Исследование схемы управления трехфазным асинхронным электродвигателем с фазным ротором

Целью работы является практическое изучение схем автоматического пуска и динамического торможения трёхфазного асинхронного двигателя с фазным ротором и приобрести навыки в сборке и регулировке этой схемы.

 

 

Теоретические сведения управления АД ФР

 

 

Предлагаемая для исследования схема (рис. 8.1) обеспечивает автоматическое нереверсивное управление пуском АД в функции времени и динамическое торможение. Силовая часть включает в себя электродвигатель и два пусковых сопротивления. Каждое из этих сопротивлений состоит из трёх элементов.

Переключение ступеней пускового сопротивления осуществляется с помощью реле времени. Для осуществления динамического торможения электродвигателя в силовой части схемы имеется электрическая цепь для подключения обмотки статора к источнику постоянного тока.

При разработке рассматриваемой схемы требуется рассчитать сопротивления ступеней пускового реостата, выдержки реле времени, величину постоянного напряжения и сопротивления в цепи ротора для обеспечения заданного времени торможения.

Для расчёта числа ступеней и сопротивлений пусковых реостатов задаются максимальным М1=(0,8 ‑ 0,9)М_кр и минимальным М2=(1,1 ‑ 1,2)М_ст пусковыми моментами.

Тогда число ступеней пускового реостата m определяют из выражения

 

Сопротивления пусковых реостатов определяют из следующих соображений.

 

Для момента М1 из уравнения

 

определяют скольжение S_e1 при работе АД на естественной характеристике. Учитывая, что в момент пуска при полностью введенном пусковом реостате скольжение S_и1=1 и считая, что, определяют сопротивление пускового реостата. Сопротивление фазы ротора в данных методических указаниях задано в л.п.р. №6, но как правило оно неизвестно и его рассчитывают по паспортным данным двигателя

.

Определив далее для искусственной характеристики с R_р из пропорции

 

критическое скольжение S кр. и из выражения для этой искусственной характеристики

 

определяют скольжение S_и2 при моменте М2.

Далее определяют сопротивление пускового реостата при выведенной первой ступени R1, считая, что в этом случае при моменте М1 скольжение на следующей искусственной характеристике равно S_и2:

 

 Для расчёта следующих ступеней процедура повторяется.

Время движения двигателя на каждой пусковой ступени определяют из уравнения движения

 

Пренебрегая на первом этапе Мс, получим время движения двигателя при изменении скольжения от Sнач. до Sкон. (S_и1, S_и2 и т.д. по предыдущим расчётам):

 

где Тм=J*w0/Мк; Sк ‑ критическое скольжение на каждой ступени.

Зная t_п0, определяют эффективное значение момента М_эф на каждом участке движения:

.

Используя М_эф определяют время движения на каждом участке с учётом М_с:

 

В режиме динамического торможения, если оно производится без нагрузки, уравнение движения ротора АД имеет вид

 

Где S_к.т ‑ критическое скольжение в режиме динамического торможения, М_к.т ‑ критический момент при динамическом торможении.

После преобразований последнего, принимая во внимание, что S=w/w_о и S_нач=1, а S_кон=0,05, получим выражение для времени торможения на холостом ходу:

 

где T_м=J*w_o/М_КТ ‑ электромеханическая постоянная времени при динамическом торможении.

Определим из выражения вида

 

значение эффективного момента динамического торможения.

Окончательно время торможения с учётом нагрузки Мс можно рассчитать в соответствии с выражением

 

Критический момент М_КТ, критическое скольжение S_КТ в режиме динамического торможения определяют из выражений (15),(16) л.п.р. №7.

Следует отметить, что вводя в цепь ротора добавочные сопротивления можно регулировать S_КТ. Процедура расчёта S_КТ в этом случае такая же, как и при ступенчатом пуске.

 

 

Описание лабораторно-практического исследования

 

1. Для заданных преподавателем момента статического М_с, интервалов изменения момента в процессе пуска М1, М2 и измеренных в л.п.р. №7 сопротивлений пусковых реостатов R900 ‑ R905 рассчитать требуемые выдержки времени реле К7, К12.

2. Для заданного постоянного тока I_п в режиме динамического торможения см. (л.п.р. №7) при введенных ступенях пускового реостата рассчитать время торможения.

3. Проверьте результаты расчётов по п. 1, п. 2 экспериментально. Сделайте выводы.