Штучні характеристики двигуна в схемах з тиристорними комутаторами в колі ротора
Як у схемах вентильних каскадів, штучні характеристики АД отримуються у процесі перетворення енергії ковзання за допомогою напівпровідникових вентильних пристроїв. На цьому подібність схем обмежується, оскільки в схемах вентильних каскадів енергія ковзання повертається в мережу чи на вал основного двигуна. У схемах з тиристорними комутаторами (ТК) енергія ковзання при регулюванні ковзання цілком йде на нагрівання активного опору двигуна і додаткового опору, що включається в роторне коло. При цьому можна скористатися відомими співвідношеннями
Pм=M×w0; Pв=М×w; Ps=М×Dw, (9.1)
де М - момент на валу двигуна.
Керування ТК призводить до зміни фази струму ротора шодо напруги. Це викликає зниження коефіцієнта моменту двигуна і зростання струму ротора.
Додаткове нагрівання обмоток зумовлене вищими гармоніками струму, що з'являються через наявність нелінійних елементів - випрямлячів у контурі струму ротора. При несиметричному керуванні (кути керування вентилів кола ротора неоднакові) окремі гармоніки створюють гальмівні моменти, які додатково знижують коефіцієнт моменту двигуна. Особливо відчутно впливає друга і четверта гармоніки.
Наведений короткий опис особливостей роботи ТК показує, що режими роботи відрізняються винятковою складністю і розмаїттям. Аналітичне визначення характеристик двигуна ускладнене і достатньо коректно може бути здійснене тільки з урахуванням електромагнітних процесів у колі статора і ротора. Труднощі при цьому пов'язані з вирішенням систем диференціальних рівнянь двигуна і змінною структурою кола ротора, що зумовлена вентильними елементами.
|
|
У даній роботі дослідним шляхом визначаються характеристики двигуна з ТК у колі ротора. У ТК тиристори виконують роль однонаправлених ідеальних ключів без пристрою регулювання кута керування.
Порядок виконання роботи
1. Записати паспортні дані електричних машин, що входять в експериментальну установку, підібрати апаратуру, вимірювальні прилади і реостати.
2. Зібрати схему установки згідно з рис. 9.4
Рис. 9.4. Схема лабораторної установки
3. Встановити необхідне значення додаткового опору.
4. Запустити двигун, коли всі ключі ТК розімкнені. При виході на природну характеристику комутується необхідна комбінація ключів. Можливі варіанти характеристик представлені в табл. 9.1
Таблиця 9.1
№ | Порядок включення тиристорів | Еквівалентні опори | |||||||
VD1 | VD2 | VD3 | VD4 | VD5 | VD6 | 1 | 2 | 3 | |
1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | Rд | Rд | Rд |
2 | X | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | Rе1 | Rд | Rд |
3 | X | X | 0 | 0 | 0 | 0 | Rе1 | Rе1 | Rд |
4 | X | X | X | 0 | 0 | 0 | Rе1 | Rе1 | Rе1 |
5 | X | X | X | X | 0 | 0 | 0 | Rе1 | Rе1 |
6 | X | X | X | X | X | 0 | 0 | 0 | Rе1 |
7 | X | X | X | X | X | X | 0 | 0 | 0 |
8 | X | X | 0 | X | 0 | X | 0 | Rе1 | Rе1 |
9 | X | 0 | 0 | X | 0 | X | Rе1 | Rе1 | Rе1 |
Примітка: у таблиці наведені не всі можливі варіанти ввімкнення тиристорів, загальне число їх дорівнює 12. Таке велике число штучних характеристик зумовлено однонаправленою провідністю вентилів. Цим пояснюється нееквівалентність характеристик 4 і 9.
|
|
Варіанти досліджуваних характеристик задаються викладачем але обов'язковими для дослідження є характеристики 1 і 7. Дослідні дані для кожної з характеристик заносяться в табл. 9.2.
Таблиця 9.2
№ | Іс, А | Ір1, А | Ір2, А | Ір3, А | Uя, В | Ія, А | w, с-1 | МДПС, Н×м | МАД, Н×м |
Методичні вказівки до проведення роботи
Принципова схема лабораторної установки представлена на рис. 9.2.
ТК, що складається з тиристорів VD1–VD6, опорів R1-R3, підключається до кілець ротора АД. Струм, що протікає фазами ротора, контролюється за допомогою амперметрів А4, А5, А6. Показання амперметрів можуть мати різні значення при несиметричному включенні опорів чи тиристорів ТК. У колі статора досить встановити один амперметр А1, оскільки струми статора у всіх фазах рівні.
|
|
Ввімкнення тиристорів VD1–VD6 здійснюється за допомогою тумблерів К1-К6 у колі керувальних електродів відповідних тиристорів. Ключами вибираються відповідні комбінації ввімкнення тиристорів.
Навантаженням двигуна є ДПС, що працює в режимі динамічного гальмування. Зміна моменту на валу здійснюється за допомогою опору Rр в якірному колі чи напругою у колі збудження.
Гальмівні режими АД можуть досліджуватися, якщо ДПС буде працювати в двигунному режимі, а АД в одному з відомих гальмівних режимів.
Перед виконанням роботи необхідно визначити величину додаткових опорів, припускаючи, що пусковий момент двигуна повинен знаходитися в межах (0.2...0.4)Мном.Для цього можна скористатися виразом для пускового моменту
(9.2)
чи формулою Клоса
, (9.3)
де r'2, r1, xk - параметри АД; U, w0 - напруга і синхронна частота обертання; sk - критичне ковзання АД; Мk=lмМном - критичний момент АД; lм - перевантажувальна здатність.
При визначенні пускового моменту варто мати на увазі, що напруга фази статора двигуна . Використовуючи рівняння (9 3), необхідно взяти s=1.0і визначити необхідне значення, sk, а потім додатковий опір
|
|
, (9.4)
де - коефіцієнт приведення, який дорівнює відношенню номінальних напруг статора і ротора.
Визначення моментів електричних машин здійснюється за виразами
(9.5)
. (9.6)
Значення Мхх(w)береться за експериментальними даними при визначенні моменту холостого ходу.
Коефіцієнт корисної дії АДвизначається
. (9.7)
Коефіцієнт потужності привода з ТК визначається за наближеною формулою
. (9.8)
Коефіцієнт корисної дії АД з ТК у колі ротора визначається таким чином
. (9.9)
При аналізі отриманих залежностей варто звернути увагу на зниження ККД двигуна на характеристиці з несиметричним включенням вентилів у колі ротора.
Зміст звіту
1. Найменування роботи і її мета.
2. Схема експериментальної установки і специфікація ЇЇ елементів.
3. Таблиці дослідних даних.
4. Таблиці розрахункових даних.
5. Обґрунтування недоліків систем керування і необхідність використання ТК із метою плавного регулювання частоти обертання АД.
6. Основні схеми тиристорно-комутувальних пристроїв у колі ротора.
7. Характеристики: ; ; ; ; .
8. Висновки.
Контрольні питання
1. В чому суть регулювання за допомогою тиристорного комутатора?
2. Порівняйте схеми електропривода з тиристорним комутатором, їх переваги та недоліки.
3. Як отримують штучні характеристики в схемах з тиристорним комутатором?
4. Принцип роботи тиристорного ключа.
5. Проаналізуйте можливості схем електропривода з тиристорним комутатором при регулюванні моменту.
6. Чи змінюється ККД електропривода при регулюванні за допомогою тиристорного комутатора?
7. Визначення величини додаткового опору.
8. Реалізація гальмівних режимів в електроприводах з тиристорним комутатором.
Лабораторна робота № 10
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 425; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!