Цель работы: исследование ЭП с трехфазной асинхронной машины с коротко- замкнутым ротором.
Содержание работы
1. Снятие механической характеристики машины в двигательном и генера- торном режимах.
2. Снятие рабочих характеристик машины в двигательном режиме.
Описание лабораторной установки
Модель виртуальной установки для исследования асинхронной машины показана на рисунке 3.1.
Рисунок 3.1 – Модель для исследования асинхронной машины Она содержит:
- источник переменного трехфазного напряжения (Three-Phase Program- mable Voltage Source) из библиотеки SimPowerSystems/Electrical Sources;
- исследуемую трехфазную асинхронную машину (SimPowerSystems/ Machines/ Asynhronous Machine SI Units);
- блок Contant для задания механического момента на валу машины из биб- лиотеки Simulink /Source;
- измеритель трехфазного напряжения и тока (Three-Phase V-I Measure- ment), активной и реактивной мощности (Active & Reactive Power) из библиотеки SimPowerSystems/ Extra Library/ Measurements;
- измеритель тока (SimPowerSystems/ Measurement/ Current Measurement);
- блок Machines Measurement Demux из библиотеки SimPowerSystems/ Machines;
- блок Мих, объединяющий три сигнала в один векторный из главной библиотеки Simulink/ Sygnal Routing;
- трехфазный измеритель активной и реактивной мощности 3-Phase In- stantaneous Active & Reactive Power из библиотеки SimPowerSystems/ Extra Library/Discrete Measurements;
- заземление (Ground) из библиотеки SimPowerSystems/ Extra Library/ Measurements;
- блок RMS для вычисления действующего значения величины из биб- лиотеки SimPowerSystems/ Extra Library/ Measurements;
- блок пользователя (SimPowerSystems/ Powergui), который измеряет зна-
чения V 1, V 2, I 1, I 2;
- блоки Display для количественного представления измеренных мощно- стей (в трех первых окнах блока представлены активные мощности в каждой фазе машины, в трех последних - реактивные мощности), элек- тромагнитного момента, скорости машины и блок Scope для наблюде- ния тока ротора и статора, а также скорости и момента исследуемой машины из главной библиотеки Simulink/ Sinks.
В полях окна настройки параметров асинхронной машины последова- тельно задаются:
- тип ротора (Rotor Type), в выпадающем меню этого поля можно задать либо короткозамкнутый, либо фазный ротор;
- система отсчета при анализе (Reference frame);
- мощность, номинальное действующее линейное напряжение и частота;
- параметры схемы замещения статора;
- параметры схемы замещения ротора;
- параметры ветви намагничивания;
- момент инерции, коэффициент вязкого трения, число пар полюсов;
- начальные условия для моделирования (скольжения, положение рото- ра, токи статора и их начальные фазы).
Рисунок 2.2 – Окно настройки параметров трехфазной асинхронной машины с короткозамкнутым ротором
Параметры машины частично берутся из паспортных данных (таблица 3.1), а частично рассчитываются по уравнениям (3.1-3.10).
Таблица 3.1. Параметры трехфазных асинхронных машин
| № | Тип | Pн, кВт | n, об/мин | η, % | cos | Iн, А | k 1 | mп | mмакс | J, кгм2 |
| RAM71A2 | 0,37 | 0,81 | 0,9 | 5,0 | 2,7 | 2,7 | 4,1×10-4 | |||
| RAM71B2 | 0,55 | 0,82 | 1,3 | 5,0 | 2,8 | 2,8 | 5,3×10-4 | |||
| RAM80A2 | 0,75 | 0,83 | 1,8 | 5,2 | 2,7 | 2,8 | 6,9×10-4 | |||
| RAM80B2 | 1,1 | 0,86 | 2,4 | 5,2 | 2,8 | 2,8 | 8,2×10-4 | |||
| RAM90S2 | 1,5 | 0,87 | 3,2 | 6,5 | 2,7 | 3,0 | 1,5×10-3 | |||
| RAM90L2 | 2,2 | 0,87 | 4,5 | 6,5 | 3,0 | 3,0 | 2,1×10-3 | |||
| RAM71A4 | 0,25 | 0,70 | 0,7 | 5,0 | 2,5 | 3,3 | 1,0×10-3 | |||
| RAM71B4 | 0,37 | 0,80 | 0,9 | 4,5 | 2,0 | 2,4 | 1,2×10-3 | |||
| RAM80A4 | 0,55 | 0,80 | 1,3 | 4,5 | 1,8 | 2,3 | 1,4×10-3 | |||
| RAM80B4 | 0,75 | 0,78 | 1,8 | 5,0 | 2,2 | 2,6 | 1,9×10-3 | |||
| RAM90S4 | 1,1 | 0,80 | 2,6 | 5,0 | 2,3 | 2,6 | 3,4×10-3 | |||
| RAM90L4 | 1,5 | 0,80 | 3,5 | 5,5 | 2,3 | 2,8 | 4,2×10-3 |
Примечание: при моделировании принять номинальные параметры питающей сети равными U:
При определении активных сопротивлений статора и ротора механиче- ские потери принимаются равными (0,01÷0,05) от номинальной мощности. При этом меньшие значения соответствуют машинам с большей выходной мощно- стью. Коэффициент приведения С принимается равным 1,01-1,05 (меньшие значения для машин большей мощности).
В меню окна настройки параметров универсального блока измерения пе- ременных машин поля Machine type задается тип машины. Флажками выбира- ются переменные для измерения.
В полях окна настройки параметров трехфазного источника питания за- даются:
- амплитуда фазного напряжения источника (В);
- начальная фаза в градусах;
- частота (Гц);
- внутреннее сопротивление (Ом) и индуктивность источника (Гн).
Напряжение и частота источника должны соответствовать параметрам асинхронной машины.
В окне настройки параметров блока измерения активной и реактивной мощности задается только один параметр – частота, которая должна быть равно частоте источника питания.
В полях окна настройки дисплея указывается формат представления чи- словых результатов, в поле Decimation (разбивка) задается число шагов вычис- ления, через которые значения выводятся на дисплей. Установка в поле Sample time значения -1 синхронизирует работу блока с шагом вычислений.
В полях окна настройки блока Мих, объединяющего два сигнала в один векторный, задаются число входов и внешний вид представления блока.
Порядок проведения лабораторной работы
Параметры асинхронной машины для выполнения работы задаются пре- подавателем. Заполняется окно настройки параметров моделирования.
Снятие механической характеристики машины в двигательном и генера- торном режимах производится на модели (рисунок 3.1) при изменении нагру- зочного момента во всем диапазоне (-1,5÷1,5 от номинального). При этом для каждого значения момента нагрузки осуществляется моделирование. При про- ведении исследований заполняется таблица w(М).
Снятие рабочих характеристик двигателя проводится на модели (рисунок 3.1) при изменении нагрузочного момента в пределах 0÷1,2 от номинального. При этом для каждого значения момента нагрузки осуществляется моделирова- ние.
При проведении исследований заполняется таблица 3.2.
Таблица 3.2. Измеренные и рассчитанные значения
| М [Нм] | Измерения | Вычисления | ||||||||
| P1 Вт | Q1 ВАр | U1 В | I1 А | рад/с | град | cos | P2 Вт | % | s % | |
Вычисления производятся по выражениям:
По данным таблиц строится механическая характеристика машины и на отдельном графике – рабочие характеристики.
Временные зависимости переменных состояния машины можно наблю- дать на экране осциллографа. Здесь видны и переходной процесс при пуске машины, и установившиеся процессы.
Содержание отчета
1. Номер лабораторной работы и варианта, тема, цель.
2. Схема модели и описание виртуальных блоков.
3. Механическая характеристика машины в двигательном и генераторном режимах.
4. Рабочие характеристики машины в двигательном режиме.
5. Выводы по работе.
Контрольные вопросы
.
1. Основные характеристики асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2.