Исследование переходных процессов в асинхронном двигателе c двухклеточным ротором: Методические указания к лабораторной работе № 7

 

МИНИСТЕРСТВО    ОБРАЗОВАНИЯ  РФ

ВЯТСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра  электрических машин  и  аппаратов

ИССЛЕДОВАНИЕ  ПЕРЕХОДНЫХ  ПРОЦЕССОВ 

В    АСИНХРОННОМ  ДВИГАТЕЛЕ

C ДВУХКЛЕТОЧНЫМ  РОТОРОМ

Методические  указания

к  лабораторной работе  № 7

Дисциплина  “Математическая теория электрических машин”

Для специальности 180100 ускоренного, дневного и ускоренного заочного обучения

Киров  2003

УДК  621.313(075)

Составители: канд. техн. наук, доцент кафедры ЭМА А.В. Шестаков,

преподаватель кафедры ЭМА Н.В. Тимина

Рецензент:  канд. техн. наук, 

                    доцент кафедры ЭП и АПУ  Н.И. Присмотров

ЛР №                      от                          г.

Подписано  в  печать                                                        Усл. печ. л.1,4

Бумага  книжно-журнальная.                          Печать  матричная

заказ  №                                      Тираж                       Бесплатно.          

Текст напечатан с оригинал-макета,  предоставленного  авторами

___________________________________________________________________

610 000, г. Киров,  ул.  Московская,  36.

Ó  Вятский  государственный университет,  2003

Требования правил техники безопасности при работе в учебной

лаборатории  электрических машин.

Объектами   исследования  в  лаборатории  электрических  машин являются электромеханические преобразователи энергии,  обращение с которыми требует определённых знаний их устройства, принципа действия и условий безопасной работы с ними. Несмотря на принятые в лаборатории меры по охране труда, пренебрежения правилами техники безопасности на занятиях в лаборатории сопряжены с возможностью возникновения аварийных ситуаций, приводящих к травматизму, поражению электрическим током.

После ознакомления с основными требованиями техники безопасности студенты расписываются в специальной ведомости. Допуск студентов  к работе в лаборатории оформляется занесением их фамилии в групповой лабораторный журнал.

При работе в лаборатории электрических машин студентам необходимо соблюдать следующие основные правила:

1. Студент в лаборатории должен быть предельно дисциплинированным и иметь деловое настроение. Он должен беспрекословно выполнять все указания преподавателя и дежурного обслуживающего персонала.

2. До начала занятий студенты  должны иметь полное представление о предстоящей работе на основании изучения как теоретического материала, так и соответствующих пособий к лабораторным работам.

3.  Прежде  чем приступить к выполнению  лабораторной работы, все члены студенческой бригады должны обстоятельно ознакомиться с оборудованием лабораторной установки и устройством ее частей. При необходимости следует прибегнуть к консультации преподавателя или дежурного лаборанта.

4. К сборке  электрической схемы следует приступать только после разрешения преподавателя.

5. Каждый студент, заметивший какую-либо неисправность питающей сети, приборов, и др. машин, должен немедленно отключить электропитание и сообщить о неисправности ведущему занятие преподавателю  или лаборанту.

6. Включение установки под напряжение разрешается проводить только после проверки схемы и всей установки преподавателем или лаборантом,  которые дают соответствующее устное разрешение.

7. В процессе выполнения лабораторной работы следует исключать возможности соприкосновения с находящимися под напряжением оголенными токоведущими участками схемы и с вращающимися частями электрических машин.

8. Все необходимые переключения  в схеме разрешается производить лишь при полном снятии напряжения (выключение контактного питания стенда).

9. Студентам не разрешается вскрывать и разбирать электрическую аппаратуру и проводку.

10. При наладке не допускается делать резкие перемещения регулировочного реостата. Броски тока якорной цепи не должны быть выше 10 А.

11. Если в ходе работы требуется сделать перерыв (для выполнения контрольных расчетов, получения консультации преподавателя, отдых и т.д.), то напряжение со стенда должно быть полностью снято.

12. По окончании работы, в первую очередь, со стенда должно быть полностью снято напряжение. После утверждения преподавателем полученных экспериментальных данных схема разбирается, и рабочее место приводится в порядок.

13. Нарушения правил техники безопасности и поведения в лаборатории рассматриваются как серьёзные нарушения дисциплины, влекущие за собой удаление студента из лаборатории с вынесением ему дисциплинарного взыскания.

14. Каждый студент при несчастном случае должен оказать пострадавшему первую помощь и сообщить о происшедшем преподавателю.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7

«ИССЛЕДОВАНИЕ  ПЕРЕХОДНЫХ  ПРОЦЕССОВ 

В    АСИНХРОННОМ  ДВИГАТЕЛЕ

C  ДВУХКЛЕТОЧНЫМ  РОТОРОМ»

1  Цель работы

Ознакомление с дифференциальными уравнениями асинхронной двухклеточной  машины; решением их на ЭВМ численным методом Рунге-Кутта; методикой приведения уравнений двухклеточной машины к канонической системе с переменными параметрами ротора.

2 Теоретические пояснения к работе

2.1 Система дифференциальных уравнений асинхронного двигателя

Для исследования асинхронного двигателя (АД) с симметричными обмотками удобна система α,β ортогональных координат, неподвижных относительно статора. Это удобство объясняется тем, что в такой системе все электромагнитные величины, связанные с осью α, равны соответствующим величинам фазы А естественной системы, что не требует дополнительного преобразования координат.

Дифференциальные уравнения трехфазной асинхронной машины записываются в системе  α,β  в следующем виде:

;              ;

;            .                              (1)

В уравнения (1) входят полные потокосцепления обмоток статора и ротора, которые складываются из потокосцеплений само- и взаимоиндукции:

;         ;

;        ,                                                      (2)

где L_s, L_r – полные индуктивности статора и ротора; М – взаимная индуктивность между статором и ротором; ,  – токи статора и ротора по оси α, ,  – токи статора и ротора по оси β; R_s, R_αr, R_βr – соответственно активные сопротивления статора и ротора по осям α и β.

Все роторные величины являются приведенными к статорным.

Для асинхронной машины с короткозамкнутым ротором напряжения в системе (1) будут равны соответственно:  U_αs= U_m sinω₁t;  U_βs = U_m cosω₁t;  

U_αr = U_βr = 0, R_αr= R_βr=R_r.

Токи при необходимости можно для любого режима определить из алгебраических уравнений:

;     ;

;     .                                       (3)

Тогда система (1) сводится к виду:

                            (4)

ω₁=2πf₁– угловая частота напряжения сети.

На ротор асинхронного двигателя, в общем случае, действует сумма моментов, определяющая закон изменения его частоты вращения во времени. В эту сумму входят:

- динамический момент, равный , здесь J – сумма моментов инерции ротора двигателя  и приведенного момента инерции нагрузочного механизма, p – число пар полюсов двигателя; следует отметить, что частота вращения ротора в геометрических радианах в секунду связана с частотой вращения ротора  соотношением ω₂= ω_r / p; по величине ω₂  можно найти частоту вращения в оборотах в минуту, если воспользоваться формулой ; момент инерции, кг·м², определяется , m – масса ротора, r – радиус ротора;