Лабораторная работа №5
СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТИРИСТИКИ И РЕЖИМЫ РАБОТЫ
СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА
Цель работы
Исследование статических режимов работы и характеристик синхронного электропривода.
Оборудование стенда (состав аппаратуры)
Назначение и описание функциональных блоков лабораторной установки (рис. 5.1, 5.2)
Трехфазный источник питания.
Предназначен для питания комплекта трехфазным переменным напряжением. Включается вручную. Имеет защиту от перегрузок, устройство защитного отключения, кнопку аварийного отключения и ключ от несанкционированного включения.
Источник питания машины постоянного тока.
Предназначен для питания обмоток якоря и возбуждения постоянным током. Включается вручную или дистанционно / автоматически (от ПЭВМ). Якорное напряжение регулируется вручную или дистанционно. Напряжение возбуждения нерегулируемое.
Возбудитель машины переменного тока.
Предназначен для питания обмотки возбуждения синхронной машины. Включается вручную или дистанционно / автоматически (от ПЭВМ). Напряжение возбуждения регулируется вручную или дистанционно / автоматически. Выходные цепи изолированы от входных.
Трехполюсный выключатель.
Предназначен для ручного или дистанционного / автоматического (от ПЭВМ) включения / отключения электрических цепей.
Активная нагрузка.
Предназначена для моделирования однофазных и трехфазных потребителей активной энергии. Регулируется вручную.
Реостат для цепи ротора машины переменного тока.
Предназначен для ручного регулирования тока в обмотке ротора машины переменного тока.
Трехфазная трансформаторная группа.
Предназначена для преобразования однофазного / трехфазного напряжения.
Блок мультиметров.
Предназначен для измерения токов, напряжений, омических сопротивлений. Цифровой с жидкокристаллическим дисплеем.
Указатель угла нагрузки синхронной машины.
Предназначен для измерения и отображения в аналоговой форме угла нагрузки синхронной машины. Имеет выходные гнёзда для подключения к ПЭВМ.
Указатель частоты вращения.
Предназначен для отображения частоты вращения электрических машин в электромашинном агрегате в аналоговой форме.
Измеритель мощностей.
Предназначен для измерения активной и реактивной мощностей в однофазной электрической цепи и отображения их в аналоговой форме.
Преобразователь угловых перемещений.
Предназначен для преобразования скорости вращения электрических машин в сигнал цифрового вида.
Исследуемая машина переменного тока (синхронный двигатель):
 100 Вт;
|  22 В;
|
 230 В;
|  1,85 А;
|
 0,26 А;
|  1500 об/мин;
|
| I вхх = 1,6 А; |  1.
|
Нагрузочная машина постоянного тока (двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением):
| 90 Вт;
|  57,2 %;
|
| 220 В;
| 0,73;
|
| 0,56 А;
|  = 86 Ом;
|
| 1500 об/мин;
|  = 1,15 кОм.
|
 0,2 А;
|
Исследуемая и нагрузочная машины жестко соединены между собой и представлены в виде электромашинного агрегата, дополненного маховиком и преобразователем угловых перемещений.
Обозначения и параметры используемой аппаратуры (таблица 5.1)
Таблица 5.1
| Обозначение | Наименование | Тип | Параметры |
| TT | Трехфазная трансформаторная группа | 347.1 | 3´80 В×А; 230/242,235, 230, 226, 220, 133, 127 В |
Продолжение таблицы 5.1
| QА1, QА2 | Трехполюсный выключатель | 301.1 | ~ 400 В; 10 А |
| BC | Реостат для цепи ротора машины переменного тока | 307.1 | 3х0…40 Ом; 1 А |
| RA | Активная нагрузка | 306.1 | 3 ´ 0…50 Вт; 220 В; 0,5 А |
| GA | Трехфазный источник питания | 201.2 | ~ 400 В; 16 А |
| GB | Источник питания двигателя постоянного тока | 206.1 | - 0…250 В 3 А (якорь) - 200 В; 1 А (возбуждение) |
| GG | Возбудитель машины переменного тока | 209.2 | -0…40 В; 3,5 А |
| D2 | Машина постоянного тока | 101.2 | 90 Вт; 220 В 0,76 А (якорь) 220 В(возбуждение) |
| DD | Преобразователь угловых перемещений | 6 выходных сигналов | |
| D1 | Машина переменного тока | 102.1 | ~ 50 Вт; 230 В; 1500 мин-1 |
| IP | Измеритель мощностей | 507.2 | 15; 60; 150; 300; 600 В, 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 А |
| BM | Блок мультиметров | 508.2 |  0...1000 В;
0...20 А
|
| IB | Указатель частоты вращения | 506.3 | 2000…0…2000 мин-1 |
| IQ | Указатель угла нагрузки синхронной машины | 505.2 | – 180°...0...180°. |
Общие сведения
На рис. 5.3 приведена схема включений синхронного двигателя (СД). Токи, протекающие по трехфазной обмотке статора, создают намагничивающие силы, результирующий вектор которых образует вращающееся в пространстве электромагнитное поле статора 
. Скорость вращения поля является рабочей скоростью синхронного двигателя и равна:
,
где f – частота питающей сети;
– число пар полюсов машины.
На роторе СД расположена обмотка возбуждения, которая питается постоянным током от независимого регулируемого источника напряжения – возбудителя. Ток возбуждения создает электромагнитное поле 
, неподвижное относительно ротора, и вращающее в установившемся режиме вместе с ротором со скоростью 
. Взаимодействие полей статора и ротора создает электромагнитный момент синхронной машины 
.
При отсутствии нагрузки векторы полей 
и 
совпадают в пространстве и вращаются со скоростью 
. При возникновении на валу двигателя момента сопротивления, векторы и расходятся на угол θ, называемый углом нагрузки.
Рис.5.3. Схема включения синхронного двигателя
Изменению нагрузки на валу машины соответствует изменение θ (рис. 5.4). Максимальный момент – при угле 
. Если нагрузка на валу будет больше 
, то синхронный режим нарушается и машина выпадает из синхронизма.
Механическая характеристика СД (рис. 5.5) представляет абсолютно жесткую прямую линию 1, ограниченную значениями момента ± .
Рис. 5.5. Механическая характеристика СД
Так как ротор двигателя вращается со скоростью 
и скольжение отсутствует, то вся мощность электромагнитного поля статора Р1 преобразуется в механическую мощность на валу. Если пренебречь потерями в статоре, то 
, откуда
. (5.1)
Как известно, пуск СД осуществляется в асинхронном режиме. Для этого в конструкции используется обмотка короткозамкнутого асинхронного двигателя. Поэтому при разгоне до подсинхронной скорости двигатель работает как асинхронный короткозамкнутый с механической характеристикой 2. По достижении подсинхронной скорости (0,95· ) в обмотку возбуждения подается постоянный ток, и двигатель втягивается в синхронизм, переходя на работу в точку б, соответствующей синхронному режиму.
Достоинством синхронного двигателя является возможность регулирования реактивной мощности, циркулирующей в цепи статора, в том числе возможность, работая двигателем, т.е. потребляя активную мощность, одновременно генерировать реактивную мощность (компенсатор реактивной мощности).
Применение на предприятиях СД позволяет уменьшить реактивную мощность, потребляемую предприятием в целом, и поддерживать нормативное значение 
в энергосистеме потребителя.
При токе возбуждения меньше номинального, вектор тока статора I1 отстает от вектора напряжения сети U1 на угол 
, т.е. двигатель работает с отстающим (реактивная мощность «потребляется»).
При увеличении тока возбуждения ток статора будет опережать по фазе напряжение U1, станет опережающим и синхронный двигатель будет генерировать реактивную мощность.
Зависимость тока статора от тока возбуждения СД отражается U- образными характеристиками (рис. 5.6).
Рис. 5.6. U-образные характеристики СД
Дата добавления: 2015-12-18; просмотров: 14; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!