Пуск в ход трехфазного синхронного двигателя с регистрацией и отображением режимных параметров на компьютере

- Электрическая схема соединений

- Перечень аппаратуры

- Описание электрической схемы соединений

- Указания по проведению эксперимента

Электрическая схема соединений (продолжение)

Перечень аппаратуры

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
G1	Трехфазный источник питания	201.2	~ 400 В / 16 А
G2	Источник питания двигателя постоянного тока	206.1	- 0…250 В / 3 А (якорь) / - 200 В / 1 А (возбуждение)
G3	Возбудитель синхронной машины	209.2	- 0…40 В / 3,5 А
G4	Машина постоянного тока	101.2	90 Вт / 220 В / 0,56 А (якорь) / 2×110 В / 0,25 А (возбуждение)
G5	Преобразователь угловых перемещений		6 выходных каналов / 2500 импульсов за оборот
М1	Машина переменного тока	102.1	100 Вт / ~ 230 В / 1500 мин^-
А2	Трёхфазная трансформаторная группа	347.1	3´80 В×А / 230 В/242,235, 230, 226, 220, 133, 127 В
А4	Коннектор		8 аналог. диф. входов; 2 аналог. выходов; 8 цифр. входов / выходов
А5	Персональный компьютер		IBM совместимый, Windows 9*, монитор, мышь, клавиатура, плата сбора информации PCI-6023E (PCI-6024E)
А6, А8	Трехполюсный выключатель	301.1	~ 400 В / 10 А
А9	Реостат для цепи ротора машины переменного тока	307.1	3 ´ 0…40 Ом / 1 А
А10	Активная нагрузка	306.1	220 В / 3´0…50 Вт;
А12	Блок датчиков тока и напряжения	402.3	3 датчика напряжения ±100; 1000 В / ±5 В; 3 датчика тока ±1; 5 А / ±5 В
А14	Линейный реактор	314.2	3 ´ 0,3 Гн / 0,5 А
Р3	Указатель частоты вращения	506.2	-2000…0…2000 мин^-1

Описание электрической схемы соединений

Источник G1 - источник синусоидального напряжения промышленной частоты.

Источник питания двигателя постоянного тока G2 используется для питания регулируемым напряжением обмотки возбуждения машины постоянного тока G4, работающей в режиме генератора с независимым возбуждением.

Активная нагрузка А10 используется для нагружения генератора G4.

Возбудитель G3 служит для питания обмотки возбуждения машины переменного тока М1, работающей в режиме синхронного двигателя.

Преобразователь угловых перемещений G5 генерирует импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения Р3 электромашинного агрегата.

Машина (синхронный двигатель) М1 получает питание от источника G1 через трехфазную трансформаторную группу А2 и выключатель А6.

Реостат А9 выполняет роль резистора синхронизации и подключается выключателем А8 к обмотке возбуждения синхронного двигателя М1 на этапе пуска последнего.

С помощью линейного реактора моделируется сопротивление кабеля, питающего двигатель М1.

Датчики тока и напряжения в блоке А12 обеспечивают гальваническую развязку силовой и измерительной цепей и преобразуют ток и напряжение статорной обмотки испытуемого двигателя М1 в пропорциональные им нормированные напряжения.

Через аналоговые входы АСН0-АСН8, АСН1-АСН9, АСН2-АСН10 коннектора А4 напряжения, пропорциональные частоте вращения, току и напряжению статорной обмотки испытуемого двигателя М1, вводятся в компьютер А5.

Указания по проведению эксперимента

· Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.

· Соберите электрическую схему соединений тепловой защиты машины переменного тока (стр. 14).

· Соедините гнезда защитного заземления " " устройств, используемых в эксперименте, с гнездом «РЕ» источника G1.

· Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.

· Переключатели режима работы источника G2, возбудителя G3 и выключателей А6 и А8 установите в положение «РУЧН.».

· Регулировочные рукоятки источника G2 и возбудителя G3 поверните против часовой стрелки до упора.

· Установите в каждой фазе активной нагрузки А10 ее суммарную величину 100 %.

· В трехфазной трансформаторной группе А2 установите номинальное напряжение вторичных обмоток трансформаторов, равное 220 В.

· Установите в каждой фазе реостата А9 суммарное сопротивление 8 Ом.

· Приведите в рабочее состояние персональный компьютер А5, и запустите прикладную программу «Регистратор режимных параметров машины переменного тока».

· Включите выключатели «СЕТЬ» выключателей А6 и А8, указателя частоты вращения Р3 и блока А12 датчиков тока и напряжения.

· Включите выключатель А8 кнопкой «ВКЛ».

· Включите источник G1. О наличии напряжений фаз на его выходе должны сигнализировать светящиеся лампочки.

· Включите выключатель «СЕТЬ» возбудителя G3 и, вращая его регулировочную рукоятку, установите на его выходе напряжение, равное 20 В.

· Включите выключатель «СЕТЬ» источника G2 и, вращая его регулировочную рукоятку, установите напряжение на его выходе, например, 50 В.

· Нажмите на виртуальную кнопку «Запустить» на экране компьютера.

· Нажмите последовательно кнопки «ВКЛ.» источника G2, выключателя А6, возбудителя G3 (после разгона двигателя М1), спустя, например, 5 с кнопку «ОТКЛ.» выключателя А8 и затем не позднее, чем через 10 с, остановите сканирование данных. В результате должен осуществиться пуск нагруженного синхронного двигателя М1 и должны записаться в компьютер данные о режимных параметрах на этапе пуска.

· Нажмите кнопку «ОТКЛ.» источника G1.

· Отключите выключатели «СЕТЬ» блоков, задействованных в эксперименте.

· Используя возможности программы «Регистратор режимных параметров машины переменного тока», проанализируйте отображенные на мониторе компьютера механическую характеристику и временные зависимости тока статорной обмотки, электромагнитного момента, частоты вращения синхронного двигателя при пуске его в ход.

6.2. Снятие угловых характеристик P=f(d), Q=f(d), U=f(d)
синхронного двигателя

- Электрическая схема соединений

- Перечень аппаратуры

- Описание электрической схемы соединений

- Указания по проведению эксперимента

Перечень аппаратуры

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
G1	Трехфазный источник питания	201.2	~ 400 В / 16 А
G2	Источник питания двигателя постоянного тока	206.1	- 0…250 В / 3 А (якорь) / - 200 В / 1 А (возбуждение)
G3	Возбудитель синхронной машины	209.2	- 0…40 В / 3,5 А
G4	Машина постоянного тока	101.2	90 Вт / 220 В / 0,56 А (якорь) / 2×110 В / 0,25 А (возбуждение)
G5	Преобразователь угловых перемещений		6 вых. каналов / 2500 импульсов за оборот
М1	Машина переменного тока	102.1	100 Вт / ~ 230 В / 1500 мин^-
А2	Трёхфазная трансформаторная группа	347.1	3´80 В×А / 230 В/242,235, 230, 226, 220, 133, 127 В
А6, А8	Трехполюсный выключатель	301.1	~ 400 В / 10 А
А9	Реостат для цепи ротора машины переменного тока	307.1	3 ´ 0…40 Ом / 1 А
А10	Активная нагрузка	306.1	220 В / 3´0…50 Вт;
А14	Линейный реактор	314.2	3 ´ 0,3 Гн / 0,5 А
Р1	Блок мультиметров	508.2	3 мультиметра 0...1000 В / 0...10 А / 0…20 МОм
Р2	Измеритель мощностей	507.2	15; 60; 150; 300; 600 В / 0,05; 0,1; 0,2;0,5 А.
Р3	Указатель частоты вращения	506.2	-2000…0…2000 мин^-1
Р5	Указатель угла нагрузки синхронной машины	505.2	– 180°...0...180°

Описание электрической схемы соединений

Источник G1 - источник синусоидального напряжения промышленной частоты.

Активная нагрузка А10 используется для нагружения генератора G4.

С помощью линейного реактора моделируется сопротивление кабеля, питающего двигатель М1.

С помощью мультиметра блока Р1 контролируется линейное напряжение статорной обмотки двигателя М1.

С помощью измерителя Р2 контролируются потребляемая активная и потребляемая (развиваемая) реактивная мощности, испытуемым двигателем М1.

С помощью указателя Р5 контролируется угол нагрузки синхронного двигателя М1.

Указания по проведению эксперимента

· Осуществите пуск в ход синхронного двигателя М1 в соответствии с указаниями по проведению эксперимента раздела 6.1 настоящего руководства (без включения источника G2).

· Включите выключатели "СЕТЬ" блока мультиметров Р1 и указателя угла нагрузки Р5.

· Активизируйте мультиметры блока Р1, задействованные в эксперименте.

· Регулировочную рукоятку источника G2 поверните против часовой стрелки до упора.

· Регулировочные рукоятки нагрузки А10 установите в положение "100%".

· Включите выключатель "СЕТЬ" и нажмите кнопку "ВКЛ." источника G2.

· Вращая регулировочную рукоятку источника G2, изменяйте угол нагрузки d двигателя М1 в диапазоне 0…85^○ и заносите показания указателя Р5 (угол нагрузки d), ваттметра (активная мощность Р₁, потребляемаяодной фазойдвигателя М1) и варметра (реактивная мощность Q₁, потребляемая одной фазойдвигателя М1) измерителя мощностей Р2 и мультиметра (линейное напряжение U двигателя М1) блока Р1 в таблицу 6.2.1.

Таблица 6.2.1

d, град
Р₁, Вт
Q₁, ВАр
U, В

· В случае перехода двигателя М1 в асинхронный режим работы разгружайте его по активной мощности, вращая регулировочную рукоятку источника G2 против часовой стрелки до тех пор, пока не восстановится синхронная работа двигателя М1 с сетью.

· По завершении эксперимента нажмите кнопку «ОТКЛ.» источника G1 и отключите выключатели «СЕТЬ» блоков, задействованных в эксперименте.

· Используя данные табл. 6.2.1, вычислите для каждого значения угла d и занесите в
табл. 6.2.2 полные активную Р=3Р₁ и реактивную Q=3Q₁, потребляемые двигателем М1.

Таблица 6.2.2

d, град
Р, Вт
Q, ВАр

· Используя данные табл. 6.2.1 и 6.2.2, постройте искомые угловые характеристики P=f(d), Q=f(d), U=f(d) трехфазного синхронного двигателя.

6.3. Снятие U–образной характеристики I=f(I_f)
трехфазного синхронного двигателя

- Электрическая схема соединений

- Перечень аппаратуры

- Описание электрической схемы соединений

- Указания по проведению эксперимента

Перечень аппаратуры

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
G1	Трехфазный источник питания	201.2	~ 400 В / 16 А
G2	Источник питания двигателя постоянного тока	206.1	- 0…250 В / 3 А (якорь) / - 200 В / 1 А (возбуждение)
G3	Возбудитель синхронной машины	209.2	- 0…40 В / 3,5 А
G4	Машина постоянного тока	101.2	90 Вт / 220 В / 0,56 А (якорь) / 2×110 В / 0,25 А (возбуждение)
G5	Преобразователь угловых перемещений		6 вых. каналов / 2500 импульсов за оборот
М1	Машина переменного тока	102.1	100 Вт / ~ 230 В / 1500 мин^-
А2	Трёхфазная трансформаторная группа	347.1	3´80 В×А / 230 В/242,235, 230, 226, 220, 133, 127 В
А6	Трехполюсный выключатель	301.1	~ 400 В / 10 А
А9	Реостат для цепи ротора машины переменного тока	307.1	3 ´ 0…40 Ом / 1 А
А10	Активная нагрузка	306.1	220 В / 3´0…50 Вт;
А14	Линейный реактор	314.2	3 ´ 0,3 Гн / 0,5 А
Р1	Блок мультиметров	508.2	3 мультиметра 0...1000 В / 0...10 А / 0…20 МОм
Р2	Измеритель мощностей	507.2	15; 60; 150; 300; 600 В / 0,05; 0,1; 0,2;0,5 А.
Р3	Указатель частоты вращения	506.2	-2000…0…2000 мин^-1

Описание электрической схемы соединений

Источник G1 - источник синусоидального напряжения промышленной частоты.

Активная нагрузка А10 используется для нагружения генератора G4.

С помощью линейного реактора моделируется сопротивление кабеля, питающего двигатель М1.

С помощью мультиметра блока Р1 контролируется линейное напряжение статорной обмотки двигателя М1.

С помощью измерителя Р2 контролируется активная мощность, потребляемая испытуемым двигателем М1.

Указания по проведению эксперимента

· Регулировочную рукоятку источника G2 поверните против часовой стрелки до упора.

· Регулировочные рукоятки нагрузки А10 установите в положение "100%".

· Включите выключатель «СЕТЬ» блока мультиметров Р1.

· Активизируйте мультиметры блока Р1, задействованные в эксперименте.

· Включите выключатель "СЕТЬ" и нажмите кнопку "ВКЛ." источника G2.

· Вращая регулировочную рукоятку источника G2, установите полную активную мощность, потребляемую двигателем М1 из сети, например, 60 Вт (определяется утроением показаний ваттметра измерителя Р2) и поддерживайте её в ходе эксперимента неизменной.

· Вращая регулировочную рукоятку возбудителя G3, изменяйте ток возбуждения I_f (в диапазоне до 2 А) двигателя М1 и записывайте показания амперметров Р3.2 (ток I_f) и Р3.3 (ток I статорной обмотки двигателя) в таблицу 6.3.1.

Таблица 6.3.1

I_f, A
I, A

· Используя данные табл. 6.3.1, постройте искомую U–образную характеристику I=f(I_f) трехфазного синхронного двигателя.