Для поиска темы - пользуйтесь СИСТЕМОЙ ПОИСКА


Стоимость дипломной работы


Home Для студента... Лабораторная работа №2. «Исследование режимов работы асинхронного короткозамкнутого двигателя»

Лабораторная работа №2. «Исследование режимов работы асинхронного короткозамкнутого двигателя»
загрузка...
Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 

Лабораторная работа №2. «Исследование режимов работы асинхронного короткозамкнутого двигателя»


Цель работы: изучить основные режимы работы 3-скоростного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором:
1.   пуск и остановка двигателя;
2.    регулирование скорости;
3.    электрическое торможение;
4.    изменение направления вращения ( реверс ).

1.    Основные сведения
Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором широко применяются в судо
вых нерегулирумых и регулируемых электроприводах.
Скорость механизма не изменяется в нерегулируемых приводах и изменяется в
регулируемых.
К нерегулируемым относятся электроприводы насосов, вентиляторов, компрессо-
ров, к регулируемым – электроприводы грузовых лебёдок, кранов, брашпилей, шпилей и др.
В данной лабораторной работе исследуется 3-скоростной асинхронный двигатель с
короткозамкнутым ротором типа АОЛ2-31-6 / 4/ 2 с номинальными данными, приведены-
ми в таблице 1.

Таблица 1. Номинальные данные двигателя АОЛ2-31-6/4 /2
Число полюсов 2р    6    4    2
Мощность ( на валу ) Р , кВт
0,75    0,8    1,0
Частота вращения n, об/мин    960    1460    2880
Коэффициент полезного действия η, %    69    74    80
Коэффициент мощности cos φ    0,67    0,76    0,9
Кратность пускового тока К ι. = I / I
7    7    7
Кратность пускового момента К = М /М 
1,3    1,3    1,1
Кратность максимального момента К = М / М
2    2    2

Буквенно-цифровое обозначение типоразмера АОЛ2-31-6/4/2 объясняется так:
А – асинхронный;
О – обдуваемый;
Л – станина и подшипниковые щиты – из чугуна ( литые );
2 – номер серии асинхронных двигателей ( вторая );
3- номер габарита ( третий );
1 – номер длины сердечника статора ( первая );
6 – число полюсов первой скорости;
4 -  число полюсов второй скорости;
2 - число полюсов третьей скорости.
Как следует из таблицы 1, способ регулирования скорости этого двигателя – изме-
нением числа пар полюсов. Для этого на статоре двигателя уложены 2 электрически не связанные обмотки:
а ) обмотка первой скорости с выводами 6С1, 6С2 и 6С3;
б ) обмотка 2-й и 3-й скоростей с выводами 4С1, 4С2, 4С3 ( 2-я скорость ) и 2С1,
2С2 и 2С3 ( 3-я скорость ).
Схемы соединения обмоток:
1.    первой скорости – «звезда»;
2.    второй скорости – «треугольник»;
3.    третьей скорости – «двойная звезда».
Цифры 6, 4 и 2 означают число полюсов ( не пар полюсов ), поэтому синхронные частоты вращения 1-й, 2-й и 3-й скоростей составляют соответственно:
n  = 60f / р  = 60*50 / 3 = 1000 об/мин;
n = 60f / р = 60*50 / 2 = 1500 об/мин;
n = 60f / р = 60*50 / 1 = 3000 об/мин.
В теории электропривода применяют системную единицу измерения скорости –
угловую скорость ω = 2π*n / 60 = n / 9,55 ( радиан в секунду, или с ).
С учётом последнего соотношения, синхронные угловые скорости составят:
ω = 1000 / 9,55 = 104,7 с ;
ω = 1500 / 9,55 = 157 с ;
ω = 3000 / 9,55 = 314 с .
Этим синхронным угловым скоростям соответствуют точки S , S и S  на механи-
ческих характеристиках двигателя ( рис. 2 ).
В работе использованы 2 вида электрического  торможения двигателя:
1.    рекуперативное:
2.    динамическое.
Рекуперативное торможение происходит всякий раз в случае уменьшения скоро-
сти двигателя при регулировании скорости изменением числа пар полюсов,
Этот способ не требует дополнительной аппаратуры, т.к. торможение происходит само по себе.
На судах этот вид торможения наблюдается в электроприводах грузоподъёмных и
якорно-швартовных устройств.
Динамическое торможение на судах применяется крайне редко, в основном, в си-
стемах управления  серводвигателями электрогидравлических рулевых приводов.
Серводвигателями называют электродвигатели постоянного и переменного тока,
являющиеся частью усилительного устройства, Мощность серводвигателей – от несколь-
ких ватт до нескольких сот ватт.

2.    Описание принципиальной схемы

2.1. Основные элементы принципиальной схемы
К основным элементам схемы относятся ( рис. 1 ):
L1, L2, L3 – линейные провода;
КМ1:1-КМ2:3 – главные контакты линейного контактора КМ1, для подачи напряже
ния на обмотки статора;
РU – вольтметр, для измерения линейного напряжения питающей сети;
НL1 – лампочка сигнальная «Питание на схему подано»;
КК1, КК2 – нагревательные элементы одноименных тепловых реле, для защиты
двигателя от токов перегрузки;
КМ2:1-КМ2:3 – главные контакты контактора КМ2 «Вперёд»;
КМ3:1-КМ3:3 - главные контакты контактора КМ3 «Назад»;
КМ4:1-КМ4:2 - главные контакты контактора КМ4 динамического торможения;
R - тормозной резистор, для ограничения тока динамического торможения;
РА – амперметр, для измерения линейного тока обмотки статора двигателя;
S1 – переключатель способов пуска двигателя, имеет 3 положения:
1. положение «0» - обмотка статора отключена от сети;
2. положение «I» - пуск через пусковые резисторы;
3. положение «II» - прямой пуск;
R - пусковые резисторы;
S2 – переключатель скоростей, имеет 4 положения:
1.положение «0» - обмотка статора отключена от сети;
2. положение «I» - 1-я скорость, через контакты 1, 2 и 3 питание поступает на выво
ды 6С1, 6С2 и 6С3 «звезды»;
3. пооложение «II» - 2-я скорость, через контакты 1, 2 и 3 питание поступает на выводы 4С1, 4С2 и 4С3 «треугольника»;
4. положение «III» - 3-я скорость, через контакты 1, 2 и 3 питание поступает на средние выводы 2С1, 2С2 и 2С3, через 4, 5 и 6 выводы 4С1, 4С2 и 4С3 соединяются в общую точку, обмотка статора соединена  в «двойную звезду».
SB1 – кнопка «Пуск», для включения линейного контактора КМ1;
SB2 – кнопка «Стоп», для выключения линейного контактора КМ1;
КМ1 – линейный контактор, для подачи напряжения на схему;
SB3 – кнопка «Вперёд», для включения реверсивного контактора КМ2 «Вперёд»;
SB4 – кнопка «Назад», для включения реверсивного контактора КМ3 «Назад»;
SB5 – двухполюсная кнопка «Динамическое торможение»;
HL2 – лампочка сигнальная «Динамическое торможение».

2.2. Подготовка схемы к работе
Для подготовки схемы к работе надо установить переключатели S1 и S2 в положе
ние «0», после чего нажать кнопку SB1 «Пуск» и тем самым включить линейный контак
тор КМ1.
При этом замыкаются главные контакты КМ1:1-КМ1:3 контактора , подавая пита
ние на остальную часть схемы управления, и вспомогательный КМ1:4, после чего кнопку SB1 можно отпустить.
Загорается сигнальная лампочка HL1 «Питание на схему подано».
Схема готова к работе.

2.3. Прямой пуск
Для прямого пуска устанавливают переключатель S1 в положение «II» «Прямой
пуск», а переключатель S2 – в положение «0».
Нажимают кнопку SB3 «Вперёд», при этом включается реверсивный контактор
КМ2 “Вперёд». Замыкаются главные контакты КМ2:1-КМ2:3, подавая питание на нижнюю часть схемы.
Затем, переводя переключатель S2 из положения «0» в положения «I», «II» и «III»,
с небольшой задержкой в каждом этом положении, включают обмотки статора 1-й, 2-й и 3-й споростей. При этом переходный процесс будет протекать по траектории А-В-С-D-Е-F ( рис. 2 ).
После этого двигатель останавливают, для чего нажимают кнопку SB2 «Стоп», а
переключатели S1 и S2 возвращают в положение «0».
При этом каждый раз, при переходе с большей скорости на  меньшую, двигатель
автоматически переходит в режим рекуперативного торможения.
Например, при переходе с 3-й скорости на 2-ю, переходный процесс протекает по
траектории F-H- S - D, а при переходе со 2-й на 1-ю – D -J- S - B.
Тормозные участки характеристик располагаются только во 2-м квадранте, с отри-
цательными значениями момента двигателя М.
Это означает, что при переходе с 3-й скорости на 2-ю торможение двигателя начи
нается в точке Н и заканчивается в точке S , а при переходе со 2-й на 1-ю – начинается в точке J и заканчивается в точке S .
На участках S - D и S - В двигатель, повторно изменяя знак своего момента, воз-
вращается в двигательный режим.
Условие рекуперативного торможения двигателя на отрезках H- S и J- S  одно и то же: электромагнитный момент двигателя становится тормозным, если скорость ротора больше скорости магнитного поля обмотки статора. Поясним это на примере перехода двигателя из точки F в точку Н.
В точке F угловая скорость магнитного поля обмотки статора ω = 314 с , а
скорость ротора ω = 310 с , т.е. ротор вращается медленнее магнитного поля.
При переходе из точки F в точку Н. скорость ротора по инерции останется прежней
( ω = 310 с ), а скорость магнитного поля на 2-й скорости составит ω = 157 с , т.е.
ротор вращается быстрее магнитного поля обмотки статора почти в 2 раза.
При этом асинхронный двигатель переходит из двигательного режима ( точка F ) в
генераторный ( точка Н ), и на участке H- S  работает как асинхронный генератор в режиме рекуперативного торможения, возвращая энергию в сеть.
Аналогично объясняется образование тормозного момента двигателя при переходе из точки D в точку J.

2.4. Пуск при пониженном напряжении
Для такого пуска переключатель S1 устанавливают в положение «I», нажимают кнопку  SB3 и переводят переключатель S2 из положения «0» через положения «I» и «II»
в положение «III». Иначе говоря, последовательность действий такая же, как и прямом пуске.   
Для остановки двигателя возвращают в положение «0» сначала переключатель S2, а затем переключатель S1.

2.5. Динамическое торможение
Вначале выполняют прямой пуск двигателя в направлении “Вперёд” и разгоняют его при помощи переключателя  S2 до 3-й скорости ( п. 2.3 ).
.  Нажимают на кнопку SB2 «Стоп», отключая двигатель от сети и по секундной стрелке часов определяют время t свободного выбега двигателя ( от момента нажатия кнопки до момента полной остановки двигателя ).
После остановки двигателя переключатель S2 возвращают в положение «0».
Для получения динамического торможения повторно подают питание на двигатель  нажатием кнопок SB1 «Пуск» и SB3 «Вперёд» и разгоняют его при помощи переключате-
ля  S2 до 3-й скорости ( п. 2.3 ).
Динамическое торможение начинается c момента нажатия кнопки SB5 «Динамиче
ское торможение». При этом засекают по часам начало времени торможения t  ( первый отсчёт ).
Её верхний контакт размыкается, отключая контактор КМ2 «Вперёд», а нижний за-
мыкается, включая контактор КМ4 динамического торможения.
При отключении контактора КМ2 с обмотки статора снимается переменное напря-
жение питающей сети, а при включении контактора КМ4 на выводы 2С1 и 2С2  обмотки «двойной звезды» подаётся напряжение 220 В постоянного тока.
Тормозной ток ограничен тормозным резистором R .
При торможении переходный процесс протекает по траектории F-Н-О и заканчива-
ется в точке «О» ( начало координат , скорость двигателя равна нулю ). В момент останов-
ки двигатель по часам делают второй отсчёт времени t , и по разнице второго и первого отсчёта часов находят длительность динамического торможения t  = t - t .
После остановки двигателя кнопку SB5 надо отпустить. При длительно нажа-
той кнопке SB5 обмотка статора сгорит.

2.6. Реверс двигателя
Реверс двигателя выполняют без использования пусковых резисторов в последова
тельности, приведенной в п. 2.3. Однако при этом используют кнопку SB4 «Назад».

3. Порядок выполнения работы

1.1. Прямой пуск
При прямом пуске:
1. устанавливают переключатели S1 в положение «II», а и S2 в положение «0»;
2. нажимают кнопку SB1 «Пуск»;
3. нажимают кнопку SB3 «Вперёд»;
4. переводят переключатель S2 последовательно в положение «I», «II» и   «III»;
5. вносят значение пускового тока I   обмотки 1-й скорости  (  положение «I» переключателя S2 ) в таблицу 1:

Таблица 1.
Пусковые токи
Пусковой ток     I  , А
I , А

При прямом пуске       
При пуске через резисторы       

6. нажимают кнопку SB2 «Стоп»,  и по секундной стрелке определяют время свободного выбега двигателя t  ( от момента нажатия кнопки «SB2 «Стоп» до момента полной остановки двигателя ); это время вносят в таблицу 2.

Таблица 2.
Время остановки двигателя
Время остановки двигателя     t , с
t , с

При прямом пуске и остановке       
При динамическом торможении       
7. возвращают в положение «0» переключатели S1 и S2.

3.2. Пуск при пониженном напряжении
При таком пуске:
1. устанавливают переключатели S1 в положение «I», а и S2 в положение «0»;    2. нажимают кнопку SB1 «Пуск»;
3. нажимают кнопку SB3 «Вперёд»;
4. переводят переключатель S2 последовательно в положение «I», «II» и   «III»;
5. вносят значение пускового тока I  обмотки 1-й скорости ( положение «I» пере
ключателя SB2 ) в таблицу 1:
6. нажимают кнопку SB2 «Стоп»;
7. возвращают в положение «0» переключатели S1 и S2.

3.3.  Динамическое торможение
При динамическом торможении:
1. устанавливают переключатели S1 в положение «II», а и S2 в положение «0»;
2. нажимают кнопку SB1 «Пуск»;
3. нажимают кнопку SB3 «Вперёд»;
4.переводят переключатель S2 последовательно в положение «I», «II» и   «III», разгоняя двигатель до 3-й скорости;
5. нажимают кнопку SB5 «Динамическое торможение» и засекают время начала торможения t  ( первый отсчёт );
6. в момент остановки двигателя засекают время остановки t , и по разнице второ
го и первого отсчёта часов находят длительность динамического торможения t  = t - t ;
7. вносят время t в таблицу 2.
8. возвращают в положение «0» переключатели S1 и S2.
После остановки двигателя кнопку SB5 надо отпустить. При длительно нажа
той кнопке SB5 обмотка статора сгорит.

3.4. Реверс двигателя
Для реверса двигателя:
1. устанавливают переключатели S1 в положение «II», а и S2 в положение «0»;
2. нажимают кнопку SB1 «Пуск»;
3. нажимают кнопку SB4 «Назад»;
4. переводят переключатель S2 последовательно в положение «I», «II» и   «III»; убеждаются в реверсе двигателя;
5. нажимают кнопку SB2 «Стоп»;
6. возвращают в положение «0» переключатели S1 и S2.

4. Оформление отчета
1.1. Внести в отчёт принципиальную схему ( рис. 1 ) и графики механических ха-
рактеристик двигателя во всех режимах, предусмотренных схемой управления  ( рис. 2 ), уметь объяснить работу схемы и переходные процессы.
1.2. Ответить на вопросы:
.1. Какие способы пуска использованы в данной работе?
.2. каков способ регулирования скорости? В чём его достоинства и недостатки, область применения на судах?
.3. каковы виды электрического торможения двигателя в данной работе?
.4. что такое генераторный режим работы асинхронного двигателя, при каком усло
вии он наступает?
.5. в каких судовых электроприводах применяют способы торможения, использо-
ванные в данной работе?
.6. что надо сделать, чтобы осуществить переходный процесс по траектории
FHD?
7.    в процессе выполнения работы отключился контактор КМ1. Каковы возможные причины этого? Как обнаружить и устранить неисправности?

Механические характеристики асинхронного двигателя:
„1” – естественная механическая характеристика 1-й скорости;
„2” -  естественная механическая характеристика 2-й скорости;
„3” -  естественная механическая характеристика 3-й скорости;
„4” – искусственная механическая характеристика при динамическом тормо
жении.
В точках S1, S2 и S3 синхронная угловая скорость двигателя равна соответственно
ω1 = 104,6 с-1 , ω2 = 157 с-1 , ω3 = 314 с-1 ( т.е. частоты  вращения  в этих точках равны 1000, 1500 и 3000 об/мин ).


 
загрузка...

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить