ИССЛЕДОВАНИЕ АСИНХРОННОЙ МАШИНЫ В РЕЖИМЕ
АСИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА
Цель работы. Изучение способа включения асинхронной машины для работы в режиме генератора. Исследование рабочих свойств асинхронного генератора.
Задачи работы:
1. Изучить схему для экспериментального исследования асинхронного генератора.
2. Произвести пробный пуск асинхронного двигателя и двигателя постоянного тока
3. Исследовать асинхронный двигатель в режиме асинхронного генератора.
4. Провести обработку экспериментальных данных, составить отчет и сделать заключение по работе.
Подготовка к работе:
1. Пройти инструктаж по технике безопасности на рабочем месте.
2. Ознакомиться с описанием работы.
3. Выполнить практическую часть лабораторной работы: изучить имеющееся оборудование, собрать схему, провести необходимые исследования.
Приборы и принадлежности:в лабораторной работе используются следующие модули: модуль питания стенда (МПС); модуль питания (МП); тиристорный преобразователь (ТП); силовой модуль (СМ); модуль измерительный (МИ).
Краткие теоретические сведения
Устройство асинхронного двигателя
В зависимости от конструкции, все асинхронные двигатели могут иметь короткозамкнутый или фазный ротор. В первом случае, основными составными частями двигателя являются статор, в виде неподвижной части и ротор, который вращается вокруг вала, установленного в подшипники. Их сердечники включают в себя листы электротехнической стали, изолированные между собой. Обмотка ротора коротко замыкается с помощью перемычек в виде колец, из-за чего и получил свое наименование данный тип двигателей.
|
|
|
Рисунок 1 – Устройство асинхронного двигателя
Фазный ротор отличается от первого варианта обмоткой, укладываемой в его пазах. Этот тип обмотки выполняется так же, как и на статоре. Ее концы соединяются с контактными кольцами, закрепленными на валу. По этим кольцам происходит скольжение щеток, соединяющих обмотку и реостат регулировки или пуска. Устройства с фазным ротором, более дорогие и требуют квалифицированного обслуживания. Поэтому, они применяются намного реже, по сравнению с обычными конструкциями электродвигателей.
Генераторный режим асинхронных двигателей
Основной функцией автономных трехфазных асинхронных генераторов, является преобразование механической энергии, поступающей от первоначального двигателя, в электричество. Благодаря своим преимуществам, работа асинхронного двигателя в генераторном режиме имеет большое значение при выработке электроэнергии в определенных условиях.
В сравнении с другими типами генераторов, здесь отсутствует коллекторно-щеточный механизм, из-за чего, устройство может работать более надежно и долговечно. Для асинхронного двигателя, отключенного от сети, используются различные первичные двигатели, обеспечивающие вращение. В данном случае, в действие вступает принцип обратимости, наблюдаемый в электрических машинах. Когда частота вращения становится синхронной, то остаточное магнитное поле, воздействуя на зажимы обмотки статора, образует определенную электродвижущую силу.
|
|
|
Рисунок 2 – Режимы работы асинхронной машины
При подключении к зажимам обмотки батареи конденсаторов, начнется протекание емкостного опережающего тока. Благодаря влиянию конденсаторов, генератор самовозбуждается. В результате, происходит установка симметричной трехфазной системы напряжений во всех обмотках статора. Значение получаемого напряжения находится в зависимости от емкости каждого конденсатора и технических параметров машины. Таким образом, происходит превращение асинхронного электродвигателя в асинхронный генератор.
Режим генератора у асинхронных машин является полной противоположностью режиму двигателя. Самым главным отличием является то, что при режиме двигателя, асинхронная машина потребляет из сети электрическую энергию. А в режиме генератора наоборот отдает в сеть выработанную электрическую энергию.
|
|
|
Режим генератора возможен только тогда, когда скорость вращения ротора n будет выше скорости вращающегося магнитного поля статора. В этом случаи скольжение S будит отрицательным. Для этого необходимо ускорить ротор синхронной машины, то есть посадить на вал ротора, какой-либо механизм (турбина, редуктор, другой двигатель).
Режим генератора у асинхронных машин не является часто используемым, и может применяться в узких специализированных областях, в маломощных электростанциях.
Стоит отметить, что при таком режиме работы, отдаваемая в сеть электроэнергия совпадает по частоте с частотой самой сети. Так как она зависит только от частоты вращения магнитного поля статора, которая как мы знаем не изменяется.
В использовании таких генераторов есть огромный плюс, в его устройстве отсутствуют скользящие контакты, вращающиеся обмотки, это обеспечивает надежную и долговременную эксплуатацию. Так же эти генераторы мало восприимчивы к коротким замыканиям в сети. Еще не маловажным условием работы является, наличие остаточной намагниченности ротора, которое усиливается конденсаторными установками, включенными в цепи статорных обмоток.
|
|
|
Порядок выполнения работы
1. Перед проведением лабораторной работы приведите модули в исходное состояние: кнопку «Сеть» модуля ТП установите в нижнее положение, а переключатель SA6 установите в нижнее положение. Переведите ТП в режим регулирования момента (Приложение Е).
Исследуемая асинхронная машина входит в состав электромашинного агрегата, включающего в себя собственно исследуемый генератор М1, приводной двигатель – машину постоянного тока – М2 и импульсный датчик скорости М3.
Схема для снятия рабочих характеристик асинхронного генератора представлена на рис. 3. Внимательно изучите схему.
Рисунок 3 – Схема для снятия рабочих характеристик
асинхронного генератора
Двигатель постоянного тока подключается к тиристорному преобразователю. Якорная цепь подключается к выходам регулируемого источника напряжения UТП, обмотка возбуждения – к выходам UОВ.
Значение частоты вращения n наблюдать на индикаторе силового модуля.
Значение тока якоря IЯ, напряжения якоря UЯ наблюдайте на индикаторе ТП, ток статора IФ и напряжение статора UФ измеряются приборами модуля МИ.
2. Соберите схему и предоставьте ее для проверки преподавателю.
3. Снимите рабочие характеристики. Рабочие характеристики представляют собой зависимость мощности, подводимой к асинхронном генератору Р1, фазного IФ, КПД ƞ, скольжения s от полной активной мощности Р2, отдаваемой асинхронным генератором в сеть: IФ, Р1, s, ƞ, cosφ1 = f (P2).
Опыт проводится в следующей последовательности:
- включите автоматы QF1 и QF2 модулей МПС и МП соответственно; когда запустится асинхронный двигатель, зафиксируйте показания холостого хода;
- включите кнопку «Сеть» ТП – подается напряжение на тиристорный преобразователь;
- подайте разрешение на работу ТП (SA6) и выберите направление вращения (SA5);
- задавая потенциометром RP1 модуля ТП момент нагрузки, наблюдайте за частотой вращения агрегата. Если она уменьшается, поменяйте направление задания момента;
- увеличивая задание момента ТП, изменяйте скорость агрегата. При проведении опыта необходимо следить за током якоря ДПТ. Он не должен превышать 1,5 А.
Данные опыта занесите в таблицу 1 и 2.
Таблица 1 – Результаты измерений и вычислений
| Со стороны асинхронного двигателя | ||||||||
| Данные опыта | Расчетные данные | |||||||
| UФ | IФ | P | n | Р2 | cos φ | s | ω | η А.ген |
| В | A | Вт | об/мин | Вт | рад/с | % | ||
Таблица 2 – Результаты измерений и вычислений
| Со стороны двигателя постоянного тока | ||||||
| Данные опыта | Расчетные данные | |||||
| UЯ | IЯ | МЭМ | IЯ0 | М0 | М1 | Р1 |
| В | A | Н∙м | А | Н∙м | Н∙м | Вт |
4. После окончания опыта все переключатели модулей установите в исходное состояние.
5. Рассчитайте данные.
Электромагнитный момент, создаваемый двигателем постоянного тока, Н ∙м:
Мэм = См ∙ Iя,
где См – принимается из тарировочной кривой, См = f (ω) (Приложение Б).
Момент холостого хода двигателя постоянного тока, Н∙м:
М0 = См ∙ Iя0,
где IЯ0 – ток холостого хода; принимается из тарировочной кривой машины постоянного тока (Приложение Б).
Полезный момент на валу двигателя постоянного тока:
М1 = МЭМ – М0.
Мощность, проводимая к асинхронному генератору от двигателя постоянного тока, определяется по расчетным данным этого двигателя:
.
Потери в обмотке статора, Вт:
.
где rС – сопротивление обмотки статора (Приложение Б).
Полная активная мощность, отдаваемая асинхронным генератором в сеть переменного тока, Вт:
Р2=Р1 – ∆РМЕХАД – ∆РЭМ,
где ∆РМЕХАД – механические потери асинхронной машины (Приложение Б),
Коэффициент мощности асинхронного генератора:
.
Скольжение асинхронного генератора
.
где n0 – синхронная частота вращения, об/мин.
КПДасинхронного генератора, %:
.
6. По расчетным данным построить рабочие характеристики асинхронного генератора: Р1, Iф, cosφ, η, s = f (P2) при Uф = const и f = const.
Контрольные вопросы
1. В чем состоят достоинства и преимущества асинхронного генератора по отношению к синхронному генератору?
2.Указать недостатки асинхронного генератора.
3. Может ли асинхронный генератор работать без сети переменного тока?
4. Каким образом создается магнитное поле в асинхронном генераторе?
5. Назовите области применения асинхронных генераторов.
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 1587; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!