КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ

Дуже часто для приблизних розрахунків, пов'язаних із визначенням напруги, що живить машину при вентильному керуванні, асинхронний двигун зображують у вигляді специфічного трифазного активно-індуктивного навантаження. Такий підхід не цілком відбиває реальну картину процесу, бо не враховує ЕРС взаємоіндукції між різними фазами статора і ротора та впливу ЕРС обертання на характер електромагнітних явищ, проте він значно спрощує дослідження, дозволяє отримати універсальні характеристики, придатні для розрахунку електроприводу, дає можливість легко зробити якісний аналіз вентильних асинхронних електроприводів. Цей метод часто забезпечує достатню для інженерної практики точність, особливо при розрахунку статичних режимів.

Отже, асинхронний двигун є специфічним активно-індуктивним навантаженням, фазовий кут якого залежить від ковзання . Заступна схема, а також схема фазового керування для асинхронного двигуна з короткозамкнутим ротором зображені на рис. 4.1.

При використанні Т-подібної заступної схеми кут та модуль еквівалентного навантаження, що залежать від ковзання, визначаються з таких

виразів:

Рисунок 4.1 Заступна схема фази (а) та схема комутації статорних кіл (б) асинхронного двигуна.

(4.1)

(4.2)

де

Залежність справедлива, якщо параметри асинхронного двигуна приймаються постійними. При змінному куті відкривання тиристорів змінюється напруга, прикладена до двигуна, і струм, що протікає по його обмотках, а отже, й індуктивні опори через зміну насичення від потоків розсіювання. Це явище виявляє найбільший вплив на величину . Розрахунки доводять, що для інженерних досліджень, які відрізняються достатньою точністю, можна користуватися залежністю , отриманою зі схеми заміщення, і не враховувати зміни величини напруги живлення.

На рис. 4.2 наведені універсальні залежності, розраховані для наведеної вище силової схеми: , , ,

Рисунок 4.2 Залежності , ,

де - діюче значення першої гармоніки напруги , виражене у відносних одиницях;

- діюче значення номінальної фазної напруги статорних кіл;

- відносне значення діючого струму фази статора ;

- діюче значення струму в фазі при живленні номінальною синусоїдальною напругою;

- коефіцієнт перевантаження, що оцінює додаткове зростання температури при несинусоїдальному живленні;

- діюче значення струму першої гармоніки.

Побудова механічних характеристик для різних виконується простим множенням значень моменту двигуна на природній характеристиці для поточного значення на величину , що визначається за обраним з кривих і заздалегідь розрахованим для того самого значення ковзання:

, (4.3)

де - момент, що розвивається при живленні пониженою напругою.

Для відшукання залежності можна скористатися формулою Клосса:

(4.4)

або спрощеною формулою Клосса (коли активним опором статора припустимо знехтувати):

, (4.5)

де - критичне ковзання;

- критичний момент;

- перевантажувальна здатність двигуна;

.

Опір статора може бути визначеним за допомогою виразу для критичного моменту:

, (4.6)

звідки

, (4.7)

де m - кількість фаз;

- індуктивний опір короткого замикання;

- синхронна швидкість обертання;

- кратність пускового току.

Опір статора

. (4.8)

Відомо, що вирази (4.4) та (4.5) дають похибку при високих ковзаннях, що призводить до невідповідності каталожного пускового моменту до пускового моменту, який розраховується за формулою Клосса при . Для того, щоб отримати більш точну механічну характеристику, необхідно в формулу (4.4) замість підставити :

, (4.9)

де - кратність пускового моменту відносно номінального. У такому випадку одержимо

. (4.10)

Побудова здійснюється множенням та , визначених для однієї і тієї самої величини . Діюче значення струму на штучній характеристиці:

, (4.11)

де - діюче значення струму статора при роботі двигуна на природній характеристиці. Для відшукання залежності можна скористатися паспортними та каталожними даними:

(4.12)

де - номінальний струм і струм холостого ходу статора;

- номінальний і критичний моменти;

- номінальне і критичне ковзання.

Побудова механічної та швидкісної характеристик і їх порівняльний аналіз спільно із залежностями дозволяють визначити раціональний діапазон зміни кута , що забезпечує кращу енергетику процесу. При більших коефіцієнт збільшується, що означає погіршення енергетики режиму через зменшення частки першої гармоніки у спектрі струму.

Значення показників, розрахованих за наведеною методикою, повинні відрізнятися від отриманих при використанні точних методів. Істотних розбіжностей у розрахунках слід очікувати при збільшенні швидкості й зменшенні середнього моменту, коли вплив ЕРС обертання найбільш вагомий. Розрахунки свідчать, що для асинхронних двигунів зі збільшеним опором роторних кіл при і похибка у розрахунку середнього моменту точними і близькими методами не перевищує , а для інших показників ця цифра ще нижча.

4.2 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ЩОДО ВИКОНАННЯ РОБОТИ

Схема лабораторного стенда приведена на рис. 4.3. Трифазний асинхроний двигун з короткозамкненим ротором одержує живлення від тиристорного перетворювача напруги. Як навантажувальну машину, використовують двигун постійного струму незалежного збудження. Задання режимів роботи навантажувальної машини виконується за допомогою блоку тиристорного перетворювача навантаження, що керується блоком керування на базі мікроконтролера. Два вимірювальних блоки (блок вимірювальних приладів 1 і блок вимірювальних приладів 2) дозволяють зробити вимір необхідних величин на входу перетворювача, навантажувальної машини й асинхроного двигуна відповідно. Для виміру частоти обертання АД на його валу розташовується тахогенератор BR, з якого знімається сигнал 1,33 U_w, пропорційний швидкості обертання спарки електроустановки. Блок вимірювальних датчиків містить у собі набір силових датчиків, установлених у ланцюзі статора АД. Сигнали, що знімаються, з цього блоку надходять у блок комп'ютеризованого вимірювального модуля, де здійснюється перетворення аналогових сигналів у цифрову форму і наступну обробку масиву даних. Також даний блок робить формування керуючих сигналів, що через блок керування керують роботою як ТПН, так і всією установкою в цілому. Зокрема виробляється сигнал синхронізації для стикування початку перехідного процесу з початком циклу вимірів перетворювача, що запускається. Також на схемі показані автоматичні вимикачі QF1 і QF3, через які здійснюється живлення силових ланцюгів електричних машин. Контакти КМ1 використовуються для підключення АД безпосередньо до мережі живлення.

Для запуску АД без квазичастотного керування необхідно підготувати схему в наступному порядку. Тумблер SA3 переключаємо в положення “ввімкнено", котушка магнітного пускача КМ1 одержує живлення і замикає свій силовий контакт КМ1, шунтуючи ТПН, загоряється світлова індикація. Збираємо схему вмикання обмоток статора АД у трикутник чи зірку. Для збору схеми в зірку необхідно переключити тумблер SA5 у положення включено, котушка магнітного пускача КМ3 одержить живлення. Розімкнуться нормально замкнуті контакти КМ3.1 і КМ3.2 у ланцюгах живлення котушок КМ2, КМ4, виконуючи блокування від неправильних дій. Замкнуться нормально відкриті контакти КМ3.3 у ланцюзі світлової індикації, і КМ3.4 у ланцюзі проміжного реле РП. Котушка проміжного реле КМ7 одержить живлення і перекине свої контакти в ланцюги ДН (датчиків напруги) для виміру фазної напруги двигуна. Замкнеться силовий контакт КМ3, тим самим зібравши обмотки статора в зірку. Після складання схеми натискаємо пускову кнопку SB2.3. Котушка магнітного пускача КМ6 одержує живлення, розмикає нормально замкнутий блок контакт КМ6.1 у ланцюзі котушки КМ5. Замикає нормально відкритий контакт КМ6.2 шунтуючи кнопку SB2.3, замикає силові контакти КМ6. Двигун запускається. При натисканні стопової кнопки SB2.1 котушка КМ6 втрачає живлення і розмикає силові контакти КМ6, двигун зупиняється.

Рисунок 4.3 Схема лабораторного стенда

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: