Опрацювання результатів дослідів

1. Розрахувати число полюсів 2р двигуна, що відповідає меншій і більшій частотам обертання ротора.

Результати розрахунків звести в таблицю:

№ пп.	n,	2p
1 - 2

2. Накреслити схеми з'єднання фаз обмотки статора двошвидкiсного трифазного двигуна для меншої і більшої частот обертання ротора.

3. Збудувати в загальній системі координат графіки залежності тривалості вибiгу ротора двигуна від постійного струму при динамічному гальмуванні t_виб(I₀) відповідно для меншої і більшої частот обертання ротора.

4. Перерахувати фактори, що впливають на тривалість вибiгу ротора.

5. Скласти специфікацію енергоустаткування установки автоматичного керування двошвидкiсним трифазним асинхронним двигуном з короткозамкненим ротором за формою:

№ пп.	Найменування та технічна характеристика обладнання	Кількість	Примітки
1

6. Скласти висновок за результатами виконаної роботи.

Запитання для самоперевірки

1. Які існують способи регулювання частоти обертання ротора трифазних асинхронних двигунів?

2. Яки переваги і недоліки різних методів регулювання частоти обертання ротора трифазних асинхронних двигунів?

3. Як необхідно перемикати фази обмотки статора двошвидкісного трифазного асинхронного двигуна, щоб при обох частотах обертання ротора отримати практично незмінну номінальну потужність при подвійному номінальному моменті, який відповідає меншій частоті обертання?

4. Як необхідно перемикати фази обмотки статора двошвидкісного трифазного асинхронного двигуна, щоб при більшій частоті обертання ротора мати подвійну номінальну потужність при сталому номінальному моменті.

5. Які існують способи електричного гальмування трифазних асинхронних двигунів?

6. Як маркірують виводи обмотки статора двошвидкісного трифазного асинхронного двигуна?

7. Скільки контакторів використовують в схемі автоматичного керування двошвидкісного трифазного асинхронного двигуна?

8. Як здійснюється електрична блокіровка, яка вимикає одночасно живлення контакторів різних частот обертання ротора?

9. Які апарати виконують захист установки автоматичного керування двошвидкісним трифазним асинхронним двигуном?

10. Які фактори впливають на ефективність динамічного гальмування трифазних асинхронних двигунів?

РОБОТА 14

Безконтактне реверсивне керування трифазним асинхронним двигуном

Мета роботи

1. Вивчити будову дроселів насичення i реверсивного симісторного пускача.

2. Одержати механічні характеристики двигуна при вмиканні дроселя насичення та оптронним симісторним пускачем.

3. Порівняти частоти обертання двигуна при дросельному і симісторному керуванні.

Oсновні теоретичні положення

Безконтактне керування асинхронними двигунами виконують з дроселями насичення, тиристорами або оптронними тиристорами та симісторами.

Дросель насичення має два феромагнітних магнітопроводи, на кожному із яких розміщені частини робочої обмотки W_р. Обмотка керування W_к охоплює обидва магнітопроводи i живиться постійним струмом (рис. 14.1).

Рис. 14.1. Дросель насичення:

а - схема вмикання; б - робоча характеристика.

Регулювання резистором RP1 струму керування I_к змінює індуктивний onip робочих обмоток X_p, і відповідно струм робочої обмотки I_р.

, (1)

де U_p, R_p – відповідно напруга та активний опір робочих обмоток.

Iз робочої характеристики І_р(І_к) (рис. 14.1, б) видно, що незначна зміна невеликого постійного струму керування Ік викликає значну зміну струму І_р робочої обмотки. Цю властивість дроселя насичення використовують для безконтактного керування трифазними асинхронними двигунами.

Вигляд механічних характеристик асинхронного двигуна визначається струмом керування дроселів (рис. 14.2), який змінює напругу на обмотках статора. Максимальному струму керування відповідає характеристика 2, яка відрізняється від природної характеристики 1 із-за того, що опір робочої обмотки дроселя не може дорівнювати нулю. Це не дозволяє довести напругу на обмотці статора до номінальної. При відсутності струму керування на обмотці статора залишається незначна напруга (характеристика 3), що обмежує діапазон регулювання швидкості двигуна.

При реверсивному керуванні трифазним асинхронним двигуном три однофазних дроселі вмикають в кожну фазу кола статора, а два аналогічних дроселі для здійснення реверса двигуна (рис. 14.3). При вмиканні обмоток керування дроселів L1, L3 i L5 напруга на затискачах С1, С2 i С3 статора двигуна досягає майже номінальної i двигун запускається. Для реверса двигуна потрібно обмотки керування дроселів L1, L3 i L5 вимкнути, а дроселів L1, L2 i L4 – ввімкнути. При цьому до двигуна буде приєднана напруга трифазної мережі оберненої послідовності чергування фаз, що змінить напрям обертання ротора двигуна.

Використання тиристорних пускачів замість дроселів насичення підвищує надійність, економічність та швидкодію систем керування двигунами. Основною частиною тиристорного пускача є ключі на оптронних симісторах VS1…VS5, які вмикаються струмом керування випромінюючого діода симістора, а закриваються при відсутності струму керування та переходу синусоїдної напруги анод-катод симістора через нуль.

Цю особливість симісторів широко використовують в різних ключах змінного струму для вмикання та вимикання електричних приймачів (рис. 14.4).

Рис. 14.2. Mexaнiчнi характеристики трифазного асинхронного двигуна з дроселями насичення.

В системах автоматичного керування однією з проблем є зменшення рівня перешкод. Перешкоди, що виникають при роботі симістоpiв, залежать від номера вищих гармонік в імпульсі струму, який визначається навантаженням i схемою керування оптосимісторного ключа. Амплітуда перешкод при кутах вмикання симістора , близьких до 90, набагато більша, ніж при кутах відкривання, що дорівнюють нулю. Тому роботу оптосимісторних пускачів синхронізують за допомогою блока синхронізації БС, який вмикає симістори в моменти часу, відповідні переходу синусоїди напруги мережі через нуль, зменшуючи тим самим рівень радіоперешкод. В блоці оптосимісторних ключів БОСК симістори VS1, VS2, VS5 забезпечують рух ротора двигуна «Вперед», а симістори VS1, VS3, VS4 - рух «Назад» (рис. 14.4, 14.5).

Рис. 14.3. Схема реверсивного керування трифазним асинхронним двигуном за допомогою дроселів насичення.

Рис. 14.4. Функціональна схема реверсивного керування трифазним асинхронним двигуном оптосимісторним пускачем.

Симістори вмикаються сигналами керування випромінювальних діодів відповідних оптронних симісторів, поступаючих с блоку керування БК i виконаних на логічних елементах І-НІ.

Рис. 14.5. Схема вмикання оптосимісторних ключів.

Блок випрямлячів БВ є джерелом живлення постійним струмом уcix блоків.

При побудові механічної характеристики n(М) двигуна момент на його валу визначають за допомогою електромагнітного гальма. Момент гальма розраховують так:

,

де m - маса підвішеного тягаря, кг;

g - прискорення вільного падіння, м/с²;

l - довжина плеча важеля гальма, м.

Момент на валу двигуна знаходять з урахуванням механічних втрат M в двигуні i електромагнітному гальмі М = М_г +  М, де втрати М приймають рівними 0,5% номінального моменту М_ном. Для визначення частоти обертання ротора двигуна використовують стробоскопічний метод, згідно якого:

,

де n₀ - синхронна частота обертання ;

n - число позірних обертів стробоскопічного диска за час t, с.