Описание исследования механических характеристик АД

 

 

Асинхронные двигатели получили в промышленности весьма широкое применение благодаря ряду существенных преимуществ по сравнению с другими типами двигателей. Асинхронный двигатель прост и надёжен в эксплуатации, так как не имеет коллектора. Асинхронные двигатели дешевле и значительно легче двигателей постоянного тока.

Вращающий момент асинхронного двигателя можно определить по упрощённой формуле

(14)

Кроме двигательного режима асинхронный двигатель имеет ещё три тормозных режима: а) генераторный тормозной с отдачей энергии в сеть; б) торможение противовключением; в) динамическое торможение.

Генераторное торможение АД с отдачей энергии в сеть наступает при частоте вращения ротора, превышающей синхронную. В  этом режиме электродвигатель отдаёт в сеть активную энергию, а из сети в электродвигатель поступает реактивная энергия, необходимая для создания электромагнитного поля. Торможение в этом режиме происходит лишь до синхронной частоты вращения.

Механическая характеристика для генераторного режима является продолжением характеристики двигательного режима во второй квадрант осей координат (рис 7.1)

Торможение противовключением соответствует направлению вращения магнитного поля статора, противоположному вращению ротора. В этом режиме скольжение больше единицы, а частота вращения ротора по отношению к частоте вращения поля статора ‑ отрицательна. Ток в роторе, а следовательно, и в статоре достигает большой величины. Для ограничения этого тока в цепь ротора вводят добавочное сопротивление.

Режим торможения противовключением наступает при изменении направления вращения магнитного поля статора, в то время как ротор электродвигателя и соединённые с ним механизмы продолжают вращение по инерции. Этот режим возможен также и в случае, когда поле статора не меняет направления вращения, а ротор под действием внешнего момента изменяет направление вращения. При этом механические характеристики электродвигателя являются продолжением характеристик двигательного режима и располагаются в четвёртом квадранте осей координат см. (рис 7.1)

Динамическое торможение асинхронного электродвигателя осуществляется следующим образом: обмотку статора отключают от сети переменного тока, а затем две фазы обмотки статора подключают к источнику постоянного тока. Постоянный ток, проходя по обмотке статора, образует магнитное поле, неподвижное относительно сердечника статора. Но так как ротор электродвигателя продолжает вращение по инерции, то это магнитное поле наводит в обмотке ротора переменный ток. Взаимодействие тока ротора с магнитным полем статора создаёт тормозной момент, величина которого определяется величинами МДС обмотки статора, активного сопротивления обмотки ротора и частоты вращения ротора. Торможение длится до полной остановки ротора. Для более эффективного торможения в цепь ротора вводят активное сопротивление.

Механические характеристики электродвигателя в режиме динамического торможения располагаются в начальной части второго квадранта осей координат см. (рис 7.1)

В режиме динамического торможения механическая характеристика рассчитывается по выражению (14), но М_к и S_к рассчитываются специально для этого режима.

Критический момент М_КТ в режиме динамического торможения определяют из выражения вида

(15)

Критическое скольжение S_КТ в режиме динамического торможения:

(16)

Где x_m ‑ для тока намагничивания, равного току холостого хода, можно определить из приближённой зависимости:

(17)

здесь i_m ‑ относительное значение тока намагничивания ‑ в данном случае равно 1.

Эквивалентный ток I_экв для схемы динамического торможения, используемой в схеме, равен 0,816*I_п. Постоянный ток выбирают равным (2-4)I₀.

Паспортные данные л.п.р. №6.

 

 

Описание лабораторно-практического исследования

 

 

1. Используя паспортные данные АД, рассчитать и построить естественные и искусственные характеристики электродвигателя во всех режимах работы.

Для построения реостатных характеристик измерить тестером сопротивления R900 ‑ R905.

Искусственные характеристики АД при регулировании напряжением рассчитать для U₁=100 В, 150 В, при f=50 Гц.

Искусственные характеристики АД при регулировании частотой питающего напряжения рассчитать для f=35 Гц, 25 Гц при U₁=100 В.

Искусственные характеристики при регулировании частотой и напряжением (U₁/f=const=4,4) рассчитать для частот 35 Гц и 25 Гц.

Характеристику в трёх квадрантах (генераторное торможение, двигательный режим, противовключение) рассчитать для U₁=20 В, f=25 Гц.

Характеристику динамического торможения рассчитать для постоянного тока в цепи статора I_п=1А-2А (задаётся преподавателем).

2. Снять перечисленные в п.7.3.1 характеристики при указанных U₁ и f экспериментально.

3. Сравнить результаты расчёта и эксперимента. Произвести сравнительный анализ способов регулирования частоты вращения АД.