Принцип регулирования напряжения управляемого выпрямителя

Для регулирования напряжения изменяют угол α включения тиристоров.

Углом включения называют угол сдвига по фазе между началом положитель

ной полуволны анодного напряжения тиристора и моментом его включения ( рис. 4, а и б ).

Рис. 4. Графики напряжений управляемого выпрямителя: а) при α = 90º; б) при

α = 45º

На рис. 4-а и 4-б показаны графики таких напряжений:

1. на верхнем – входное напряжение U = 36 В, между точками А и В;

2. на среднем – выпрямленное напряжение на обмотке якоря А1-А2 двигателя М;

3. на нижнем - выходное напряжение U = 18 В, между точками С и D.

Тиристор включается ( открывается ) в момент времени, когда переменное напряже

ние управления увеличится от нуля до напряжения включения тиристора U =

= const ( точки А1 на рис. 4-а и А2 на рис. 4-б ).

После включения тиристор превращается в диод и пропускает через себя и обмотку якоря заштрихованную часть полуволны напряжения питания ( средний график ). Площадь заштрихованной части составляет половину площади полувол-

ны, значит, выпрямленное напряжение равно половине максимального. Двигатель вращается со скоростью, равной половине номинальной ( т.к. скорость прямо про-

порциональна напряжению ).

Если увеличить сопротивление резистора RP, угол α уменьшится, площадь заштрихованной части полуволны увеличится, скорость двигателя возрастёт ( рис. 4-б ).

При пуске напряжение на якоре должно отсутствовать, что возможно при α=

= 180º.

Для получения такого напряжения перед пуском сопротивление резистора RP надо полностью вывести.

Если считать, что графики на рис. 4 соответствуют работе тиристора VS1, то такие же графики для тиристора VS2 сдвинуты на половину периода переменного тока, т.е. на 180º.

Подготовка схемы к работе

Для подготовки схемы к работе надо выполнить такие действия:

1. повернуть рукоятку потенциометра RP против часовой стрелки до упора, при этом сопротивление потенциометра R = 0, что соответствует углу α = 180º;

2. включить выключатель управления SA;

3. нажать кнопку SB1 «Пуск». При этом включается линейный контактор КМ,

загорается сигнальная лампочка НL, через независимую обмотку возбуждения F1-

F2 начинает протекать ток.

Схема готова к работе.

Порядок выполнения работы

1. выполнить пробный пуск двигателя плавным поворотом по часовой стрелке

рукоятки потенциометра RP , затем остановить двигатель;

2. потенциометром RP поочерёдно установить частоты вращения n = 500, 1000 и

1300 об/мин, каждый раз внося показания электроизмерительных приборов в таблицу 1.

Таблица 1. Показания электроизмерительных приборов

Параметры	n = 500 об/мин	n = 1000 об/мин	n = 1300 об/мин
Ток управления тиристора VS1, мА
Ток управления тиристора VS2, мА
Ток якоря, А
Напряжение на якоре, В

5. Оформление отчёта

1. внести в отчёт принципиальную схему, таблицу 1 и данные приборов и двигате-

ля;

2. уметь объяснить работу схемы в целом и её отдельных узлов – ФМВ, УВ;

3. ответить на вопросы:

1. какой способ регулирования скорости использован в работе?

2. по какой цепи протекает ток управления тиристора VS2? Ток якоря дви-

гателя при открытом тиристоре VS2?

3. как и почему изменяется скорость двигателя при увеличении сопротивле

ния потенциометра RP? Приведите векторную диаграмму и графики напря-

жений;

4. какой ток протекает через обмотку якоря ( назвать род тока )?

5. при работе двигателя внезапно его частота вращения уменьшилась в 2 раза. Какова вероятная причина этого? Как при этом изменятся показания электроизмерительных приборов, перечисленные в таблице 1?

6. каковы достоинства полупроводниковых приборов по сравнению с кон-

тактными аппаратами управления?

7. какие виды защитных устройств применяются в данной работе?

Преподаватель Токарев Л. И.

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Херсонська державна морська академія

Херсонський морський коледж

Електромеханічне відділення

Лабораторія суднових автоматизованих електроприводів

Лабораторна робота №5

“Дослідження режимів роботи асинхронного двигуна з фазним

ротором”

Мал.. 1. Схема електрична принципова

Лабораторная работа №5

«Исследование режимов работы асинхронного двигателя с фазным ротором»

Цель работы - изучить основные режимы работы асинхронного двигателя с фазным ротором:

1. пуск и остановку;

2. регулирование скорости;

3. электрическое торможение.

Основные сведения

Асинхронные двигатели с фазным ротором применяются в регулируемых судовых

электроприводах, например, в электроприводах грузоподъёмных и якорно-швартовных устройствах. Эти устройства могут иметь от 3-х до 6-ти скоростей.

По сравнению с короткозамкнутыми асинхронные двигатели с фазным ротором имеют 2 преимущества:

1. меньшие пусковые токи;
2. увеличенные пусковые моменты.

Однако асинхронные двигатели с фазным ротором имеют более сложное устройст-

во и нуждаются в пусковом или пуско-регулировочном реостате.

Обмотки статора асинхронных двигателей с короткозамкнутым и фазным ротором устроены одинаково.

Обмотка ротора двигателя с фазным ротором выполняется медным проводом и сое

диняется «звездой». Выводы «звезды» Р1, Р2 и Р3 присоединены к 3-м кольцам на валу ротора. Кольца изолированы от вала и друг от друга. На кольца установлены щётки, обеспечивающие скользящий контакт между вращающейся обмоткой ротора и пусковыми

( пуско-регулировочными ) резисторами.

В данной лабораторной работе исследуются режимы работы 3-фазного асинхронно

го двигателя типа АК 51/4 с такими номинальными данными:

1. линейное напряжение U = 220/380 В;

11. линейные токи I = 11,5/6,7 А ;

12. мощность Р = 2,8 кВт ( на валу );

13. чаcтота вращения n = 1370 об/мин;

14. коэффициент полезного действия η = 78%;

15. коэффициент мощности cos φ = 0,82;

16. линейное напряжение ротора U = 84 В;

17. линейный ток ротора I = 22,5 А.

Основные элементы схемы

К основным элементам схемы относятся:

КМ1 – первый линейный контактор, предназначен для подачи напряжения на лабора-

торную работу;

РV – вольтметр, для измерения линейного напряжения сети;

SB1 – кнопка «Пуск» для включения контактора КМ1;

SB2 - кнопка «Стоп» для отключения контактора КМ1;

НL – лампа сигнальная «Питание подано на схему»;

КМ2 – второй линейный контактор, предназначен для подачи напряжения непосред-

ственно на обмотку статора двигателя;

SB3 – кнопка «Пуск» для включения контактора КМ2;

SB4 – двухполюсная кнопка «Стоп», для получения режима динамического торможения;

SB5 – двухполюсная кнопка «Стоп», для получения режима 1-фазного торможения;

КТ1 – реле времени, для задержки перехода с 1-й скорости на 2-ю;

КМ4 – контактор 2-й скорости;

КТ2 – реле времени, для задержки перехода со 2-й скорости на 3-ю;

КМ5 - контактор 3-й скорости;

НZ – лампа цифровая индикаторная, для сигнализации о режиме работы двигателя, имеет 4 состояния : «0», «1», «2» и «3»;

UZ – выпрямительный мостик для питания цепей цифровой лампы;

КК1, КК2 – тепловые реле, для защиты двигателя от токов перегрузки;

РА1 – амперметр переменного тока, для измерения тока статора двигателя при нормальной работе;

РА2 – амперметр постоянного тока, для измерения тока статора двигателя при динамическом торможении;

R - тормозной резистор динамического торможения;

R - первая ступень пускового резистора;

R - вторая ступень пускового резистора;

BR – датчик частоты вращения ( тахометр );

Рn – указатель частоты вращения ( приёмник ).

Описание работы схемы

Подготовка схемы к работе

Для подготовки схемы к работе нажимают кнопку SB1 «Пуск», включается первый

линейный контактор КМ1. Его главные контакты КМ1:1…КМ1:3 замыкаются, подавая питание на схему. Одновременно замыкается вспомогательный контакт КМ1:4, шунтирую

щий кнопку SB1 «Пуск», после чего её можно отпустить.

Загорается сигнальная лампа НL «Питание подано на схему». Также через выпрями

тельный мостик UZ и размыкающий контакт КМ2:6 питание поступает на диод 10 цифро-

вой индикаторной лампы НZ, засвечивается цифра «0».

Схема готова к работе.

Таким образом, в исходном состоянии включены контактор КМ1, вольтметр РV,

две лампы: сигнальная HL и цифровая НZ.

Пуск двигателя в ход

Пуск двигателя автоматизирован в функции времени при помощи электромехани-

ческих реле КТ1 и КТ2.

При нажатии кнопки SB3 «Пуск» включается линейный контактор КМ2, который замыкает свои главные контакты КМ2:1…КМ2:3, подавая питание на обмотку статора, и

вспомогательный КМ2:5, включая реле времени КТ1.

Двигатель включается в сеть, имея в обмотке ротора обе ступени пускового резисто

ра ( точка А на искусственной механической характеристике 1 ) и начинает разгоняться на 1-й скорости ( участок АВ характеристики ).

По истечении выдержки времени, реле КТ1 замыкает свой контакт КТ1:1 в цепи катушки контактора 2-й скорости КМ4, Контактор включается, замыкает свои главные контакты КМ4:1…КМ4:2, шунтируя первую ступень R пускового резистора , двигатель переходит на 2-ю скорость ( из точки В в точку С на искусственной характеристике 2 ) и

продолжает разгоняться ( участок СD характеристики 2 ).

Одновременно КМ4 замыкает вспомогательный контакт КМ4:3, включая второе реле времени КТ2. По истечении выдержки времени, реле КТ2 замыкает свой контакт КТ2:1 в цепи катушки контактора 2-й скорости КМ5. Контактор включается, замыкает контакты КМ5:1 …КМ5:2, шунтируя вторую ступень R пускового резистора. Двигатель переходит на естественную характеристику 3 ( из точки D в точку Е ) и разгоняется до номинальной скорости ( точка F ). На этом пуск закончен.

Процесс пуска контролируется при помощи цифровой лампы НZ, на дисплее кото-

рой при пуске поочерёдно загораются цифры «1», 2»» и «3».

Остановка двигателя

Схема управления предусматривает 2 способа остановки двигателя:

1. без динамического торможения;

2. с динамическим торможением.

В первом случае нажимают кнопку SB2 «Стоп», при этом отключается контактор

КМ1. Двигатель отключается от сети и останавливается.

Во втором случае нажимают кнопку SB4 «Стоп». Контакт SB4:1 размыкается, от-

ключая линейный контактор КМ2, а контакт SB4:2 замыкается, включая контактор дина

мического торможения КМ3. Контакты КМ3:1, КМ3:2 замыкаются, подавая постоянный ток напряжением 220 В В обмотку статора через токоограничивающий резистор R

( переход из точки F в точку Н на тормозной механической характеристике 5 ). Двигатель

тормозится и останавливается ( траектория Н – J - 0 ).

Поскольку процесс торможения не автоматизирован, надо отпустить кнопку SB4

при полной остановке двигателя ( контроль остановки – по указателю частоты вращения

Рn ). При этом контактор КМ3 отключается, снимая напряжение 220 В с обмотки статора.