Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Тема: « Опытное изучение способов пуска трехфазного асинхронного двигателя».
Цель: Сформировать умение пускать в ход асинхронные двигатели под нагрузкой или без нее.
По окончании выполнения лабораторной работы студент должен знать: - пусковые свойства трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором; - способы пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором; - способы регулирования частоты вращения трехфазного асинхронного двигателя уметь: - собирать электрические схемы для управления пуском и реверсом асинхронного двигателя.
Основные теоретические положения: Вопросы, связанные с пуском в ход электрических двигателей, имеют большое практическое значение. При их разрешении приходится считаться с условиями работы сети, к которой приключается двигатель, и с требованиями, которые предъявляются к электроприводу. Под электроприводом понимается устройство, состоящее из электродвигателя вместе с относящейся к нему аппаратурой и предназначенное для приведения во вращение рабочей машины (какого-либо станка, насоса, вентилятора, экскаватора, прокатного стана, конвейера и др.). Для оценки пусковых свойств электродвигателя установлены следующие основные показатели: 1) начальный пусковой ток Iнач или его кратность Iнач/Iн; 2) начальный пусковой момент Мнач или его кратность Мнач/Мн. Кроме того, в ряде случаев имеет значение продолжительность разбега двигателя вместе с приводимым им во вращение механизмом и иногда плавность разбега. Пуск непосредственным включением в сеть (рисунок 27). Этот способ пуска, отличаясь простотой, имеет существенный недостаток: в момент подключения двигателя к сети в обмотке статора возникает большой пусковой ток, в 5-7 раз превышающий номинальный ток двигателя. При небольшой инерционности исполнительного механизма частота вращения двигателя быстро достигает установившегося значения и пусковой ток также быстро спадает, не вызывая перегрева обмотки статора. Но такой значительный бросок тока в питающей сети может вызвать в ней заметное падение напряжения. Однако этот способ пуска благодаря своей простоте получил наибольшее применение для двигателей мощностью до 38-50 кВт и более (при достаточном сечении жил токоподводящего кабеля). При необходимости уменьшения пускового тока двигателя применяют какой-либо из способов пуска короткозамкнутых двигателей при пониженном напряжении. Рисунок 27 – Схема непосредственного включения в сеть (а) и графики изменения тока и момента при пуске (б) асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Пуск при пониженном напряжении. Пусковой ток двигателя пропорционален подведенному напряжению U1, уменьшение которого вызывает соответствующее уменьшение пускового тока. Существует несколько способов понижения подводимого к двигателю напряжения. Рассмотрим некоторые из них. Для асинхронных двигателей, работающих при соединении обмоток статора треугольником, можно применить пуск переключением обмотки статора со звезды на треугольник (рисунок 28, а). В момент подключения двигателя к сети переключатель ставят в положение «звезда», при котором обмотка статора оказывается соединенной в звезду. При этом фазное напряжение на статоре понижается в раз. Во столько же раз уменьшается и ток в фазных обмотках двигателя (рисунок 28, б). Кроме того, при соединении обмоток звездой линейный ток равен фазному, в то время как при соединении этих же обмоток треугольником линейный ток больше фазного в раз. Следовательно, переключив обмотки статора звездой, мы добиваемся уменьшения линейного тока в ( )2 = 3 раза.
Рисунок 28 – Схема включения (а) и графики изменения момента и тока (фазного) при пуске (б) асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором переключением обмотки статора со звезды на треугольник
После того как ротор двигателя разгонится до частоты вращения, близкой к установившейся, переключатель быстро переводят в положение «треугольник» и фазные обмотки двигателя оказываются под номинальным напряжением. Возникший при этом бросок тока до значения I/пΔ является незначительным. Рассмотренный способ пуска имеет существенный недостаток - уменьшение фазного напряжения в раз сопровождается уменьшением пускового момента в три раза, так как, пусковой момент асинхронного двигателя прямо пропорционален квадрату напряжения U1. Такое значительное уменьшение пускового момента не позволяет применять этот способ пуска для двигателей, включаемых в сеть при значительной нагрузке на валу. Описанный способ понижения напряжения при пуске применим лишь для двигателей, работающих при соединении обмотки статора треугольником. Более универсальным является способ с понижением подводимого к двигателю напряжения посредством реакторов (реактивных катушек — дросселей). Порядок включения двигателя в этом случае следующий (рисунок 29, а). При разомкнутом рубильнике 2 включают рубильник 7. При этом ток из сети поступает в обмотку статора через реакторы Р, на которых происходит падение напряжения j хр (где хр — индуктивное сопротивление реактора, Ом). В результате на обмотку статора подается пониженное напряжение. После разгона ротора двигателя включают рубильник 2, и подводимое к обмотке статора напряжение оказывается номинальным. Недостаток этого способа пуска состоит в том, что уменьшение напряжения в U/1/ U1ном раз сопровождается уменьшением пускового момента Мп в (U/1/ U1ном)2 раз.
Рисунок 29 – Схемы реакторного (а) и автотрансформаторного (б) способов пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором
При пуске двигателя через понижающий автотрансформатор (рисунок 29, б) вначале замыкают рубильник 1, соединяющий обмотки автотрансформатора звездой, а затем включают рубильник 2 и двигатель оказывается подключенным на пониженное напряжение U/1. При этом пусковой ток двигателя, измеренный на выходе автотрансформатора, уменьшается в КА раз, где КА — коэффициент трансформации автотрансформатора. Что же касается тока в питающей двигатель сети, т. е. тока на входе автотрансформатора, то он уменьшается в К2А раз по сравнению с пусковым током при непосредственном включении двигателя в сеть. Дело в том, что в понижающем автотрансформаторе первичный ток меньше вторичного в КА раз и поэтому уменьшение пускового тока при автотрансформаторном пуске составляет КАКА = К2А раз. Например, если кратность пускового тока асинхронного двигателя при непосредственном его включении в сеть составляет Iп/I1ном = 6 , а напряжение сети 380 В, то при автотрансформаторном пуске с понижением напряжения до 220 В кратность пускового тока в сети I/п/ I1ном = 6/ (380/220)2 = 2 . После первоначального разгона ротора двигателя рубильник 1 размыкают и автотрансформатор превращается в реактор. При этом напряжение на выводах обмотки статора несколько повышается, но все же остается меньше номинального. Включением рубильника 3 на двигатель подается полное напряжение сети. Таким образом, автотрансформаторный пуск проходит тремя ступенями: на первой ступени к двигателю подводится напряжение U1 = (0,50÷0,60)U1ном, на второй — U1 = (0,70÷0,80)U1ном и, наконец, на третьей ступени к двигателю подводится номинальное напряжение U1ном. Как и предыдущие способы пуска при пониженном напряжении, автотрансформаторный способ пуска сопровождается уменьшением пускового момента, так как значение последнего прямо пропорционально квадрату напряжения. С точки зрения уменьшения пускового тока автотрансформаторный способ пуска лучше реакторного, так как при реакторном пуске пусковой ток в питающей сети уменьшается в U/1/ U1ном раз, а при автотрансформаторном – в (U/1/ U1ном)2 раз. Но некоторая сложность пусковой операции и повышенная стоимость пусковой аппаратуры (понижающий автотрансформатор и переключающая аппаратура) несколько ограничивают применение этого способа пуска асинхронных двигателей.
Порядок выполнения работы: 1. Выполнить задание лабораторной работы. 2. Составить отчет. 3. Ответить на контрольные вопросы. Ход работы: Зарисуйте возможные схемы пуска асинхронного электродвигателя (рисунок 30).
Рисунок 30 – Схемы пуска асинхронного электродвигателя
Схемы соединений обмотки статора асинхронного электродвигателя в «звезду» и «треугольник» представлены на рисунке 31.
Рисунок 31 – Схемы соединений обмотки статора асинхронного электродвигателя: а) в «звезду»; б) в «треугольник»
Электрическая схема стенда представлена на рисунке 32.
Рисунок 32 – Электрическая схема стенда Задание. - Убедиться в том, что стенд отключен от сети питания и заземлен, все соединения на нём выполнены согласно схеме (рисунок 32). - Рукоятку переключателя выставить в положение «звезда», при котором обмотка статора оказывается соединенной в звезду. - Включить питание стенда, замкнув контакты автомата питания. - Нажать на кнопку «Пуск» кнопочного поста стенда. - Измерить напряжение на электродвигателе вольтметром стенда. - После разгона ротора электродвигателя до частоты вращения, близкой к номинальной, рукоятку переключателя выставить в положение «треугольник». - Измерить напряжение на двигателе вольтметром стенда. - Убедиться в разнице измеренных напряжений в раз, что свидетельствует о реализации пуска при пониженном напряжении. - Отключить питание электродвигателя кнопкой «Стоп» кнопочного поста. Отключить автомат питания стенда. Контрольные вопросы: 1. Перечислите способы пуска асинхронного двигателя. 2. Какими показателями характеризуются пусковые свойства асинхронных двигателей? 3. Каковы достоинства и недостатки пусковых свойств асинхронных двигателей? 4. Как лучше, с точки зрения улучшения пусковых свойств, уменьшить пусковой ток: снижением подводимого к двигателю напряжения или увеличением активного сопротивления в цепи обмотки ротора? 5. Каковы достоинства и недостатки пуска асинхронных двигателей непосредственным включением в сеть? 6. Какие существуют способы пуска асинхронных двигателей при пониженном напряжении? 7. В чем сущность эффекта вытеснения тока и почему он возникает при пуске двигателя и почти исчезает при его работе? 8. Почему бутылочная форма паза ротора способствует лучшему проявлению эффекта вытеснения тока? 9. Перечислите способы регулирования частоты вращения асинхронных двигателей и дайте им сравнительную оценку. 10. Почему при частотном регулировании частоты вращения одновременно с частотой тока необходимо изменять напряжение?
Лабораторная работа №6 |
Последнее изменение этой страницы: 2019-04-10; Просмотров: 449; Нарушение авторского права страницы