С короткозамкнутым ротором

Лабораторная работа А1

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Исследование механических и рабочих характеристик трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

ПРОГРАММА РАБОТЫ.

1.Знакомство с виртуальным оборудованием, используемым для

моделирования асинхронного двигателя: Lab.AKZ

1.1. Источник переменного напряжения “Inductive source with neutral” из библиотеки Power System Blockset / Electrical Sources;

1.2. Измеритель трехфазного напряжения и тока Three-Phase V-I Measurement из библиотеки Power System Blockset / Extras/ Measurement;

1.3. Исследуемая трехфазная асинхронная машина Asynhronous Machine из библиотеки Power System Blockset / Machines;

1.4. Измеритель активной и реактивной мощности P1,Q1 из библиотеки Power System Blockset / Extras/ Measurement.

1.5. Блок Display для количественного представления измеренных мощностей и блок Scope для наблюдения тока ротора и статора, а также скорости и момента асинхронной машины из главной библиотеки Simulink/Sinks.

1.6. Блок Moment для задания механического момента на валу машины из главной библиотеки Simulink/Sourct;

1.7. Блок Machines Measurement из библиотеки Power System Blockset / Machines;

1.8. Блок Display 1 для количественного представления измеренных электромагнитного момента и (Нм) и скорости (рад/с) машины из главной библиотеки Simulink/Sinks.

1.9.Блок Мuх, объединяющий три сигнала в один векторный из главной библиотеки Simulink/Sygnal & System.

1.10.Блок графопостроителя XY-Graph

2.Расчет параметров схемы замещения асинхронного двигателя по паспортным данным.

3. Снятие механических и электромеханических характеристик асинхронного двигателя для разных значений питающего напряжения при постоянной частоте питания.

4.. Снятие механических и электромеханических характеристик асинхронного двигателя для разных значений частоты питающего напряжения для пропорционального закона частотного регулирования.

5. Снятие рабочих характеристик асинхронного двигателя при номинальном напряжении и частоте.

6.Снятие динамических механических и электромеханических характеристик асинхронного двигателя.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ.

Асинхронной называют такую машину переменного тока, скорость вращения которой отличается от скорости вращения магнитного поля. Асинхронные электрические машины – самые распространенные в мире и простые машины переменного тока, наиболее широко используемые в качестве двигателей, предназначенных для преобразования электрической энергии переменного тока в механическую. Области применения асинхронных двигателей весьма широкие – от привода устройств автоматики и бытовых электроприборов до привода центробежных механизмов большой мощности и крупного горного оборудования (экскаваторов, дробилок, мельниц и т.д.). В соответствии с этим мощность асинхронных двигателей, выпускаемых электромашиностроительной промышленностью, составляет диапазон от долей ватт до десятков тысяч киловатт при напряжении питающей сети от десятков вольт до 10кВ. Наибольшее применение имеют трехфазные асинхронные двигатели, рассчитанные на работу от сети промышленной частоты (50Гц).

Основными элементами конструкции асинхронных двигателей являются статор и ротор. Статор – полый цилиндр, набранный из листов электротехнической стали, на внутренней поверхности которого расположены пазы, куда укладывается трехфазная статорная обмотка. При включении ее в сеть переменного тока внутри статора образуется вращающееся магнитное поле. Ротор – вращающаяся часть машины, выполненная также в виде цилиндра, на поверхности которого располагается роторная обмотка.

Принцип действия машины основан на законе электромагнитной индукции. Силовые линии магнитного поля пронизывают проводники обмотки ротора, и в них наводится ЭДС. Если обмотка ротора замкнута, то по ней потечет ток. Взаимодействие проводников с током и магнитного поля вызывает электромагнитный момент, увлекающий ротор за вращающимся магнитным полем, при этом скорости вращения ротора и поля различны.

Величина, характеризующая разность частот вращения ротора и вращающегося поля статора, называется скольжением:

S=(n0 – n)/n0 =(ω0 - ω)/ω0,

где ω – частота вращения поля статора рад/с.;

ω - частота вращения ротора рад/с.;

n=2π f*ω/60 – скорость вращения ротора об/мин.;

n0=60f/p – скорость вращения поля статора об/мин.;

р - число пар полюсов машины.

В паспорте электродвигателя обычно указывают два напряжения, - например, 127/220 или 220/380. Если напряжение в сети совпадает с большим из напряжений двигателя, то обмотки соединяют в схему «звезда», если напряжение в сети совпадает с меньшим, то обращаются к схеме «треугольник». При любой из схем необходимо, чтобы на фазу двигателя было подано напряжение, соответствующее числителю дроби, то есть наименьшее из указанных. Если вместо схемы «треугольник» обмотки соединить по схеме «звезда», то электродвигатель может дать только третью часть номинальной мощности. Если же двигатель при данном напряжении сети должен быть включен по схеме «звезда», то включать его в сеть по схеме «треугольник» нельзя – из-за перегрева обмоток произойдет разрушение изоляции и двигатель выйдет из строя.

Для изменения направления вращения, реверсирования асинхронного двигателя необходимо поменять местами два любых линейных провода, соединяющих трехфазную сеть со статором машины. При таком переключении порядок чередования токов в фазах изменится на обратный, что меняет направление вращения поля и направление вращения двигателя.

Для оценки свойств асинхронного двигателя используются его механическая (зависимость момента машины от скорости вращения ротора машины M=f(n)) и электромеханическая (зависимость тока статора от от скорости вращения ротора I=f(n)) характеристики.