Исследование индукционного регулятора

Цель работы: Приобрести практические навыки по сборке схемы индукционного регулятора и получить экспериментальное подтверждение теоретическим сведениям о свойствах индукционного регулятора.

Программа работы. 1. Ознакомиться с конструкцией индукционного регулятора, записать его паспортные данные, а также данные измерительных приборов.

2. Собрать схему по рис. 1 и после проверки ее преподавателем провести опыт х. х. индукционного регулятора, при этом снять данные и построить график зависимости напряжения на выходе индукционного регулятора от угла поворота ротора; по данным опыта начертить векторную диаграмму напряжений и график зависимости U₂₀ = f(αp).

3. Снять и построить внешнюю характеристику индукционного регулятора; определить номинальное изменение напряжения при сбросе нагрузки.

4. Составить отчет и сделать заключение о проделанной работе.

Подготовка к работе: 1. Повторить теоретический материал: устройство и принцип действия индукционного регулятора; векторная диаграмма напряжений; зависимость напряжения на выходе индукционного регулятора от угла поворота ротора; внешняя характеристика индукционного регулятора.

2. Подготовить к рабочей тетради таблицы для занесения результатов опытов и координатные сетки для построения графиков.

Порядок выполнения работы.

 Основные сведения. Индукционный регулятор представляет собой заторможенную асинхронную машину с фазным ротором. При этом ротор машины заторможен посредством червячной передачи, позволяющей вращением маховика, укрепленного на червяке, плавно поворачивать ротор.

Индукционный регулятор предназначен для плавкой регулировки напряжения на схемах переменного тока. На рис. 1 представлена схема включения индукционного регулятора, на которой видно, что обмотки статора и ротора имеют автотрансформаторную связь. При этом обмотки статора разомкнуты, а обмотки ротора соединены звездой. Возможна также схема, когда разомкнутыми являются обмотки ротора.

Рис.1. Схема включения индукционного регулятора.

При включении индукционного регулятора в сеть напряжением U₁  токи в обмотке ротора создают вращающееся магнитное поле, которое, сцепляясь с обмотками ротора и статора, наводит в них ЭДС Е₁ и Е₂ соответственно. ЭДС ротора Е₁ находится в противофазе с напряжением сети и уравновешивает его: Ė₁ » - U₁. ЭДС статора Ė₂ взаимодействует с напряжением сети и создает на выходе индукционного регулятора напряжение (В)

                                         U₂₀ = U₁  + Ė₂ cos a                           (1)

где a - угол поворота ротора относительно его положения, при котором Ė₂  и U₁ совпадают по фазе и напряжение U₂₀ имеет наибольшее значение U_{2 наиб.}. Уравнение (1) иллюстрируется векторной диаграммой напряжений индукционного регулятора, построенного для одной фазы в режиме х. х. (рис.2 а). задаваясь значениями угла поворота a, можно по (1) определить напряжение на выходе индукционного регулятора для любого положения ротора. Так, например, при

a = 90⁰ (cos 90⁰ = 0) напряжение U₂₀ = U₁, а при a = 180⁰ (так как cos 180⁰ = -1) напряжение U₂₀ = U₁- E₂ = U_{2 наим.}

Таким образом, при повороте ротора на угол от нуля до 180⁰ напряжение на выходе регулятора плавно изменяется от U_{2 наиб.} до U_{2 наим.}.

Если обмотки индукционного регулятора имеют одну пару полюсов (r = 1), то геометрические градусы угла поворота ротора a соответствуют электрическим градусам поворота вектора ЭДС Ė₂. Если же обмотки регулятора многополюсные (r = 2, 4, 6 и т.д.), то один геометрический градус содержит р электрических градусов (a_эл  = a_геомр), т.е. повороту ротора на один геометрический градус соответствует поворот вектора Ė₂ на р электрических градусов. Поэтому уравнение (1) справедливо лишь для двухполюсного регулятора (р = 1), а в общем случае уравнение напряжений для индуктивного регулятора имеет вид (В)

                                               U₂₀ ⁼  U₁ + Ė₂ cos (ar),                                (2)

где a - геометрический угол поворота ротора, град.

Рис.2.Векторная диаграмма напряжений (а) и

Зависимость U₂=αp (б) индукционного регулятора.

Опыт холостого хода. Собирают схему по рис. 1 и после проверки ее преподавателем замыкают рубильник 1 и включают индукционный регулятор в сеть на номинальное напряжение U₁. При этом нагрузка должна быть отключена, т.е. рубильник 2 разомкнут. Затем, поворачивая ротор, находят такое его положение, при котором принимают за исходное, т.е. считают, что угол ar = 0. Измеряют напряжение на входе регулятора U₁ (вольтметр VI), ЭДС на статоре Е₂ (вольтметр V₂) и напряжение на выходе регулятора U₂₀ (вольтметр V3). Полученные значения величин должны удовлетворять уравнению U₂ = U₁ + Е₂.

Затем снимают данные для построения графика U₂₀ = ¦ (ar). С этой целью плавно поворачивают ротор и через каждые ar = 45 эл. град. угла поворота измеряют напряжение U₂₀ на выходе регулятора. Всего делают восемь измерений, повернув ротор на (360/r) геом. град. Например, если обмотки регулятора четырехполюсные (р = 2), то напряжение U₂₀ измеряют через каждые 45/2 = 22,5 геом. град. поворота ротора, а результирующий угол поворота ротора за весь опыт составит 360/2 = 180⁰.

Полученные данные заносят в таблицу.1

Таблица 1.

По этим данным строят график U₂₀ = ¦ (ar) для режима х. х. регулятора. На этой же координатной сетке строят график U_{2 расч.} – напряжение на выходе регулятора, полученное в результате расчета по (2).

Внешняя характеристика. Подключают к регулятору нагрузку (включают рубильник 2).На выходе индукционного регулятора изменяют напряжение U₂₀ от mjn до max значения, при неизменной нагрузке. Шаг опыта 30 вольт. Показания приборов заносят в таблицу.2.

Таблица 2.

По данным таблицы 2. строят две векторных диаграммы токов и напряжений индукционного регулятора, при активной нагрузке (cos j₂ = 1)

По результатам работы сформулировать выводы.

Оглавление.

Механическая характеристика двигателя постоянного тока при различных режимах загрузки и напряжении питающей сети………………………………1

Аппаратура ручного управления электроприводами. Аппаратура защиты…14

Изучение магнитных пускателей и схем автоматического управления трехфазными электродвигателями с короткозамкнутым ротором………………..27

Характеристики машины постоянного тока, работающей в генераторном режиме………………………………………………………………………………41

Исследование индукционного регулятора…………………………………….48.