Методичні вказівки до виконання роботи
Перед тим, як зняти характеристики, необхідно узгодити напрямок е.р.с. МПС з напрямком випрямленої напруги АД. Для цього при розірваному колі постійного струму (перемикач П1 розімкнутий) вмикається до мережі статор АД і вольтметром V2 робиться замір напруги на перетворювачу Ud.max. Потім вмикається до мережі обмотка збудження МПС і встановлюється струм збудження Із=0. Замкнувши перемикач П1 і ввімкнувши ПД до мережі, незначно збільшують струм збудження МПС. Якщо збільшення струму збудження МПС супроводжується значним зростанням струму в колі постійного струму напрямок е.р.с. Едод співпадає з напрямком випрямленої напруги ротора Ud. Необхідно вимкнути обмотку збудження та змінити на ній полярність напруги. Ввімкнувши обмотку збудження до мережі і переконавшись в тому, що напрямок Едод зустрічний Ud, збільшенням струму збудження МПС встановлюємо Едод=Ud.max і вмикаємо до мережі АД автоматичним вимикачем АВ1. Плавно зменшуючи струм збудження до нуля розганяємо АД до максимальної швидкості.
При декількох значеннях струму збудження МПС, навантажуючи АД механічним гальмом, знімаємо швидкісні характеристики.
Результати замірів і розрахунків зводимо в таблицю:
| № п/п | Експериментальні дані | Розрахункові дані | ||||||||
| Із, A | Іс, A | Ір, A | Uр,B | Id, A | Uя,B | w, с-1 | Мк, Н×м | hк | cosjк | |
Зміст звіту
|
|
|
Звіт повинен містити:
1) найменування роботи та її мету;
2) схему експериментальної установки та специфікацію її елементів;
3) таблиці даних замірів;
4) необхідні розрахункові дані;
5) графіки характеристик 
; 
; 
; 
та 
при Мк=const;
6) висновки відносно одержаних характеристик.
Лабораторна робота № 13
Дослідження регулювальних властивостей і характеристик асинхронно-вентильного каскаду
Мета роботи
Одержати експериментально швидкісні характеристики 
, 
і розрахувати механічні та енергетичні характеристики асинхронно-вентильного каскаду (АВК).
Короткі теоретичні положення
Для АВК (рис. 13.1) як джерело додаткової е.р.с. використовується тиристорний перетворювач, що працює в інверторному режимі. За допомогою інвертора І потужність ковзання Ps повертається в мережу.
Рис. 13.1
Потужність, яку розвиває двигун
. (13.1)
При повному використанні двигуна по нагріванню, струм в його обмотках повинен дорівнювати номінальному, тобто момент двигуна повинен бути номінальним при будь якій швидкості обертання (при незалежній вентиляції).
|
|
|
Таким чином, ця схема забезпечує регулювання швидкості обертання при постійному моменті на валу. Номінальна потужність перетворювача АВК повинна бути обрана за умовою забезпечення перетворювачем максимальної потужності втрат ковзання:
, (13.2)
де Ру.в., Ру.і. - значення установлених потужностей випрямляча В і інвертора І; Рмер.max - максимальне значення потужності, яка споживається двигуном із мережі в діапазоні регулювання; smax - максимальне робоче ковзання двигуна.
На таку ж потужність необхідно вибирати і трансформатор інвертора. Якщо Рмер.max=Рн.АД, загальна установлена потужність електричних машин і пристроїв перетворення електричної енергії
. (13.3)
Рівняння (13.3) не відображає вартісних показників устаткування, проте указує на те, що загальна установлена потужність АВК залежить від ковзання.
Регулювання швидкості обертання двигуна здійснюється за допомогою системи керування інвертором (СІФК). Значення е.р.с. інвертора є функцією кута випередження управління:
, (13.4)
де Ei.m - максимальне значення е.р.с. перетворювача при відсутності регулювання, Ei.m=kc×Uф; b - кут випередження управління інвертором.
|
|
|
Якщо зважити, що максимальне значення випрямленої напруги для мостової схеми випрямляча
, (13.5)
ковзання ідеального холостого ходу визначається так:
. (13.6)
Із рівняння (13.6) видно, що діапазон регулювання частоти обертання обмежується чисельником виразу, максимальне значення якого
, (13.7)
де bmin - мінімальне значення кута випередження управління, який вибирається за умовою надійного інвертування, b=15…20°.
В залежності від значення напруги трансформатора Uф, може бути одержано потрібне значення ковзання ідеального холостого ходу як менше 1.0, так і більше 1.0. Якою ціною досягається ковзання s0>1 видно із рівняння (13.3), якщо урахувати, що вартість перетворювальних пристроїв, як правило, більше вартості електричних машин.
Схема АВК дозволяє одержати будь який із відомих гальмівних режимів двигуна з фазним ротором: електродинамічний, генераторний при s<0 та противмикання.
Всі названі режими здійснюються з рекуперацією енергії ковзання, енергетичні процеси в силових елементах не змінюються; в залежності від режиму змінюється напрямок складових потужності Рмер та Рв. В режимі електродинамічного гальмування Рмер=0 в зв'язку з тим, що двигун не споживає з мережі потужність, яка залежить від швидкості обертання або моменту. Потужність, яка витрачається на збудження статора АД, незначна по величині і може бути віднесена до постійних втрат.
|
|
|
Швидкодія системи АВК знаходиться на рівні приводу постійного струму. Специфічні режими, і перш за все необхідність робити перемикання в силовому колі при переході в гальмівний режим, знижує цінні властивості каскаду. Цією обставиною в значній мірі пояснюється використання АВК в приводах, де не потрібні гальмівні режими або їх використання не пов'язано з частими перемиканнями в силовому колі.
Момент АВК
. (13.8)
Коефіцієнт потужності визначається як відношення
, (13.9)
де Qк, Рк - відповідно активна і реактивна складові повної потужності. Активна потужність каскаду може бути визначена із залежності
, (13.10)
де Мх- момент холостого ходу каскаду; Іс- струм статора двигуна; DUв - падіння напруги на вентилях випрямляча, DUв»1…1.5 В; DРі - втрати в інверторі.
В схемі АВК
, (13.11)
де DUі – падіння напруги на вентилях інвертора, DUі»2…2.5 В; Rдр - опір дроселя; RТр - активний опір фази узгоджувального трансформатора.
Реактивна потужність АВК
; (13.12)
, (13.13)
де Іm - струм намагнічування асинхронного двигуна, визначається із досліду холостого ходу при розірваному колі постійного струму.
, (13.14)
де Ud.max=Uфkс=2.34×Uф=320 В - максимальне значення випрямленої напруги випрямляча; kс- коефіцієнт схеми; Uф - діюче значення фазної напруги трансформатора; Еі - напруга на виході інвертора.
Одержані вирази для коефіцієнта потужності припускають відсутність гармонік струму інвертора і випрямляча. При необхідності урахування коефіцієнта спотворення коефіцієнт потужності визначають так
. (13.15)
Вентильний каскад має вельми малий коефіцієнт потужності, тому що інвертор, як і двигун, завжди є споживачем реактивної потужності при регулюванні швидкості обертання.
Програма роботи
1. Записати паспортні дані машин, перетворювачів, що входять до експериментальної установки, підібрати апаратуру, вимірювальні прилади і реостати.
2. Зібрати схему установки згідно рис. 13.1.
3. Здійснити запуск АД в каскадній схемі.
4. Для декількох (3...5) значень э.р.с. інвертора зняти швидкісні характеристики каскаду , .
5. Розрахувати значення Мк, hк, cosjк.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 361; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!