23.2. Порядок выполнения работы

1. Собрать схему исследования (рис. 23.1).

Рис. 23.1. Схема способа регулирования частоты вращения асинхронного двигателя изменением частоты питающего тока

2. Опробовать схему, изменяя частоту вращения двигателя постоянного тока одним из способов (изменяя U и I_в). Ознакомиться с электроизмерительными приборами, способом измерения частоты вращения и вращающего момента.

3. Снять механические характеристики двигателя при частотах f₁ = 20, 30, 40, 50 Гц, при этом соблюдать пропорцию U/f₁ = const.

f₁/f_н = 20/50 = 0,4; В; U_ф = 50,1 В

f₁/f_н = 30/50 = 0,6; В; U_ф = 73,6 В

f₁/f_н = 40/50 = 0,8; В; U_ф = 101,7 В

f₁/f_н = 50/50 = 1; В; U_ф = 127 В

Показания приборов записать в табл. 23.1.

Таблица 23.1

Данные опытных испытаний двигателя при различной частоте

Пределы регулирования напряжения и частоты	Измерено					Вычислено
	U1, B	I1, A	P1, Bт	n, об/мин	M, Нм	n*, o.e.	M*, o.e.	сos 1, o.e.	P2, Bт	, o.e.
U1 = 88 В f* = 0,4
U1 = 132 В f* = 0,6
U1 = 176 В f* = 0,8
U1 = 220 В f* = 1

4

Рис. 23.2. Механические характеристики асинхронного двигателя: n* = n/n₁

. По полученным данным построить механические характеристики для f* = 0,4; 0,6; 0,8; 1, n* = f(M*), (рис. 23.2). где n₁ = 1500 об/мин – синхронная частота вращения; М* = М/М_н, где М_н – номинальный вращающий момент; , где Рн – номинальная мощность двигателя; n_н – номинальная частота вращения двигателя.

5. По результатам анализа измеренных параметров сделать вывод.

Рекомендуемая литература: [1, 2, 3, 5].

Лабораторная работа № 24 испытание асинхронной машины в режиме генератора

Цель работы: ознакомление со способами перевода асинхронной машины в генераторный режим и снятие рабочих характеристик в этом режиме.

Содержание и порядок выполнения работы

Асинхронная машина, как любая электрическая машина, обратима, т. е. асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором может ра­ботать в генераторном режиме. Генераторный режим осу­ществляется при работе машины на сеть, питаемую синхронным генератором (схема независимого возбуждения), и при работе асинхронной ма­шины на изолированную сеть при наличии батареи конденсаторов дос­таточной емкости (схема самовозбуждения).

В обоих случаях для создания магнитного поля требуется реактив­ный ток. В первом случае при параллельной работе с сетью реактив­ный ток потребляется из сети, во втором – источником реактивного тока являются конденсаторы.

Генераторный режим при независимом возбуждении. Для того чтобы асинхронный двигатель перевести в генераторный режим, требуется с помощью какого-либо двигателя увеличить частоту вращения его ротора и довести ее до частоты вращения больше син­хронной: n₁ = 60 f₁/P.

При этом направление реактивной мощности остается прежним, т. е. машина продолжает потреблять реактивную мощность, необходимую для создания вращающегося магнитного поля, а направление активной мощности меняется, т. е. машина начинает отдавать ее в сеть.

Активную мощность, отдаваемую асинхронным генератором в сеть, регулируют изменением величины отрицательного скольжения (часто­той вращения ротора n), меняя механическую мощность, подводимую со стороны первичного двигателя.

Номинальную мощность асинхронный генератор развивает (как и асинхронный двигатель) при относительно малых скольжениях, порядка нескольких процентов. Последнее обстоятельство необходимо учитывать при загрузке асинхронного генератора, медленно и осторожно повышая частоту вращения ротора, начиная с синхронной.

Рабочие характеристики асинхронного генератора. Для снятия рабочих характеристик асинхронного генератора, рабо­тающего парал­лельно с сетью, собирают схему (рис. 24.1), когда батарея конден­сатора отключена. На схеме показаны двигатель постоянного тока параллельного возбуждения и асинхронная машина, соединенные между собой валами. Для того, чтобы асинхронная машина работала в генераторном режиме, поступают следующим образом: запускают вначале асинхронную машину в двигательном режиме и замечают ее направление вращения, затем запускают двигатель постоянного тока, на­правление которого должно быть тем же. В противном случае меняют его направление вращения.

Рис. 24.1. Схема испытания асинхронного генератора

Если направление вращения постоянного тока совпадает с направлением вращения асинхронной машины, его частоту вращения увеличи­вают до синхронной. Это определяется по стробоскопическому диску, сектора которого должны остановиться. После этого включают в сеть асинхронную машину.

Если n = n₁, то скольжение S = 0. Такой режим будет являться идеальным холостым ходом асинхронной машины. Для снятия рабочих характеристик требуется постепенно увеличивать частоту вращения дви­гателя постоянного тока с помощью регулировочного реостата R_рег, при этом будет увеличиваться отдача активной мощности асинхронной ма­шины в сеть. Показания приборов записываются в табл. 24.1.

Таблица 24.1

Данные испытаний работы асинхронного генератора

параллельно с сетью

Измерено						Вычислено
Uд, В	Iд, А	Р2г, Вт	Iг, А	nск, об/мин	Uфг, В	Р1г, Вт	n, об/мин	сos, о.е.	, о.е.	S, о.е.

Асинхронную машину следует загружать выше номинальной мощности.

По измеренным и вычисленным параметрам строятся рабочие характеристики. Рабочими характеристиками называются зависимости I_г, , сos, S = f(P₂).

Частота скольжения определяется по стробоскопическому диску пу­тем подсчета числа оборотов его секторов в минуту. Мощность, отда­ваемая в сеть генератором Р_2Г = 3 U_фг I_г сos. Мощность, потреб­ляемая асинхронным генератором

P_1г = U_д I_д / _д,

где _д – кпд двигателя постоянного тока. Берется _д = 0,8. А кпд асинхронного генератора

 = P_2г / P_1г.

Коэффициент мощности

cos  = .

Скольжение

S = .

Режим работы асинхронного генератора с самовозбуждением. Работа асинхронного генератора в автономном режиме без связи с сетью, питаемой синхронными генераторами, возможна только при наличии источника опережающего тока, которым служит конденсаторная батарея (рис. 24.2) [1].

П

Рис. 24.2. Векторная диаграмма асин­хронного генератора

ри вращении ротора приводным двигателем в обмотке статора индуктируется небольшая по величине эдс Е_ост за счет остаточного магнитного поля ротора. Эта эдс вызывает в батарее конденсаторов ток I_С, который опережает по фазе Е_ост на угол / 2 и совпадает по фазе с остаточным магнитным потоком Ф_ост. Этот ток приводит к росту ре­зультирующего магнитного потока и, соответственно, увеличению эдс Е₁. Процесс нарастания тока и эдс ограничивается насыщением маг­нитной цепи генератора и емкостью конденсаторов. При постоянной скорости с повышением нагрузки напряжение и частота тока генератора будут уменьшаться. Для поддержания этих значений постоянными требуется увеличивать частоту вращения ротора за счет повышения скорости первичного двигателя.

В лабораторной работе требуется возбудить асинхронный генератор и сделать три измерения его параметров для различной нагрузки и за­писать их в табл. 24.2.

Таблица 24.2

Данные испытаний работы асинхронного генератора

с самовозбуждением

U, В	I, А	Р, Вт	nск, об/мин	n, об/мин	сos, о.е.

По результатам лабораторной работы требуется сделать выводы.

Рекомендуемая литература: [1].