Изследване на работните режими на променливотокова електрическа машина с двойно захранване

По отношение на минната промишленост интерес представляват всички режими на работа на машината. Този тип задвижване може да се прилага при руднични подемни уредби, където електрическата машина трябва да има възможност да работи в двигателен режим и режими на рекоперативно и динамично спиране. Освен това може да се прилага за задвижване на вентилатори за главно руднично проветряване.

За провеждане на експерименталните изследвания се използват две куплирани машини: изследваната - променливо-токова и товарната - постоянно-токова.

Данни за електрическите машини.

Асинхронен двигател (АД) с навит ротор тип МТ1 12-6.

Постоянно-токова машина със смесено възбуждане тип П-52.

Първоначално се захранва статорът с понижено напрежение (230V) с мрежова честота, а роторът се оставя отворен. Роторът не се върти, липсва момент и ъглова скорост. С помощта на указател на поредността на фазите се определят изводите на ротора, които съответстват на тези на статора. При схемата на фиг. 1 данните за напреженията на статора, ротора и входната мощност са следните:

При предварително определена права последователност на фазите и подадено напрежение на статора се затваря роторът накъсо. Валът на машината се върти в положителна посока. Данните за входната мощност, обороти и ток на ротора са следните:

Първоначално товарната машина работи на празен ход, след това се натоварва. Нейната електрическа мощност се определя чрез товарен реостат при номинално възбуждане. Данни при натоварвания от 10 до 25А са дадени в таблица 1.

Таблица 1

АД захранен в статора
I ген. A	10	15	20	25
U ген. V	98	92	88	84
P дв. W	470	650	850	1170
I рот. A	6.8	8.8	12	15
I стат. A	5.9	7.1	8.5	10.3
n min-1	945	920	900	865

Втори опит:

Роторът на машината се захранва с понижено напрежение при права последователност на фазите, съответстваща на последователността на статорните изводи (фиг. 2). Статорът е отворен. Напрежението на ротора се регулира чрез автотрансформатор, така че индуцираното в статора напрежение да стане равно на 230V. В този момент роторът не се върти. Данните са следните:

Затваря се статорът накъсо. Валът на машината се завърта в отрицателна посока, обратна на тази при захранване на статора. Данни при натоварвания 10А, 15А, 20А, 25А са дадени в таблица 2.

Таблица 2

АД захранен в ротора
I ген. A	10	15	20	25
U ген. V	100	98	94	86
P дв. W	470	650	850	1170
I рот. A	6.8	8.8	12	15
I стат. A	5.9	7.1	8.5	10.3
n min-1	945	920	900	865

Статорът се захранва от мрежата с понижено напреже-ние (230V), а роторът - през трифазен автотрансформатор от трифазен инвертор на напрежение (честотен преобразувател). И двете напрежения са с права последователност, приложени върху едноименни-те изводи на статора и ротора. Схемата е показана на фиг. 3. Опитът е направен при честоти на инвертора 50Hz, 40Hz, 30Hz, 20Hz и 10Hz.

Установена е следната последователност на включване на напреженията. Инверторът, с който се работи, е предназначен за управление на АД през статора и при включване неговата честота е нула, като започва да се повишава по зададена рампа. В нашия случай се изисква началната честота, при която машината не се върти, да бъде 50Hz. Затова инверторът се включва на празен ход до достигане на честота 50Hz. След това през автотрансформатор той се включва към ротора на двигателя при отворен статор. Напрежението се настройва от автотрансформатора, така че индуцирано-то в статора напрежение да е равно на захранващото понижено напрежение с мрежова честота.


Фиг. 3
Чрез прекъсвач прекъсваме напрежението към ротора и подаваме захранване на статора от мрежата. След това се затваря прекъсвачът Q2 и се захранва роторът от инвертора. Машината работи с двойно захранване – от мрежата към статора и от инвертора към ротора.
А) Работа на АД при честота на инвертора 50Hz

Роторът застава неподвижно в три устойчиви положе-ния, отговарящи на трите чифта полюси на тази машина. Причина за това е, че двете въртящи се магнитни полета на статора и на ротора са в синхрон и са неподвижни едно спрямо друго. Устойчивото положение се получава, когато съответните полюси на фазите на статора и ротора застанат един срещу друг. Всяко принудително механично изместване на тези положения създава значителен съпротивителен момент и съответно увеличаване на тока. Наблюдава се пълзене (въртене с много ниска ъглова скорост) на ротора поради това, че честотата на инвертора не е точно равна на мрежовата.

Тази честота се достига при плавно намаляване на честотата на инвертора от 50Hz до 40Hz. Двигателят се развърта плавно от 0 до 200 об/мин.

Таблица 3

По подобен начин честотата на инвертора се понижава плавно от 50Hz до 30Hz. Двигателят се върти със скорост 400 об/мин. След установяване на скоростта двигателят се изследва при празен ход и натоварване. Данните са показани в таблицата за 30Hz.

Таблица 4

Подобно изследване е направено при честота 20Hz, където оборотите са 600 об/мин (Таблица 5), и при 10Hz, където оборотите са 800 об/мин (Таблица 6).

Таблица 5

Таблица 6

В данните интерес представлява фактът, че при по-ниски обороти на въртене потокът на енергия с натоварване на двигателя е от статора към ротора.Това се вижда от стойностите на напрежението върху резистора R_DB.

На базата на получените стойности за токовете, напреженията и мощностите за този двигател трябва да се избере инвертор, програмиран за захранване на ротора. Такъв начин на управление е подходящ за АД за високо напрежение, тъй като може да се управлява с инвертор за ниско напрежение през ротора.

Литература

Онищенко Г. Б. 1967, Асинхронный вентильный каскад, М. Энергия, стр. 8, 31.

Онищенко Г. Б. 1979, Асинхронные вентильные каскады и двигатели двоиного питания, М. Энергия, стр.15, 52.

Статията е препоръчана за публикуване от кат. „Електротехника“.