Пояснения к работе. Ознакомление с асинхронным пуском трехфазного синхронного двигателя (СД) и исследование его рабочих свойств путем снятия опытных характеристик

Программа работы

СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Работа № 8. ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО

Цель работы

Ознакомление с асинхронным пуском трехфазного синхронного двигателя (СД) и исследование его рабочих свойств путем снятия опытных характеристик.

1. Изучить схему для экспериментального исследования синхронного двигателя (в дальнейшем изложении СД), состав и назначение модулей, используемых в работе.

2. Осуществить асинхронный пуск.

3. Снять рабочие характеристики СД.

4. Снять U-образные характеристики СД.

5. Провести обработку экспериментальных данных, составить отчет и сделать заключение по работе.

В лабораторной работе используются следующие модули:

– модуль питания стенда (МПС);

– модуль питания (МП);

– модуль автотрансформатора (ЛАТР);

– силовой модуль (СМ);

– модуль добавочных сопротивлений №2 (МДС№2);

– модуль измерителя мощности (МИМ);

– модуль измерительный (МИ).

Перед проведением лабораторной работы необходимо привести модули в исходное состояние:

– переключатель SA1 модуля ЛАТР установить в нижнее положение, ручку автотрансформатора установить в крайнее левое положение;

– переключатель SA1 МДС№2 установить в положение «¥»;

Исследуемый синхронный двигатель входит в состав электромашинного агрегата, включающего в себя собственно исследуемый двигатель М1, нагрузочный генератор – машину постоянного тока – М2, импульсный датчик скорости M3.

1. Асинхронный пуск синхронного двигателя

Схема для проведения асинхронного пуска синхронного двигателя представлена на рис. 1.

Особенность пуска СД заключается в том, что при асинхронном пуске нужно ротор СД разогнать до скорости, близкой к синхроннойw ₀ и обмотку возбуждения (ротора) подключить к источнику напряжения постоянного тока для создания тока возбуждения I_вс.

Рис. 1. Схема асинхронного пуска СД и снятия рабочих характеристик

В данной работе роль синхронного двигателя выполняет асинхронный электродвигатель с фазным ротором М1, роторная цепь которого подключена к регулируемому источнику постоянного тока автотрансформатора. Постоянный ток в роторной цепи I_вс. измеряется амперметром РА модуля ЛАТР. Подключение роторной цепи осуществляется через переключатель SA1 модуля автотрансформатора.

Статорная обмотка АД через модуль измерителя мощности подключается непосредственно на сеть.

Нагрузка СД создается двигателем постоянного тока (ДПТ) М2, работающим в режиме нагрузочной машины. Якорная цепь машины постоянного тока подключается на сопротивление МДС№2.

Питание обмотки возбуждения двигателя постоянного тока (ДПТ) осуществляется от клемм «=220 В» модуля питания.

Измерение тока якоря осуществляется с помощью прибора PA1 модуля измерительного.

Текущее значение частоты вращения n агрегата наблюдать на индикаторе СМ.

Асинхронный пуск проводится в следующей последовательности:

– включить автоматы QF1 и QF2 модулей МПС и МП соответственно, синхронная машина разгонится до подсинхронной скорости;

– переключатель SA1 модуля ЛАТР перевести в верхнее положение, изменяя положение ручки автотрансформатора, наблюдать изменение тока ротора I_{в сд} по прибору РА и вход в синхронизм СД.

После того, как СД втянется в синхронизм, можно снимать его рабочие характеристики.

2. Рабочие характеристики синхронного двигателя

Схема для снятия рабочих характеристик представлена на рисунке 8.1.

Рабочие характеристики представляют собой зависимости I_c, Р₁, М₂, h и cosj = f(Р₂) при U_c = и I_в.сд = const.

Снятие рабочих характеристик проводится в следующей последовательности:

– установить ток возбуждения СД I_в.сд = 1А, необходимо учесть, что напряжение после диодного выпрямителя отличается от входного напряжения на K_ф=1,11

– переключателем SA1 модуля МДС№2 увеличивать нагрузку ГПТ пока синхронный двигатель не выпадет из синхронизма или ток якоря ГПТ не достигнет номинального значения I_нагр = I_я ≈ I_ян. (I_ян. = 1,3 А). Выше этого значения двигатель не нагружать! (SA1 в «0» не выводить!).

Данные опыта занести в табл. 1 и табл. 2.

Таблица 1

Со стороны СД

Данные опыта

Расчетные данные

Uф

Iф= Iс

Рф

Iв.сд

сosφ

Р1

рэл1

Рст

Рэм

Мэм.сд

М0

М2

Р2

h

В

А

Вт

А

Вт

Вт

Вт

Вт

Н×м

Н×м

Н×м

Вт

%

Таблица 2

Со стороны ГПТ
Данные опыта	Расчетные данные
Uя	Iя	iв	n	См	Мэм.гпт	Iяо	М0	М2	Р2
В	А	А	рад/с		Н×м	А	Н×м	Н×м	Вт

После проведения опыта установить модули в исходное состояние, отключить автоматы QF1 и QF2.

Расчетные данные

Р₁ – полная активная мощность, подводимая к СД, Вт:

Р₁ = mР_ф

сosφ – коэффициент мощности СД:

сosφ = ;

р_эл.1 – электрические потери в обмотке статора:

р_эл.1 = I_с m₁I_с²r₁;

р_ст – потери в стали при напряжении U_ф = U_с;

r₁– принимается из Приложения Б, а потери в стали из данных, которые получены при исследовании асинхронного двигателя;

Р_эм – электромагнитная мощность СД:

Р_эм = Р₁ - р_эл.1 - р_ст;

w₀ – синхронная угловая частота вращения электродвигателя, рад/с:

;

М_эм – электромагнитный (полный) момент, развиваемый СД, Н×м:

М_эм = ;

М₀ – момент холостого хода СД, Н×м:

М₀ = ;

Р_мех.сд – принимаются из Приложения Б и равны механическим потерям асинхронного двигателя р_мех.ад;

М₂ – полезный момент на СД, Н×м:

М₂ = М_эм – М₀;

Р₂ – полезная мощность на валу СД, Вт:

Р₂ = М₂w₀;

h – КПД синхронного двигателя:

h = 100%.

Полезную мощность на валу СД можно определить также со стороны ГПТ:

М_эм.гпт – электромагнитный момент ГПТ, Н×м:

М_эм.гпт = С_м×I_я;

М_0.гпт –момент холостого хода ГПТ, Н×м:

М_0.гпт = С_м×I_я0;

С_м, I_я0 – принимаются из Приложения Б для соответствующей частоты вращения и тока возбуждения ГПТ;

М₂ – полезный момент на СД, Н×м:

М₂ = М_эм.гпт – М_0.гпт;

Р₂ – полезная мощность на валу СД, Вт:

Р₂ = М₂w₀.

По опытным и расчетным данным построить зависимости рабочих характеристик СД: I_с, Р₁, М₂, h и сosφ= f(Р₂).

3. U-образные характеристики СД

U-образные характеристики представляют собой зависимости тока статора I_с и cosjот тока возбуждения I_в.сд при моменте нагрузки М = const: I_с, cosj = f(I_в.сд).

Схема для снятия U-образные характеристики СД представлена на рисунке 8.1.

Внешний вид U-образные характеристики СД представлен на рис. 2.

Рис. 2. Внешний вид U-образные характеристики СД

Снятие U-образные характеристики СД проводится в следующей последовательности:

– осуществить асинхронный пуск СД;

– установить ток возбуждения СД равным I_в.сд = 0,5А;

– переключателем SA1 модуля МДС№2 установить ток нагрузки I_н = 0,5А, что соответствует M = const.

– ручкой автотрансформатора увеличивать ток возбуждения.

Данные опыта занести в табл. 3.

Таблица 3

Iн =
Uс, В
Iс, А
Рф, Вт
Iв.сд, А
cosj

Увеличить ток нагрузки до I_н = 1А и повторить опыт.

Данные опыта занести в табл. 3.

После проведения опыта установить модули в исходное состояние и отключить автоматы QF1 и QF2.

По данным табл. 3 построить семейство U-образные характеристики.

Контрольные вопросы

1. По каким признакам можно определить, что двигатель втянулся в синхронизм?

2. По каким признакам следует переключателем SA3 тиристорного регулятора напряжения включать ток возбуждения СД?

3. По каким приборам можно определить что СД работает в режиме идеального холостого хода?

4. Почему при регулировании тока возбуждения меняется величина тока статора СД?

5. Как изменяется характер зависимости I_c и cosj от I_в.сн с изменением нагрузки?

6. Что такое выпадение СД из синхронизма, при каких условиях и каковы внешние признаки выпадения из синхронизма?

7. При каких условиях СД работает с отстающим током статора, а при каких с опережающим?

8. Как зависит ток статора и cosj от тока возбуждения?

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Дата добавления: 2014-12-07