Laboratorinis darbas Nr. 3
ASINCHRONINIO VARIKLIO SU TRUMPAI JUNGTU ROTORIUMI MECHANINĖS CHARAKTERISTIKOS
• Darbo tikslas
Šio darbo tikslas – ekspermentiškai nustatyti asinchroninių variklių su trumpai jungtu rotoriumi mechanines charakteristikas, esant įvairiems jų darbo režimams.
• Teorinė dalis
Iš visų elektros variklių rūšių pramonėje, žemės ūkyje ir bityje plačiausiai paplitę asinchroniniai elektros varikliai. Sukurta daug įvairių tipų asinchroninių variklių, kurie skiriasi savo elektrinių ir magnetinių grandinių konstrukcija. Galios elektros pavarose naudojami asinchroniniai varikliai (0,6 kW ir daugiau) paprastai būna dviejų tipų: su faziniu rotoriumi ir su narveliniu rotoriumi. Dažnesni asinchroniniai varikliai su narveliniu (trumpai jungtu) rotoriumi.
Asinchroniai varikliai gali dirbti keturiais režimais: variklio, priešjungimo stabdymo, generatorinio (rekuperacinio) stabdymo ir dinaminio stabdymo. Kiekvienas režimas turi savaą, jam būdingą, mechaninę charakteristiką.
Esant variklio režimui, iš tinklo imama elektros energija paverčiama mechanine ir velenu perduodama darbo mašinai. Paimta iš tinklo energija suvartojama naudingam darbui atlikti ir nuostoliams elektros ir darbo mašinose padengti, elektros ir darbo mašinose virsta šiluma ir išsisklaido aplinkoje.
Priešjungimo stabdymo režimas gaunamas tada, kai variklio statoriaus apvijos prie tinklo yra prijungtos taip, kad jo rotorius suktųsi į vieną pusę, bet išorinio sukimo momento jis yra sukamas priešinga kryptimi. Esant priešjungimo stabdymo režimui, elektros mašina velenu gauna mechaninę energiją iš maitinančio tinklo. Energija išsiskiria tik variklyje ir papildomame reostate (kai variklis su faziniu rotoriumi).
Esant generatoriniam (rekuperaciniam) stabdymui darbo mašina suka variklį jo sukimosi kryptimi greičiu, didesniu už sinchroninį. Šiuo atveju asinchroninis variklis dirba kaip generatorius, iš tinklo imdamas įmagnetinimui sunaudojamą energiją, o iš darbo mašinos velenu gaudamas mechaninę energiją. Reikia pažymėti, kad asinchroninis variklis generatoriaus režimu dirba su mažu naudingumo koeficientu – dėl didelių energijos nuostolių tik palyginti nedidelė gaunamos energijos dalis grąžinama į tinklą.
Dinaminio stabdymo režimas šiek tiek panašus į generatorinį. Šiuo atveju asinchroninis variklis dirba taip pat, kaip generatorius, gaunantis mechaninę energiją iš darbo mašinos, tačiau įmagnetinimui elektros energija imama ne iš kintamosios, o iš nuolatinės srovės tinklo. Variklis dirba kaip sinchroninis generatorius su kintamu dažnumu, sąlygojamu variklio sukimosi greičio. Energija šiuo atveju mašinoje ir rotoriaus išorinės grandinės varžose (jei variklis su faziniu rotoriumi) virsta šiluma ir išsisklaido aplinkoje.
Asinchroninių variklių greitį galima reguliuoti (t.y. gauti dirbtines mechanines charakteristikas) šiais būdais:
1) įjungiant į statoriaus grandines papildomas aktyvines, reaktyvines ar kompleksines varžas,
2) perjungiant statoriaus polių porų skaičių,
3) keičiant maitinančios įtampos dydį,
4) keičiant maitinančios įtampos dažnumą,
5) galimas ir kombinuotas šių būdų panaudojimas.
Varikliui dirbančiam su nepilnu apkrovimu, prijungus sumažintą įtampa, pagerėja jo naudingumo ir galios koeficientai.
Variklio maitinimo įtampa praktikoje keičiama fazinio valdymo elektros pavarose arba droselinėse asinchroninėse pavarose. Tokiu būdu reguliuojamas variklio sukimosi greitis.
Praktikoje dar naudojamas trikampiu sujungtos statoriaus apvijos perjungimas į žvaigždę (30 – 40 % apkrautiems varikliams). Tuo fazinė įtampa sumažinama √3 kartų, o variklio kritinis ir paleidimo momentai sumažėja 3 kartus.
Įjungiant kai kuriuos darbo mechanizmus, reikia palaipsniui didinti variklio momentą. Tada, įjungiant asinchroninį variklį, įvairiais būdais palaipsniui keičiama įtampa:
a) įjungiant į statoriaus grandinę aktyvines ir reaktyvines varžas,
b) naudojant įtampą pažeminančius transformatorius,
c) perjungiant statoriaus apviją iš trikampio į žvaigždę paleidimo laikotarpiu,
d) naudojant tiristorinius paleidiklius (įtampos reguliatorius) su automatinėmis srovės ribojimo sistemomis.
• Užduotis
1. Susipažinti su laboratorinio darbo aprašymu ir stendu.
2. Asinchroniniam varikliui su trumpai jungtu rotoriumi gauti šias charakteristikas:
a) natūralią, dirbant variklio ir generatorinio stabdymo režimu, kai tinklo įtampa U1=380 V,
b) dvi dirbtines charakteristikas, dirbant variklio režimu kai U1= 300V ir U1=220V,