Что положено в основу работы индукционного регулятора

Обновлено: 28.04.2024

Ток, протекающий по первичной обмотке (обмотке ротора), создает вращающееся магнитное поле, которое индуктирует в каждой фазе проходной обмотки (обмотки статора) эдс Е₂. При электрическом соединении обмоток статора и ротора вторичное напряжение представляет геометрическую сумму напряжения сети U₁, и эдс проходной обмотки Е₂. При повороте ротора на любой угол т. е. изменении взаимного расположения осей обмоток ротора и статора, создается сдвиг по фазе между U₁ и E₂ на угол . При = 0 напряжение U₂ будет максимальным и равняется арифметической сумме U₁ + Е₂. При = 180° векторы направлены противоположно, и напряжение U₂ будет минимальным и равным арифметической разности U₁ – Е₂.

При промежуточных значениях напряжение U₂ равно геометрической сумме U₁ и E₂ и будет изменяться между значениями U₂_max и U₂_min.

Векторная диаграмма напряжений для фазы представлена на рис. 16.2.

Связь между геометрическим углом поворота ротора и электрическим углом поворота вектора выражается уравнением = Р × где Р – число пар полюсов машины.

Рис. 16.2. Векторная диаграмма индукционного регулятора

В лабораторной работе надо исследовать зависимость вторичного напряжения U₂ от электрического угла . Угол можно определять из соотношения

где U_1ф – приложенное фазное напряжение; Е₂ – эдс в обмотке статора, индуктированная магнитным полем ротора; – вторичное фазное напряжение.

Для определения зависимости U₂ от угла a следует поворачивать ротор в режиме холостого хода ( ) иданные заносить в табл. 16.1.

Таблица 16.1.

Данные испытания индукционного регулятора

Измерено	Вычислено
, град.	, В	, В	, В	, А	, В	a, град.

По опытным данным построить зависимость U₂ от угла и векторные диаграммы для = 30° и = 60°.

Затем снять внешнюю характеристику индукционного регулятора. Поворачивая ротор при холостом ходе, установить напряжение U₂ равным 380 В. Постепенно, увеличивая нагрузку (включая лампы реостата), снять зависимость U₂ от I₂ (табл. 16.2).

Таблица 16.2.

Данные испытаний индукционного регулятора под нагрузкой

Режим регулируемой реактивной катушки. Асинхронная машина с заторможенным ротором может работать в режиме регулируемой реактивной катушки при последовательном или параллельном соединении обмоток статора и ротора.

Чаще используется схема последовательного соединения обмоток (рис. 16.3).

Приступая к выполнению лабораторной работы, следует снять зависимость I = f ( ). Снятие этой характеристики ведется в следующем порядке. Реактивную катушку подключают к источнику трехфазного тока, предварительно установив ротор в положение, соответствующее минимальному току I = min ( = 0). Затем, изменяя угол поворота ротора от = 0 до = 180 в обе стороны, записывают значения угла и тока I в табл. 16.3.

Таблица 16.3

Данные испытаний реактивной катушки

Построить графическую зависимость .

Режим фазорегулятора. Для осуществления режима фазорегулятора ротор машины затормаживают и снабжают приспособлением для поворота вала на требуемые углы. Статор включают в сеть и используют в качестве первичной обмотки, а от обмотки ротора, как от вторичной обмотки, питают нагрузку.

Необходимый сдвиг по фазе между первичным и вторичным напряжением достигают поворотом вала ротора на определенный угол.
Фазорегулятор используется в измерительных лабораториях поверки счетчиков, научно-исследовательских лабораториях и системах регулирования, например, схеме регулирования напряжения ртутных выпрямителей путем изменения фазы сеточного напряжения.

Принципиальная схема фазорегулятора приведена на рис. 16.4, а. На рис. 16.4, б соответственно показана векторная диаграмма напряжений фазорегулятора.

Режим индукционного регулятора. Обмотки индукционного регулятора включаются по схеме автотрансформатора, и регулятор представляет, в сущности, поворотный автотрансформатор. Принципиальная схема соединения обмоток трехфазного индукционного регулятора представлена на рис. 16.4. Первичной обмоткой является обычно обмотка ротора, так как она имеет 3 вывода (контактные кольца и щетки).

Рабочая схема испытания фазорегулятора приведена на рис. 16.5.

Рис.16.5. Схема фазорегулятора

Произвести испытания фазорегулятора. Для этого, изменяя положение ротора относительно статора от 0до180° через каждые 15°, записать показания приборов в табл. 16.4.

Таблица 16.4

Данные исследования фазорегулятора

№ п/п	Измерено	Вычислено
, град.	U₁, В	U₂, В	I, А	P, Вт	, град
и т.д.

Вычислить коэффициент мощности электрического угла поворота ротора по формуле

Эта формула поясняется следующим. Показание ваттметра Р равно произведению тока и напряжения, подведенных к ваттметру, и косинуса угла сдвига фаз между их векторами. Ток, проходящий по токовой обмотке ваттметра, равен и находится в фазе с напряжением U₁, так как – активное сопротивление. К обмотке напряжения ваттметра подводится непосредственно напряжение U₂. Поэтому . Если , то . Положение ротора, при котором получается это значение Р, соответствует совпадению осей обмоток статора и ротора.

По данным табл. 16.4 построить векторные диаграммы для случаев:
а) = 0°; в) = 45°; с) = 135°.

Условия, для которых следует строить векторные диаграммы, могут быть изменены преподавателем.

По результатам выполненной работы сформулировать выводы.

Рекомендуемая литература: [1, 2, 3].

Лабораторная работа № 17
ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНЕЙНОГО и дугостаторного
АСИНХРОНных ДВИГАТЕЛей

Цель работы: изучение конструктивных особенностей и принципа работы линейного и дугостаторного асинхронных двигателей и снятие его рабочих характеристик.

Оборудование и приборы:

• источник трехфазного синусоидального тока напряжения 220 В;

• комплект измерительных приборов К505 с пофазным измерением тока, напряжения и мощности;

• линейный асинхронный двигатель двухстороннего исполнения (ЛАД);

• электромагнитный тормоз для загрузки двигателя;

• лабораторный автотрансформатор с выпрямителем для питания обмотки тормоза (ЛАТР);

• тахометр для измерения частоты вращения двигателя.

Порядок выполнения работы

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Конструктивно индукционный регулятор – это заторможенная асинхронная машина с фазным ротором, обмотки статора и ротора которой имеют автотрансформаторную связь. Используется для регулирования напряжения.Индукционный регулятор применяется для регулирования амплитуды переменного напряжения 2-, 3- и многофазных систем под нагрузкой. Напряжение на нагрузке 2 U зависит от напряжения сети 1U и ЭДС 2 Е , наводимой в обмотке статора вращающимся магнитным потоком, создаваемым обмоткой ротора. Следует различать внешнюю и внутреннюю мощность индукционного регулятора.Внешняя мощность – мощность, которую мы отводим во внешнюю сеть(мощность нагрузки). Внутренняя мощность – часть внешней мощности, трансформируемая внутри регулятора с обмотки ротора на обмотку статора. Ею и определяются геометрические размеры индукционного регулятора. По условиям электрической прочности изоляции обмоток статора и ротора ограничивают применение индукционных регуляторов сетями с напряжением до 6–12 кВ, но в отдельных случаях они встречаются и на 18 кВ. Промышленностью серийно выпускаются индукционные регуляторы напряжения серии ИР с пределом регулирования напряжения 0−11 кВ и мощностью до 2000 кВ А. Регуляторы большой и средней мощности чаще всего выполняются с масляным охлаждением. При этом регулятор ставят вертикально, чтобы использовать естественное движение масла в вертикальных каналах для целей охлаждения, как и в трансформаторах.

Асинхронный преобразователь частоты.

Асинхронный преобразователь частоты (АПЧ) представляет собой асинхронную машину с фазным ротором АМ, к ротору которой присоединен приводной двигатель Д. Одна из обмоток асинхронной машины, например, статора, подключена к первичной сети с частотой f1, а вторичное выходное напряжение с частотой f2 снимается с контактных колец фазного ротора, вращающегося от приводного двигателя.

Обычно АПЧ применяют для получения переменного тока частотой f2 = 200 или 100 Гц. Ток такой частоты используется для питания электроинструмента.

70. Вращающееся магнитное поле.

Магнитное поле, ось которого вращается в пространстве с постоянной угловой частотой, называется вращающимся магнитным полем. Если при этом величина индукции в любой точке оси магнитного поля остается постоянной, то такое поле называется круговым вращающимся магнитным полем. Это связано с тем, что его можно изобразить вращающимся в пространстве вектором постоянной длины, конец которого при вращении описывает окружность. Формирование кругового вращающегося магнитного поля является необходимым условием работы асинхронных и синхронных машин, всех 3-х фазных машин, включая электрические генераторы и двигатели.

Чтобы получить вращающееся магнитное поле, необходимо выполнить два условия.

1. Размещением трех обмоток с одинаковыми электрическими параметрами в одной плоскости вращения с равным угловым смещением (Δα=360°/3=120°);

2. Пропусканием по этим обмоткам равных по величине и форме синусоидальных гармоник токов, которые сдвинуты по времени на треть периода (по угловой частоте на 120°).

Сформированное круговое магнитное поле станет вращаться. Постоянная индукция созданного поля имеет максимальную амплитуду с величиной Bmax, направленной по оси поля со скоростью постоянного углового вращения ωп. По обмоткам катушек А-Х, В-Y, С-Z от их начала (входа) А, В, С к окончанию (выходу) X, Y, Z пропускается электрический симметричный 3-х фазный ток. Каждый виток обмотки катушек формирует свое индивидуальное магнитное поле, у которого индукция пропорциональна току, проходящему по витку (В=k*i). Магнитные поля в виде векторов индукции ВА, ВB, ВC имеют в пространстве строго выраженное ориентирование, определяемое известным правилом буравчика по отношению к положительному направлению тока в обмотке катушки.

71. Способы пуска в ход трехфазных асинхронных двигателей.

Прямой пуск применяется для пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Двигатели этого типа малой и средней мощности обычно проектируют так, чтобы при непосредственном подключении обмотки статора к сети возникающие пусковые токи не создавали чрезмерных электродинамических усилий и превышений температуры, опасных с точки зрения механической и термической прочности основных элементов машины. Однако при прямом пуске двигателей большой мощности, особенно при подключении их к недостаточно мощным электрическим сетям, могут возникать чрезмерно большие падения напряжения (свыше 10—15%). В этом случае прямой пуск для двигателей с короткозамкнутым ротором не применяют и пускают их при пониженном напряжении.
Прямой пуск асинхронного двигателя широко применяют в технике. Недостатками его являются большой пусковой ток и сравнительно небольшой пусковой момент.

Пуск при пониженном напряжении применяется для пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором большой мощности, а также для двигателей средней мощности при недостаточно мощных электрических сетях. Понижение напряжения осуществляется следующими способами:

включением в цепь обмотки статора на период пуска добавочных резисторов или реакторов. При этом на указанных аппаратах создаются некоторые падения напряжения U, пропорциональные пусковому току, вследствие чего к обмотке статора будет приложено пониженное напряжение. По мере увеличения частоты вращения ротора двигателя уменьшается э. д. с, индуцированная в обмотке ротора, а, следовательно, и пусковой ток. В результате этого уменьшается падение напряжения U и автоматически возрастает приложенное к двигателю напряжение;

подключением двигателя к сети через понижающий автотрансформатор.

Реакторный пуск осуществляется следующим образом:

а) включается выключатель Q1, в результате чего АД подключается к сети через реактор и АД приходит во вращение;

б) по мере разбега АД до определенной частоты вращения, включается выключатель Q2. В результате чего реактор шунтируется и АД подключается непосредственно к сети.

Недостатком всех указанных способов является значительное уменьшение пускового и наибольшего моментов двигателя, которые пропорциональны квадрату приложенного напряжения. Поэтому они могут применяться только при пуске двигателя без нагрузки.

Пуск двигателя с фазным ротором с помощью пускового реостата.Двигатели с фазным ротором применяются значительно реже двигателей с короткозамкнутым ротором. Они используются в следующих случаях: 1) когда двигатели с короткозамкнутым ротором неприемлемы по условиям регулирования их скорости вращения, когда статический момент сопротивления на валу при пуске М_ст велик и поэтому асинхронный двигатель скоротко-замкнутым ротором с пуском при пониженном напряжении неприемлем, а прямой пуск такого двигателя недопустим по условиям воздействия больших пусковых токов на сеть; 3) когда приводимые в движение массы настолько велики, что выделяемая во вторичной цепи двигателя тепловая энергия вызывает недопустимый нагрев обмотки ротора в виде беличьей клетки.

Пуск двигателей с фазным ротором производится с помощью пускового реостата в цепи ротора Применяются проволочные, с литыми чугунными элементами, а также жидкостные реостаты.

72. Прямой пуск асинхронного двигателя.

Прямой запуск двигателя обладает преимуществами: Дешевизна;Простота;Минимальный нагрев обмоток при запуске.

73. Реакторный и автотрансформаторный пуски асинхронного двигателя. Реакторный пуск осуществляется следующим образом, а) включается выключатель Q1, в результате чего АД подключается к сети через реактор и АД приходит во вращение; б) по мере разбега АД до определенной частоты вращения, включается выключатель Q2. В результате чего реактор шунтируется и АД подключается непосредственно к сети.

Реакторный пуск осуществляется следующим образом. Сначала двигатель получает питание через трехфазный реактор (реактивную или индуктивную катушку), сопротивление которого ограничивает величину пускового тока. При этом ток из сети поступает в обмотку статора через реакторы, на которых происходит падение напряжения за счет индуктивного сопротивление реактора. В результате на обмотку статора подается пониженное напряжение. По достижении нормальной частоты вращения включается выключатель, который шунтирует реактор, в результате чего на двигатель подается нормальное напряжение сети.

Недостаток этого способа пуска состоит в том, что уменьшение напряжения сопровождается существенным уменьшением пускового момента.

Автотрансформаторный пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором осуществляется в следующем порядке. Сначала через автотрансформатор на статор асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором подается пониженное напряжение. При этом пусковой ток асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, измеренный на выходе автотрансформатора, уменьшается в К раз, где К — коэффициент трансформации автотрансформатора. Что же касается тока на входе автотрансформатора, то он уменьшается в К 2 раз по сравнению с пусковым током при прямом включении двигателя в сеть. Дело в том, что в понижающем автотрансформаторе первичный ток меньше вторичного в К раз и поэтому уменьшение пускового тока при автотрансформаторном пуске составляет К 2 раз. Таким образом, при автотрансформаторном пуске момент и ток асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором уменьшаются в одинаковое число раз. Пусковые автотрансформаторы рассчитываются на кратковременную работу.

Читайте также: