1. Цель работы

Исследование энергетических режимов работы вентиляторной установки, у которой в качестве системы электропривода применяется вентильный электропривод.

2. Программа работы

1. Ознакомится с теоретическими положениями работы вентильного двигателя.

2. Ознакомится с техническими характеристиками устройств лабораторного стенда.

3. Ознакомится с интерфейсом программы LISA PC 5.1.48 для управления вентильным двигателем.

4. Снять характеристику внешней сети вентиляторной установки при изменении частоты вращения от 0 до номинального значения.

5. Снять внешнюю характеристику вентилятора при номинальной частоте вращения (n_н=1380 об/мин). Двигатель вентилятора подключается непосредственно к сети 220 В.

3. Содержание отчета

3.1. Цель лабораторной работы.

3.2. Программа лабораторной работы.

3.3. Схема лабораторного стенда.

3.4. Результаты измерений внешней сети вентиляторной установки при изменении частоты вращения от 0 до номинального значения.

3.5. Результаты снятия внешней характеристики вентилятора при номинальной частоте вращения.

3.6. Результаты проведения опытов.

3.7. Выводы по работе.

4. Теоретические сведения

Проблема изменения скорости движения элементов различных машин и механизмов с целью экономии электроэнергии решается путем применения регулируемых электроприводов. Их использование позволяет существенно снизить потребление электроэнергии и одновременно улучшить условия работы и продлить срок службы двигателей и механизмов благодаря исключению динамических ударов и ограничению тока в обмотках.

Одним из проявлений общемировой тенденции развития производства высокотехнологичной электротехнической продукции являются определенные успехи в области создания нового поколения регулируемых электроприводов с использованием вентильных электродвигателей.

Выпуск таких электроприводов осваивают в настоящее время практически все ведущие электротехнические компании. Предложение на рынке вентильных электродвигателей характеризуется широким мощностным диапазоном - от единиц ватт до сотен киловатт, которые могут использоваться в самых различных отраслях промышленности, в том числе и аэрокосмической.

4.1 Вентильный электропривод

В самом общем случае вентильным можно назвать любой электропривод, в котором регулирование режима работы электродвигателя проводится с помощью управляемых вентильных (полупроводниковых) преобразователей электрической энергии: выпрямителя, импульсного регулятора постоянного тока, преобразователя частоты.

Рисунок 1 - Способ однополярного импульсного регулирования.

а - схема трехфазного двигателя; б - эквивалентная схема на интервале импульса;

в - эквивалентная схема на интервале паузы

В более узком, общепринятом смысле вентильный электропривод (ВЭП) или вентильный двигатель (ВД) является електромеханотронной системой, в которой объединенные синхронная электрическая машина, как правило, с возбуждением от постоянных магнитов (СДПМ) (рис.2), электронный коммутатор (инвертор), с помощью которого осуществляется питание обмоток якоря машины, и система автоматического управления инвертором, оснащенная необходимыми измерительными устройствами (датчиками).

Рисунок 2 - Вентильный двигатель с возбуждением на постоянных магнитах

Традиционное управление ключами инвертора ВЭП осуществляется в функции положения ротора синхронного двигателя. Функциональную схему вентильного двигателя можно представить следующим образом (рис.3 ) :

Рисунок 3 - Функциональная схема вентильного двигателя

На рис. 3 изображено:

М - двигатель;

BR - датчик положения ротора;

U_пит - напряжение питательной сети;

ω - угловая частота вращения.

Благодаря своим высоким эксплуатационным характеристикам, СДПМ является наиболее перспективными электрическими машинами в диапазоне малых и средних мощностей, особенно для моментных систем электропривода. СДПМ конструктивно простые, надежные, имеют абсолютно жесткие механические характеристики и не требуют расходов энергии на возбуждение. Эти качества электрической машины обусловливают применение ВД в промышленных системах автоматики, работах и манипуляторах, координатных устройствах, намоточных и лентопротяжных механизмах, прецизионных системах слежки и наведения, в авиационной и медицинской технике. ВД имеют свою "нишу" в тяговом электроприводе (электровоз Вл80вр), поводах рулевого управления летательных и подводных аппаратов, электромеханических устройствах автомобилей и тому подобное.

Для изготовления ротора СДПМ могут использоваться ферритовые магниты. Они относительно дешевы, но обеспечивают невысокий уровень индукции магнитного поля. Поэтому в последние десятилетия преимущество отдается высокоэнергетическим магнитам на основе сплавов редкоземельных металлов, которые владеют большой коэрцитивной силой. Это позволяет значительно улучшить массогабаритные показатели ВЭП и получить высший вращательный момент [1].