции Е_d =Ев, как в трансформаторе.

Е_d =Е_в=4.44f w К_об.в. Ф_dm 20.1.

К_об.в - обмоточный коэффициент.

В теле полого ротора наводятся трансформаторная ЭДС и индукционные токи, совпадающие по фазе с ЭДС из-за повышенного активного сопротивления роторной обмотки. При этом создаваемая током Iтр МДС ротора F2d совпадает с продольным направлением d-d машины при любой частоте вращения ротора. Продольная МДС приводит к появлению компенсирующего тока в обмотке В и МДС F2B, который компенсирует действие МДС F2d.

 

Для обмотки В выполняется условие

Uв+Е_d=0 20.2.

При неподвижном роторе в обмотке Г продольный поток Ф_d не наводит ЭДС (если пренебречь остаточной ЭДС) т.к. обмотка Г сдвинута относительно обмотки В на 90 электрических градусов. Е_г =Е_q =0.

При вращении ротора в нем индуцируются и ЭДС вращения евр, с величиной, пропорциональной частоте вращения ротора, индукции Вх, длине ротора.

Частота тока в выходной обмотке совпадает с частотой питающего напряжения и не зависит от частоты вращения ротора. Начальная фаза зависит от направления вращения. Направление токов под действием ЭДС вращения создает поперечное магнитное поле по оси q-q, перпендикулярной d-d, которое наводит в обмотке Г ЭДС.

 

d d d

Г Г Г

 

q q q q q q

В В В В В В

Ф_d Ф_d Ф_q

Г Г Г

d d d

 

Рис. 20.2. Распределение ЭДС и токов асинхронного ТГ.

 

ПЛАН ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1.Соберите схему согласно рис. 20.1. В данной работе в качестве ТГ с полым немагнитным ротором использован трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором. Две обмотки включены С1С4 и С2С5 включены встречно, формируют поле по оси d-d, с компенсацией поля по оси q-q и выполняют функцию обмоток возбуждения В. Третья С3С6 обмотка q-q выполняет функцию выходной обмотки Г.

2. Установите ток обмотки возбуждения тахогенератора регулятором напряжения не более номинального.

Изменяя частоту вращения ТГ приводной машиной постоянного тока исследуйте зависимость выходного напряжения тахометра от частоты вращения ротора. Результаты занесите в таблицу 20.1.

Таблица 20.1. Зависимость напряжения от частоты вращения асинхронного ТГ.

N, об/мин

 

Uвых, В

 

 

3. Измерьте частоту выходного напряжения осциллографом.

Зарисуйте форму выходного сигнала обмотки Г.

 

Выводы

Контрольные вопросы

1.Объясните принцип действия тахогенераторов постоянного и переменного тока.

2.Объясните назначение тахогенератора переменного тока.

3.Какие погрешности возникают в тахометре и почему?

4.Напишите уравнение выходной характеристики.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 21