Рефетека.ру / Промышленность и пр-во

Лабораторная работа: Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Содержание


1. Цель работы

2. Назначение АИД

3. Конструкция АИД

4. Магнитные поля АИД

5. Вращающий момент АИД

6. Способы управления АИД

7. Самоход и способы его устранения

8. Статические свойства АИД

9. Динамические свойства АИД

10. Программа экспериментальных исследований АИД

11. Расчеты и построения

12. Содержание отчета

13. Контрольные вопросы

Приложение А

Приложение Б

1. Цель работы


В настоящей лабораторной работе изучается назначение, конструкция, принцип действия, а также статические и динамические свойства асинхронного исполнительного двигателя переменного тока (АИД) с полым немагнитным ротором.


2. Назначение АИД


Изучаемый двигатель предназначен для работы в системах управления и автоматики (СУ и А) как преобразователь электрического сигнала, вырабатываемого устройством управления СУ и А, в скорость вращения или угол поворота вала.

Существуют три разновидности асинхронных исполнительных микродвигателей: с полым немагнитным ротором, с полым магнитным ротором и с короткозамкнутой обмоткой типа беличьего колеса. В СУ и А наибольшее распространение получили асинхронные исполнительные двигатели с полым немагнитным ротором. Такие двигатели производятся на мощности от сотых долей до нескольких сотен ватт, для стандартной – 50 Гц. и повышенных частот (200, 400,500 и 1000 Гц.) питающего напряжения. Скорость их вращения лежит в диапазоне 1500ё 3000 oб/ мин.

Основными достоинствами асинхронных исполнительных двигателей с полым немагнитным ротором являются:

- Малый момент инерции J ротора.

- Значительный пусковой момент вследствие повышенного сопротивления ротора, что совместно с малым J приводит к значительному быстродействию двигателя, малой электромеханической постоянной времени и обеспечивает повышенную устойчивость следящих систем с таким типом двигателей.

- Механическая (выходная, нагрузочная) характеристика двигателя близка к прямолинейной за счёт большого активного сопротивления ротора, обеспечивающего значительное критическое скольжение (то есть скольжение при максимальном моменте Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором).

- Широкий диапазон регулирования скорости (кратность регулирования Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором), отсутствие скачкообразных изменений, прямая пропорциональность скорости напряжению управления, способность к быстрому реверсу (изменению направления вращения), отсутствие высших зубцовых гармоник в кривой поля, что определяет плавность и бесшумность хода.

- Самоторможение двигателя при снятии сигнала управления (определяется большим Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором).

- Отсутствие подвижных контактов, малый момент трения, отсутствие искрения и радиопомех, стабильность и надёжность в эксплуатации.

- Независимость параметров и характеристик двигателя от температуры, давления, влажности.

- Возможность улучшения массо-габаритных показателей при переходе к повышенным (400 ё 500 Гц.) частотам питающего напряжения.

Асинхронный исполнительный двигатель с полым немагнитным ротором имеет следующие недостатки:

- Большой немагнитный зазор в магнитной цепи машины (Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором), что определяет большой намагничивающий ток, увеличенные потери энергии и относительно низкий, по сравнению с другими типами АИД, коэффициент мощности (Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором).

- Значительное электрическое сопротивление ротора и, как следствие, работа двигателя при больших скольжениях, что приводит к увеличению потерь энергии в статоре и роторе, а также к снижению КПД.

- Относительно увеличенные удельные (то есть приходящиеся на единицу полезной мощности) масса и габариты двигателя.

3. Конструкция АИД


Конструкция АИД должна решать задачу преобразования электрической энергии в механическую, приводящую во вращение вал двигателя с присоединённой нагрузкой (объектом управления). Это преобразование в общем виде описывается законом электромагнитного усилия, который утверждает, что механическая сила возникает при взаимодействии одноимённых полей (электрических или магнитных) и приложена к инерционным источникам этих полей.

В электромагнитных устройствах систем управления взаимодействуют два магнитных поля, причём одно поле должно создаваться той частью машины, которая будет вращаться, а источник второго поля может быть неподвижным. Поэтому в конструкции любой электрической машины имеется неподвижная часть- статор и подвижная- ротор.

В данной лабораторной работе исследуется АИД переменного тока с полым немагнитным ротором. Схема его конструкции показана на рисунке 1, а макет имеется на рабочем столе возле лабораторного стенда.


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Рисунок 1 - Схема конструкции асинхронного исполнительного двигателя с полым немагнитным ротором

Неподвижная часть машины состоит из внешнего магнитопровода 5 с обмотками 4,внутреннего магнитопровода 3, корпуса 6, левого 7 и правого 8 подшипниковых щитов с подшипниками 9 и узлов 10 соединения корпуса со щитами. Подвижная часть машины содержит вал 2 с жёстко укреплённым на нём тонкостенным цилиндром 1. Внешний магнитопровод 5 неявнополюсный, представляет собой стальное кольцо собранное из листовой электротехнической стали, по внутренней поверхности которого расположены пазы, в которые укладываются две распределённые обмотки, изготовленные из изолированного медного провода круглого или прямоугольного сечения. Оси этих обмоток смещены в пространстве на 90 электрических градусов. Внутренний магнитопровод 3 также неявнополюсный,набран из листов электоротехнической стали и укреплён на цилиндрическом выступе одного из подшипниковых щитов 7. Он служит для уменьшения магнитного сопротивления на пути рабочего магнитного потока машины и не имеет пазов и обмоток.

В микродвигателях, мощность которых не превышает 1.5 Вт, диаметр расточки статора (внутренний диаметр внешнего магнитопровода 6) мал и для облегчения укладки обмоток пазы выполняют по внешней поверхности внутреннего магнитопровода 3. При этом его диаметр несколько увеличивают для увеличения обмоточного пространства. Иногда одну из обмоток размещают на внешнем, а другую на внутреннем магнитопроводе.

Корпус и подшипниковые щиты в микромашинах выполняются из алюминиевых сплавов. В крупных машинах эти части конструкции выполняются обычно сварными из стальных листов необходимой толщины, реже литыми. Подшипники чаще всего используются шариковые качения, а в крупных машинах - роликовые. Если от двигателя требуется бесшумная работа, применяют подшипники скольжения – бронзовые или бронзографитные. В микромашинах используются полузакрытые пазы для укладки обмоток – рисунок 2. Внутреннюю поверхность паза изолируют 1, заполняют проводниками обмотки 2 и закрепляют проводники деревянными или пластмассовыми клиньями 3. На рисунке 2 показан паз, выполненный на внешнем магнитопроводе, если же его выполнять на внутреннем магнитопроводе, то граница пройдёт по штриховой линии.


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Рисунок 2 - Полузакрытый паз магнитопровода


Особенностью рассматриваемого двигателя является конструкция его ротора. Вал ротора 2 свободно вращается в подшипниках 9. На валу жёстко укреплён тонкостенный цилиндр 1, который также именуется стаканом. Стакан выполняется из немагнитного токопроводящего материала, как правило, из алюминиевых сплавов. Данная технология используется для получения минимальной механической инерционности двигателя, то есть для снижения его постоянной времени. Толщина стенок зависит от мощности двигателя и составляет Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором мм, изготовление более тонких стенок технологически усложнено. Воздушные зазоры между стенками стакана и, обращёнными к нему поверхностями магнитопровода Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором мм. Общий воздушный зазор в двигателеИсследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором мм. Это обуславливает увеличение удельной (то есть приходящейся на единицу мощности) массы и габаритов по сравнению с другими типами асинхронных двигателей. Поэтому АИД с полым немагнитным ротором строят в диапазоне мощностей от долей до нескольких сотен ватт.

4. Магнитные поля АИД


Схема включения асинхронного исполнительного двигателя с полым немагнитным ротором показана на рисунке 3.

Теория вращающихся электромеханических преобразователей энергии показывает, что общее требование к работоспособной электрической машине заключается в том, чтобы магнитные поля ротора и статора обладали одинаковым количеством пар полюсов и были неподвижны относительно друг друга при работе машины в установившемся режиме. Значит, если поле ротора вращается, то для обеспечения неподвижности относительно него, поле статора тоже должно вращаться. Поле статора создаётся токами, протекающими по двум его обмоткам. Одна из них называется обмоткой возбуждения ОВ и постоянно находится под напряжением Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором. Втораяобмотка расположена перпендикулярно обмотке возбуждения и называется обмоткой управления ОУ. Напряжение Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором на обмотку


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Рисунок 3 - Схема включения АИД


управления подаётся от устройства управления лишь в том случае если необходимо вращение ротора. Такая машина называется двухфазной. Чтобы эти две обмотки создавали вращающееся поле, их необходимо питать токами Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором и Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, сдвинутыми относительно друг друга во времени (по фазе). Процесс создания вращающегося поля в двухфазной машине, когда обмотки статора сдвинуты в пространстве на 90 электрических градусов и питаются токами, сдвинутыми по фазе на 90 градусов, показан на рисунке 4. В момент времени t=t0 суммарное поле Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным роторомравно полю возбуждения Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, так как ток Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором максимален, а ток Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором в обмотке управления в этот момент равен нулю. В момент t=t1 имеем wt=45°, Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором. При t=t2 имеем wt=90°, Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротороми т. д. Очевидно, суммарный вектор Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным роторомпо величине остаётся неизменным и равным Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, а по направлению


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Рисунок 4 - Создание вращающегося магнитного поля двухфазным статором


вращается против часовой стрелки. Скорость вращения w1 или n1 результирующего поля статора определяется частотой питающей сети f1 и числом пар полюсов обмоток статора p:

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором (1)


Поле статора Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором создаёт поток, большая часть которого Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором выходит из внешнего магнитопровода, пересекает воздушный зазор δ1- рисунок 1, затем стенку ротора δ3, воздушный зазор Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, проходит по внутреннему магнитопроводу, снова проходит воздушные зазоры и стенку ротора, входит уже с другой стороны диаметра во внешний магнитопровод и замыкается по нему. Данный поток именуется основным потоком обмоток статора. Меньшая часть поля статора Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным роторомсцепляется только с витками обмоток статора и называется потоком рассеивания статора, который определяет индуктивные сопротивления обмоток статора.

Основной поток статора, вращаясь, пересекает стенки стакана ротора и индуцирует в них ЭДС, под действием которой в роторе начинают протекать значительные электрические токи, так как материал ротора токопроводящий с незначительным электрическим сопротивлением. Эти токи создают собственное магнитное поле, которое вызывает основной магнитный поток Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором ротора, сцеплённый с обмотками статора и ротора, а также поток рассеивания ротора -Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, значительно меньший основного и сцеплённый только с ротором. Данный поток определяет индуктивность ротора.

Таким образом, в магнитопроводе асинхронного исполнительного двигателя существуют два магнитных поля: вращающееся поле Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором неподвижного статора и поле Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором ротора, также вращающееся. Определим его скорость Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором относительно ротора, вращающегося со скоростью Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором. Разность между скоростью вращения ротора и скоростью вращения поля статора называется частотой скольжения Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором; (2)


а отношение


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором (3)


называется скольжением. Чтобы в роторе наводилась ЭДС Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, его скорость всегда должна быть меньше скорости поля статора. Чем больше разность скоростей, то есть чем больше Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, тем больше ЭДС Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором и токи в роторе. Значит скольжение асинхронного двигателя, как и скорость вращения ротора зависят от нагрузки - с увеличением нагрузки ток ротора увеличиваеться, а скорость вращения уменьшаться. Из (3) и (1) имеем


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором. (4)


Частота ЭДС в роторе Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным роторомравна


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором. (5)


Токи ротора, изменяясь с такой же частотой, создают поле ротора, которое вращается относительно ротора со скоростью Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором в ту же сторону, что и ротор :


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором. (6)


Скорость вращения поля ротора относительно статора Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором равна сумме скоростей ротора Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором и скорости вращения поля относительно ротора Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором:

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором. (7)


Значит, поле ротора неподвижно относительно статора и требование к работоспособности машины выполнено.

Поля Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором и Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором складываются в магнитопроводе и образуют основное поле двигателя, которое, как и в трансформаторе, при изменении нагрузки (а значит и полей Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротороми Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором) от нуля до номинального значения остаётся практически неизменным и примерно равным полю холостого хода Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором:


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором. (8)


5. Вращающий момент АИД


Взаимодействие магнитных полей статора и ротора приводит к появлению механического вращающего момента, приложенного как к статору, так и к ротору. Статор укреплён неподвижно и приложенный к нему момент компенсируется реакцией элементов крепления. Ротор установлен в шарикоподшипниках и начинает раскручиваться до некоторой установившейся скорости Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, которая определяется условием равновесия твёрдого вращающегося тела: сумма механических моментов приложенных к телу должна быть равна нулю:


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором. (9)


Весь процесс преобразования поданной на двигатель электрической энергии в механическую энергию вращения ротора с нагрузкой отображается схемой преобразований, приведенной на рисунке 5.

На электрические цепи возбуждения и управления подаются напряжения соответственно возбуждения Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором и управления Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором. Напряжение возбуждения неизменно и его можно считать питанием устройства, напряжение управления задается устройством управления. Поданные напряжения элементарными преобразователями ЭП1 и ЭП2 преобразуются в токи Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором и Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором.


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Рисунок 5 - Схема преобразований сигнала в АИД


Это преобразование описывается условием равновесия электрической цепи: сумма ЭДС, разностей потенциалов и падений напряжений в электрической цепи равна нулю (иначе, интегральная форма материального уравнения или закона Ома для электрической цепи, второе правило Кирхгофа), которое Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным роторомуслИсследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным роторомовно в ЭП1 и ЭП2 записано как Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором. Токи, протекая по обмоткам, создают намагничивающие силы Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором и Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором– ЭП3 и ЭП4 (закон полного тока), действующие в магнитных цепях машины и складывающиеся во вращающееся поле Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором. Следующее преобразование ЭП5 приводит к появлению магнитного потока Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором и описывается условием равновесия магнитной цепи: сумма намагничивающих сил и падений магнитного напряжения в магнитной цепи равно нулю (второе правило Кирхгофа для магнитной цепи), что условно записано в ЭП5 как Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором. Магнитный поток Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором вращается, пересекает ротор и согласно закону электромагнитной индукции наводит в нём ЭДС Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором – ЭП6. В роторе возникает электрический ток Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, что также описывается условием равновесия электрической цепи - ЭП7. Этот ток создаёт свою намагничивающую силу Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором - ЭП8,которая действует в магнитопроводе машины и совместно с Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором определяют F в ЭП5. Взаимодействие полей Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротороми Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором согласно закона электромагнитного усилия создаёт механический вращающий момент Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, что отображено элементом ЭП9 и условной записью в нём Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором. Вращающий момент и другие моменты, действующие на ротор – момент нагрузки Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, демпфирующий моментИсследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, динамический моментИсследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором и момент трения Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, определяют скорость вращения ротора Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, что описывается уравнением равновесия твёрдого тела: Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором- ЭП10. Скорость Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором является выходным сигналом машины. Кроме того, Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором совместно с Ф определяет величину ЭДС в роторе и поэтому подана на ЭП6. Цепи Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором на ЭП5 и Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором на ЭП6 показывают наличие в двигателе внутренних отрицательных обратных связей. На рисунке 5 не показаны падения электрического напряжения на активных сопротивлениях цепей управления, возбуждения и ротора, ЭДС, индуцированные в обмотках возбуждения и управления потоком Ф, падение магнитного напряжения в магнитном сопротивлении магнитопровода. Эти преобразования носят вспомогательный характер, однако о них следует помнить и понимать, что они тоже являются отрицательными обратными связями, обеспечивающими устойчивую работу двигателя.

Схема преобразований даёт качественную картину работы двигателя. Количественный анализ работы, основанный на законах, указанных на схеме, позволяет найти выражение для момента, развиваемого двигателем:

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором; (10)


где Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором- число фаз обмотки статора;

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором,Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором- активное и реактивное сопротивления обмотки статора;

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором,Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором- активное и реактивное сопротивления ротора, приведённые к числам витков и фаз обмоток статора;

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором- коэффициент приведения параметров АИД к Г-образной схеме замещения;

Это выражение можно понимать так:


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором (11)


где Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором- электромагнитная мощность, передаваемая от статора к ротору магнитным полем, вращающимся с угловой скоростью Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором.

Годограф вектора вращающегося поля статора может иметь вид окружности или эллипса. Поле будет круговым если выполнены условия:

1)Токи Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором и Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором сдвинуты по фазе на угол


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором; (12)


где Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором - пространственный сдвиг осей обмоток возбуждения и управления.

2)Намагничивающие силы обмоток статора равны между собой Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором.

Обычно Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором задаётся равным 90 электрических градусов, так как в таком случае вращающееся поле имеет максимальную величину


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором. (13)

Поэтому сдвиг фаз токов Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором и Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором также задаётся равным 90°.

Если одно или оба из этих условий не выполняются, то поле становится эллиптическим, а мгновенная частота вращения вектора поля - непостоянной. Чем больше отклонение от указанных условий, тем в большей степени поле отличается от кругового. Эллиптическое поле может быть представлено суммой двух неравных по величине круговых полей, вращающихся в противоположные стороны с одинаковой по абсолютной величине скоростью Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором. Прямое поле имеет постоянную максимальную амплитуду (13), а амплитуда обратного поля тем больше чем существеннее отклонения от указанных условий. Прямое поле создаёт полезный вращающий момент Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, а обратное – тормозящий момент Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, так что итоговый момент Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, развиваемый двигателем, равен


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором. (14)


Выражение (10) справедливо, когда Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором,т.е. когда поле статора круговое, при эллиптическом же поле момент равен


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором; (15)


где Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором - ток обмотки управления, приведенный к числу витков обмотки возбуждения;

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором - фазы напряжений управления и возбуждения соответственно;


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором;

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным роторомактивное и реактивное сопротивления ротора, приведенные к

обмотке статора;

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным роторомреактивное сопротивление намагничивания двигателя, приведенное к обмотке возбуждения.

Выражение (15) как и (10) можно представить в виде (11).


6. Способы управления АИД


Таким образом, меняя степень выполнения условий кругового поля можно менять результирующий вращающий момент, развиваемый двигателем, а значит менять скорость его вращения, то есть управлять двигателем. Отсюда три, применяемых на практике, способа управления АИД:

1)Амплитудное управление, когда меняется Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором по амплитуде при неизменной фазе;

2)Фазовое управление, когда меняется фаза Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором при неизменной амплитуде;

3)Амплтудно-фазовое управление, когда одновременно меняются и фаза и амплитуда Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором.

Анализ работы АИД при разных способах управления показывает, что амплитудное и амплитудно-фазовое управления дают практически одинаковые характеристики двигателя, а при фазовом управлении требуется повышенная мощность от устройства управления, особенно при малых сигналах управления. Кроме того, практическая реализация амплитудного и фазового управления схемно более сложна. Поэтому реальное применение находит только амплитудно-фазовое управление, которое и рассмотрено далее.

Амплитудно-фазовое управление реализуется с помощью схемы, показанной на рисунке 3. Для обеспечения сдвига фаз между Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором и Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором в цепь обмотки возбуждения включается конденсаторИсследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором. Величина его ёмкости рассчитывается из условия получения кругового поля при пуске двигателя. Изменение управляющего напряжения с помощью потенциометра Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором изменяет также и угол Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором. Это объясняется тем, что Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором а ток возбуждения Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором меняется при изменении Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором Недостаток всех трёх методов управления АИД - малая экономичность, так как из-за наличия обратного поля в статоре и роторе возникают значительные электрические потери.


7. Явление самохода и способы его устранения


Двигатель имеет самоход, если его ротор вращается при отсутствии сигнала управления. Практически, этот режим может возникнуть, когда подано только напряжение возбуждения – это технологический самоход, или когда снимается поданное ранее напряжение управления - методический (параметрический) самоход.

Причиной технологического самохода является появление слабого эллиптического поля, порождённого паразитными токами. Причиной появления последних может служить либо замыкание между листами стали магнитопровода статора, либо наличие короткозамкнутых витков в обмотках, либо разная магнитная проводимость машины в различных радиальных направлениях, либо изменение толщины стенок ротора по его окружности и прочее. Устранить этот вид самохода можно при тщательном контроле за технологией изготовления двигателя.

Методический самоход может возникнуть когда сигнал управления снимается, а нагрузка на валу двигателя незначительна. Анализ явления показывает, что причина заключается в малом активном сопротивлении ротора. Для устранения этого вида самохода активное сопротивление ротора делают весьма значительным, выполняя стакан из алюминиевых сплавов с относительно низкой проводимостью. К сожалению, это одновременно ухудшает энергетические параметры двигателя: снижается к.п.д., уменьшается выходная мощность на валу, падает пусковой момент. Именно поэтому номинальная мощность исполнительных двигателей в два- три раза ниже номинальной мощности силовых асинхронных двигателей (для которых характерно малое Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором ) тех же габаритов.


8. Статические свойства АИД


О статических свойствах АИД судят по его характеристикам, которые для универсальности, то есть для возможности сравнения свойств двигателей разных мощностей, скоростей вращения и т.п., строят в относительных единицах. При этом за базовые (единичные) величины принимают постоянные для любого двигателя параметры: пусковой момент Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором при круговом вращающемся поле; синхронную скорость вращения Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором; мощность Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, потребляемую двигателем при пуске при круговом поле; номинальное напряжение управления Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, при котором получается круговое вращающееся поле при пуске. Вращающий момент Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, скорость вращения Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, мощность на выходе Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, напряжение управления, или иначе, коэффициент сигнала Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором в относительных единицах находятся как отношение действительных величинИсследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором к соответствующим базовым величинам:


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором (16)

Кроме того, для отображения разных способов управления вводят ещё следующие относительные единицы:

-эффективный коэффициент сигнала


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным роторомИсследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным роторомИсследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором (17)


где Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором-коэффициент приведения обмоток статора.

-коэффициент сигнала при фазовом управлении - Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором,

где Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором- угол сдвига фазы между напряжениями управления Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором и возбуждения Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором.

-номинальный коэффициент сигнала


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором; (18)


где Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором - напряжение питающей двигатель сети – рисунок 3.

Как и у любого устройства автоматики основными статическими характеристиками АИД являются:

1)Характеристика преобразования вход-выход которая для двигателей называется регулировочной. Она представляет собой зависимость скорости вращения от величины или фазы сигнала управления при постоянном моменте сопротивлении на валу. Семейства этих характеристик для различных способов управления представлены на рисунке 6. Зависимость Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором является регулировочной характеристикой для амплитудного управления; Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором- для фазового управления; Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором- для амплитудно-фазового управления.

Эти характеристики нелинейны, наиболее линейные участки лежат в области малых Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, то есть в начальной части графиков. Поэтому на практике стараются работать в зоне малых Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, для чего применяют двигатели, рассчитанные на повышенные частоты Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором переменного тока, так как


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором. (19)


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Рисунок 6 - Регулировачные характеристики асинхронного исполнительного двигателя с полым немагнитным ротором


Регулировочные характеристики показывают также, что напряжение трогания двигателя, то есть минимальное Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, при котором ротор, имея определённую нагрузку на валу, трогается с места, пропорционально моменту нагрузки Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором в действительных величинах, а в относительных величинах равно моменту нагрузки Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, или Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, или Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором для соответствующих способов управления.

2)Характеристика нагрузочная, которая у двигателей называется механической, представляет собой зависимость вращающего момента от скорости вращения при постоянном сигнале управления:


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором (20)


Из механических характеристик видно, что вращающий момент и скорость вращения достигают своих максимальных значений при единичном коэффициенте сигнала. Механические характеристики при всех способах управления носят нелинейный характер. Меньше всего нелинейность


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Рисунок 7 - Механические характеристики асинхронного исполнительного двигателя с полым немагнитным ротором для разных способов управления


проявляется при фазовом управлении, а больше всего при амплитудно-фазовом. Однако при амплитудно-фазовом управлении двигатель развивает больший момент на средних скоростях вращения, так как в этом случае Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором возрастает с увеличением Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, а не остаётся постоянным как при других способах управления. При амплитудно-фазовом управлении наблюдается также наименьшая скорость холостого хода, так как при этом типе управления в магнитопроводе машины всегда имеется обратное вращающееся поле, кроме случая пускового режима при Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором и Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором.

3)Характеристика рабочая – зависимость выходной мощности от скорости вращения вала двигателя при постоянном сигнале управления:


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором. (21)

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Рисунок 8 - Зависимость механической мощности на валу от скорости вращения асинхронного исполнительного двигателя с полым немагнитным ротором при разных способах управления


Эти характеристики нетрудно получить из механических, так как


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором. (22)


Обычно максимальное значение Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором принимают за номинальное её значение и соответствующую скорость вращения также считают номинальной. Для разных способов управления эти величины различны, наибольшие они при амплитудно-фазовом управлении.


9. Динамические свойства АИД


В асинхронных исполнительных двигателях имеются значительные индуктивности и подвижные инерционные массы. Поэтому в этих двигателях наблюдаются и электромагнитные и механические переходные процессы. Однако первыми при практических расчётах обычно пренебрегают, так как их длительность в несколько раз меньше длительности вторых. Но даже в этом случае точные аналитические выражения для переходной характеристики и передаточной функции АИД получаются весьма громоздкими ввиду нелинейности механических и регулировочных характеристик. Поэтому при расчётах применяют линеаризацию (полную или на отрезке) этих кривых. На линейных участках динамические свойства АИД описываются следующей моделью:


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором; (23)

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором ; (24)

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором. (25)


где

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором - описывается (1);

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором - угол поворота ротора;

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором- угловая скорость вращения ротора:


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором; (26)


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором-коэффициент передачи двигателя:


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором; (27)


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором- коэффициент управления по напряжению:


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором. (28)


Для регулировочной характеристики обычно применяют полную линеаризацию – рисунок 9, тогда

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором; (29)


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором- коэффициент внутреннего демпфирования, определяющий жёсткость рассматриваемого участка механической характеристики:


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором; (30)


Если используется линеаризация механической характеристики, то


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором; (31)


где Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором- угол наклона линии, замещающей рассматриваемый участок характеристики, к оси скоростей – рисунок 9.


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Рисунок 9 - Линеаризация механической (а) и регулировочной (б) характеристик асинхронного исполнительного двигателя с полым немагнитным ротором


Рекомендуется применять линеаризацию на участке номинальной работы с помощью секущей АС, что даёт параметры передаточной функции, близкие к номинальным, и тогда их можно вычислить по паспортным данным двигателя.


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором; (32)

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором; (33)


где Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором-электромеханическая постоянная времени АИД, то есть время, в течение которого ротор ненагруженного двигателя, обладающего моментом инерции Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, разгоняется от неподвижного состояния до скорости идеального холостого хода Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, равной синхронной скорости Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором- см. (1). Кроме того, при необходимости электромеханическую постоянную времени для амплитудного и амплитудно-фазового управления можно вычислить по приближённой формуле


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором; (34)


а для фазового управления


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором. (35)


Однако нужно учитывать, что формулы (34) и (35) дают несколько завышенные (до 15%) значения Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором.

Увеличение частоты питающей сети Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором и уменьшение числа пар полюсов Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным роторомприводит к росту Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, так как возрастает синхронная скорость Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором. Для снижения Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором при проектировании АИД рекомендуются следующие меры:

1)снижение момента инерции ротора Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, как, например, у полого немагнитного ротора;

2)увеличение пускового момента за счёт совершенствования конструкции, уменьшения воздушного зазора.

Итак, асинхронный исполнительный двигатель с полым немагнитным ротором в динамическом отношении является инерционным звеном первого порядка (24), если за выходной сигнал принимается скорость вращения вала, или инерционным интегрирующим звеном (25) если выходным сигналом будет угол поворота вала двигателя.


10. Программа экспериментальных исследований АИД


1) Ознакомиться с конструкцией асинхронного исполнительного двигателя с полым немагнитным ротором, представленной в разобранном виде на стенде.

2) Ознакомиться с лабораторным макетом для проведения экспериментальных исследований. Определить назначение измерительной, регулирующей и коммутирующей аппаратуры макета.

3) Снять зависимость пускового момента от напряжения управления и от величины ёмкости в цепи обмотки возбуждения. Для этого:

3.1)Затормозить диск электромагнитного тормоза относительно его электромагнитов.

3.2)Переключателем S3 включить ёмкость С1 и тумблером S1 подать напряжение возбуждения – смотри Приложение Б. Записать значение Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором.

3.3)Включить тумблер S2, и, задавая с помощью ЛАТР Т1 величины напряжения управления Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором,указанные в таблице 1,отсчитывать соответствующие величины пускового момента Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором и заносить их в таблицу 1.

3.4)Повторить п. 10.3.3. для емкостей С2 и С3. Переключение емкостей производится с помощью S3.

3.5)Растормозить диск электромагнитного тормоза. Вывести ЛАТР Т1 в ноль. Выключить S1 и S2, а переключателем S3 включить С2.


Таблица 1 - Данные эксперимента по пункту 3

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

0 30 50 70 90 110 125

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

C1







C2







C3







4)Снять рабочие и механические характеристики двигателя, для чего выполнить следующие действия:

4.1)Включить напряжение возбуждения (S1) и управления (S2) и с помощью ЛАТР Т1 задатьИсследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором В.

4.2)С помощью ЛАТР Т2 задавать значения М от 0 до 14 г*дм через 2 г*дм и заносить в таблицу 2 соответствующие показания измерительных приборов для Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором.

4.3)С помощью ЛАТР Т1 задать Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором В и повторить п. 10.4.2., кроме точки Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным роторомгр*дм.

4.4)вести в ноль ЛАТР Т1 и ЛАТР Т2. Выключить S1 и S2.


Таблица 2 - Данные эксперимента по пункту 4

Экспериментальные величины Расчётные величины

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Гдм об/мин мА мА Вт Вт Вт Вт %

о.е. о.е.

При Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором В, Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором;















5)Снять регулировочные характеристики АИД, для чего выполнить следующие действия:

5.1)Включить S1 и S2, подать Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором В и убедиться, что Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором.

5.2)С помощью ЛАТР Т1 задавать значения Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, указанные в таблице 1, с помощью измерительных приборов отсчитывать показания Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором и заносить их в таблицу 3.

5.3)Установить Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором В, задать с помощь ЛАТР Т2 Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором Н*см, повторить п. 10.5.2.

5.4)Вывести ЛАТР Т1 и ЛАТР Т2 в ноль. Выключить S1 и S2. Вынуть вилки ХР1 и ХР2 питания ЛАТРов из розеток.


Таблица 3 - Данные эксперимента по пункту 5

Экспериментальные величины Расчётные величины

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

В об/мин мА мА Вт Вт Вт Вт

о.е. о.е.

При Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором г*дм













При Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором г*дм














11. Расчёты и построения


1) Построить зависимости пускового момента Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным роторомпри трёх значениях С в одной системе координат (семейство характеристик). Определить Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, как максимальное значение пускового момента, и величину С0, при котором он достигнут. 2) Произвести необходимые расчёты и заполнить расчётную часть таблицы 2 и таблицы 3. Использовать формулы:


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, Вт;

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, Вт;

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, %;

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором;

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором;

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором;

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором;

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором;


где Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором для исследуемого двигателя;


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором;

Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным роторомВ.


3)Построить семейство механических характеристик Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором для Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором и Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором.

4)Построить три семейства рабочих характеристик:Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором в размерных единицах для Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором и Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным роторомна трёх рисунках и определить номинальную скорость вращения Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором согласно рекомендациям пункта 8.3.

5)Построить семейство регулировочных характеристик Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором для двух значений Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором; используя величину Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором, полученную в п. 11.4., определить Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором.

6)Используя паспортные данные из Приложения А и формулы (27), (29), (32), (33) рассчитать динамические параметры двигателя Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротороми записать его передаточные функции (24), когда выходным сигналом является угловая скорость вращения, и (25), когда выходным сигналом является угол поворота ротора. При расчётах нужно быть внимательным к размерности величин: Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным роторомследует брать в Н*м; Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором в об/мин; Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным роторомв кг*м2.

7)Эти же динамические параметры рассчитать по экспериментально найденным Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором и сравнить с величинами из пункта 11.6.


12. Содержание отчёта


1)Цель работы.

2)Схема электрическая принципиальная лабораторного макета.

3)Таблицы экспериментальных данных и расчётных величин.

4)Расчёты.

5)Рисунки семейств характеристик, указанных в п.п.11.1, 11.3, 11.4 и 11.5.

6)Выводы по работе.


13. Контрольные вопросы


)Назначение асинхронного исполнительного двигателя?

2)Достоинства и недостатки асинхронного исполнительного двигателя с полым немагнитным ротором?

3)Как устроен асинхронный исполнительный двигатель с полым немагнитным ротором?

4)При каких условиях в двухфазном асинхронном исполнительном двигателе создается вращающееся магнитное поле?

5)По какому пути замыкаются силовые линии магнитного поля статора?

6)Когда вращающееся магнитное поле статора будет круговым, когда эллиптическим? Чем определяется степень эллиптичности поля?

7)Как возникает магнитное поле полого немагнитного ротора?

8)Почему скорость вращения ротора всегда меньше скорости вращения поля статора?

9)Как возникает механический вращающий момент в асинхронном исполнительном двигателе?

10)Какие существуют способы управления асинхронным исполнительным двигателем?

11)Что такое самоход асинхронного исполнительного двигателя? Виды самохода и его причины?

12)Виды статических характеристик асинхронного исполнительного двигателя с полым немагнитным ротором?

13)Чем вызваны переходные процессы в асинхронном исполнительном двигателе? Какой инерционностью при анализе динамики двигателя пренебрегают и почему?

14)Что представляет собой асинхронный исполнительный двигатель с полым немагнитным ротором в динамическом отношении когда его выходным сигналом является угол поворота вала или когда скорость вращения вала?

15)Как называются динамические параметры асинхронного исполнительного двигателя? Их связь между собой?

Приложении е А


Технические характеристики двигателя АДП-262


В лабораторной работе исследуется асинхронный исполнительный двигатель с полым немагнитным ротором типа АДП-262, имеющий следующие технические характеристики:

- номинальная частота 50 Гц;

- номинальная полезная мощность 9,5 Вт;

- потребляемая мощность 47,5 Вт;

- номинальная скорость вращения 1850 об/мин;

- скорость вращения холостого хода 2650 об/мин;

- номинальный вращающий момент 5,0 Н*см;

- пусковой момент 9,0 Н*см;

- обмотка возбуждения (сетевая):

- номинальное напряжение 110 В;

- номинальный ток 0,23 А;

- номинальная мощность возбуждения 23 Вт;

- ёмкость в цепи обмотки 2,5 мкФ;

- активное сопротивление обмотки 190 Ом;

- обмотка управления:

- максимальное напряжение 125 В;

- напряжение трогания 2 В;

- номинальный ток управления 0,58 А;

- ток управления при пуске 0,6 А;

- номинальная мощность управления 26 Вт;

- активное сопротивление обмотки 38 Ом;

- момент трогания ненагруженного ротора 0,08 Н*см;

- момент инерции ротора 166*10-7 кг*м2;

- электромеханическая постоянная времени 0,055 с;

- к.п.д. 20%;

- вес двигателя 1,6 кг;

- габариты Ф70*122 мм.

Приложение Б


Схема электрическая принципиальная лабораторного макета


Исследование асинхронного исполнительного двигателя с полным немагнитным ротором

Похожие работы:

  1. • Расчет механических характеристик асинхронных ...
  2. • Назначение и конструктивные особенности ...
  3. • Разработка асинхронного двигателя с короткозамкнутым ...
  4. • Асинхронный двигатель
  5. • Разработка виртуальной лабораторной работы на базе ...
  6. •  ... скоростью асинхронного двигателя с фазным ротором с ...
  7. • Основы электропривода
  8. • Схемы управления электродвигателями
  9. • Расчет трехфазного асинхронного двигателя с ...
  10. • Асинхронные двигатели в системах электропривода
  11. • Проектирование асинхронного двигателя с ...
  12. • Электродвигатели
  13. • Устройство и выбор асинхронного электродвигателя
  14. • Управление асинхронным двигателем
  15. • Проектирование асинхронного двигателя
  16. • Вариатор скорости вращения асинхронного двигателя
  17. • Асинхронные двигатели
  18. • Курсовик по электротехнике
  19. • Асинхронный микродвигатель с полным ротором
Рефетека ру refoteka@gmail.com