Способы регулирования частоты вращения

Асинхронного двигателя

Анализ выражения (3) даёт следующие способы изменения частоты вращения:

1) изменением частоты питающей сети, при этом используются специальные устройства – преобразователи частоты, от которых питается АД;

2) изменением числа пар магнитных полюсов, в этом случае получаем ступенчатое изменение за счёт переключения статорной обмотки на различное число полюсов, обычно в отношении 1:2. Следует помнить, что число пар магнитных полюсов определяется количеством и способом соединения катушек в каждой фазе обмотки статора. Следовательно, возможность такого регулирования частоты вращения зависит от конструкции машины;

3) изменением подводимого напряжения к обмотке статора, при этом меняется момент электродвигателя М,соответственно и частота вращения ротора .

Рабочие характеристики

Рабочие характеристики показывают зависимость полезного момента (момент нагрузки) на валу двигателя, тока обмотки статора, частоты вращения , скольжения , к.п.д. и коэффициента мощности от полезной мощности на валу двигателя при работе с номинальным напряжением и частотой (рис. 3).

 

n₂

S

Mс

I₁ I₁

M_c S

 

P_H P₂

Рис. 3. Рабочие характеристики АД

 

Объект исследования: асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Технические данные электродвигателя:

тип АОС 2-41-6, схема соединения статорной обмотки – треугольник;

U_Н=220 В, Р_Н=4 кВт, n_2Н=860 об/мин, I= 19 A, η=0,8, cosφ=0,77

Нагрузка исследуемого асинхронного двигателя имитируется посредством электромагнитного тормоза, состоящего из магнитной системы и стального диска-ротора. В магнитную систему входят магнитопровод и обмотка возбуждения тормоза.

Диск находится на одном валу с электродвигателем и приводится им во вращение.

Принцип действия тормоза основан на создании тормозящего момента от взаимодействия вихревых токов стального диска с магнитным потоком обмотки возбуждения тормоза, возбуждаемым постоянным током.

Магнитная система может поворачиваться относительно вала диска, причем угол её поворота зависит от момента нагрузки на двигатель. Шкала тормоза, отградуированная в единицах вращающего момента, позволяет производить отсчёт нагрузки электродвигателя в Н∙М.

 

Описание лабораторной установки

Схема лабораторной установки по исследованию свойств асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, собранная на отдельном стенде, приведена на рис. 4.

 

 

110 В ~220 В

+ - А В С

QF2 (A2) QF4 (A4)

 

pW2 pW1 pА1

ТТ 2 ТТ1

R_т

pV1 pA1

С2

 

АД

ЭТ С1 С3

 

Рис. 4. Схема лабораторной установки по исследованию свойств асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Схема состоит из источника трёхфазного напряжения, включаемого автоматом QF4 (A4), источника постоянного напряжения, включаемого автоматом QF2 (A2), асинхронного двигателя АД, электромагнитного тормоза ЭТ и реостата R_Т, предназначенного для изменения величины момента нагрузки M_Cна валу двигателя.

В схеме используются следующие измерительные приборы и устройства: амперметр pA1, измеряющий пусковой ток, амперметр pA2, включённый через трансформатор тока ТТ1 и измеряющий рабочий ток, вольтметр pV1 для замера линейного напряжения, два ваттметра pW1 и pW2, включённых по схеме двух ваттметров через трансформаторы тока ТТ1 и ТТ2, и тахометра, предназначенного для измерения частоты вращения n₂(об/мин).

 

Порядок выполнения работы

1. Перед началом работы ознакомиться с оборудованием лабораторного стенда и двигателем. Записать в таблицу приборов технические данные электроизмерительных приборов.

2. Удостовериться, что движок реостата R_T стоит в крайнем левом положении (его сопротивление максимально) и автоматы QF2 и QF4 отключены.

3. Произвести пуск асинхронного двигателя в режиме холостого хода (М_С=0). Для этого включить автомат QF4 и нажать кнопку «ПУСК». Записать значение пускового тока по амперметру рА1. Записать показания приборов в табл. 1, при этом показания ваттметра рW2 берутся со знаком «минус», показание амперметра рА2 умножается на десять с учётом коэффициента трансформации трансформатора тока.

Показания тахометра n₂ определяются следующим образом:

к показанию «большой» стрелки добавляется 500,

например, 4,4∙100+500=940 об/мин

4. Включить автомат QF2 и с помощью реостата R_T установить момент сопротивления М_С = 6 Н⋅М на шкале электромагнитного тормоза.

Таблица 1

Режимы двигателя	Установить МС, Н⋅М	Измерить	Рассчитать
U, В	I, А	n2 об/мин	pW1, кВт	pW2, кВт	Р2 кВт	Р1 кВт	S %	%	cosφ
pV1	pA2
Холостой ход
Рабочие режимы
Номинальный

В строку «Номинальный режим» заносятся паспортные данные двигателя Р_н, I_н, U_н, n_2н, , cos . Номинальный момент М_СН рассчитывается по формуле

Снять показания приборов аналогично предыдущему пункту и записать в табл. 1. Затем нагрузить двигатель соответственно М_С = 9 Н⋅М и М_С = 12 Н⋅М, снять показания приборов и записать в табл. 1.

5. Произвести отключение асинхронного двигателя в следующей последовательности:

- перевести движок реостата R_T в крайнее левое положение;

- отключить автомат QF2 (питание тормоза);

- отключить автомат QF4.

6. Показать результаты экспериментального исследования преподавателю.

 

Обработка результатов

1. Рассчитать и внести в табл. 1 значения Р₁, Р₂, %, S %, cos для всех значений нагрузки.

Формулы для определения параметров двигателя:

потребляемая мощность

мощность на валу

скольжение

где n₁ = 1000 об/мин;

коэффициент полезного действия

коэффициент мощности

где Р₁, подставляется в кВт

2. По данным расчёта построить:

механическую характеристику n₂ = f(M_C);

рабочие характеристики I, M, n₂, S, , cos φ = f(P₂)

(рабочие характеристики построить в одних осях координат).

Контрольные вопросы

1. Сформулировать достоинства и недостатки асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

2. В чём состоят недостатки прямого пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором?

3. Перечислить способы регулирования частоты вращения ротора АД, укажите их достоинства и недостатки.

 

Лабораторная работа №12