Технические науки / 5. Энергетика

Брюханов Д.А., Бахтигузин Ф.М., Эм Г.А.

Карагандинский государственный технический университет,

Республика Казахстан

К вопросу доОпределения параметров электрической машины постоянного тока

Как известно, основные параметры электрических цепей машин серийного производства приводятся в технической документации, прилагаемой к электрооборудованию, а также в соответствующей справочной литературе. Однако не все параметры электрических машин удается обнаружить таким образом. Так, при разработке имитационной модели машины постоянного тока с независимым возбуждением мы столкнулись с необходимостью доопределения некоторых ее параметров, во многом определяющих статические и динамические характеристики машины. Такими параметрами являются активные и индуктивные сопротивления якорной цепи, обмотки возбуждения и дополнительных полюсов, включаемых последовательно с якорем.

Структурная схема электромеханической части экспериментального стенда, использовавшегося для доопределения параметров двигателя постоянного тока приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Структурная схема электромеханической части экспериментального стенда

Система состоит из двух связанных жесткой муфтой электрических машин M1 и M2, первая из которых – двигатель постоянного тока (ДПТ) серии П22, вторая – асинхронный двигатель (АД) с короткозамкнутым ротором типа АИР80А2. Питание ДПТ осуществляется от управляемого выпрямителя УВ, питание АД – от управляемого преобразователя частоты УПЧ. В системы управления УВ и УПЧ поступает сигнал с датчика угловой скорости ДС типа ЛИР-158Б.

Якорная цепь двигателя П22 включает в себя активное сопротивление щеток, а также активные сопротивления и индуктивности обмоток якоря и дополнительных полюсов. Задача заключалась в определении полного активного сопротивления и полной индуктивности между зажимами якоря.

Поскольку переходное сопротивление щеток при малом токе достаточно велико, измерения проводились методом амперметра и вольтметра при сравнительно большом значении измерительного тока. Для создания постоянного тока использовался регулируемый стабилизатор напряжения РСН. Замеры производились цифровым мультиметром, затем вычислялось значение активного сопротивления якорной цепи R_я, а полученные результаты усреднялись.

Индуктивность якорной цепи ДПТ измерялась также методом амперметра и вольтметра, при этом к зажимам якоря прикладывали переменное напряжение с лабораторного автотрансформатора.

Через известные соотношения рассчитывались полное сопротивление Z_я и полная индуктивность якорной цепи L_я:

; ; .

Полученные результаты усреднялись.

Аналогичным образом были определены активные и реактивные составляющие обмотки возбуждения и дополнительных полюсов электрической машины.

Для снятия характеристики намагничивания Φ = f(I_в) ДПТ использовалась схема, приведенная на рисунке 2.

Рисунок 2 – Схема опыта по снятию характеристики намагничивания ДПТ

Якорь машины постоянного тока разгонялся до номинальной частоты вращения (n_н = 1500 об/мин) асинхронным двигателем, регулирование скорости которого осуществлялось через преобразователь частоты УПЧ. При помощи лабораторного автотрансформатора и диодного моста по обмотке возбуждения пропускался постоянный ток I_в, который изменялся дискретно с постоянным шагом от нуля до номинального значения, а затем в обратном направлении. Одновременно измерялась ЭДС якоря. Якорь машины с последовательно включенной обмоткой дополнительных полюсов был зашунтирован резистором соответствующего номинала.

Значение магнитного потока для заданных значений тока возбуждения было определено через измеренную ЭДС якоря:

.

В результате были получены характеристики намагничивания при возрастании и убывании магнитного потока. С целью устранения вариации была построена усредненная характеристика (в относительных единицах), представленная на рис. 3.

Рисунок 3 – Усредненная кривая намагничивания

Таким образом, доопределены активные и индуктивные сопротивления якорной цепи, обмотки возбуждения и дополнительных полюсов, а также кривая намагничивания машины постоянного тока серии П22.

Литература

1. Теория автоматизированного электропривода: Учеб. пособие / М.Г. Чиликин, В.И. Ключев, А.С. Сандлер. – М.: «Энергия», 1979. – 616 с.

2. Сен П. Тиристорные электроприводы постоянного тока: Пер. с англ. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 232 с.: ил.

3. Справочник по электрическим машинам: В 2 т./ Под общ. ред. И.П. Копылова и Б.К. Клокова. Т. 1. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 456 с.

4. Брейдо И.В., Эм Г.А. К вопросу об использовании генераторных режимов в тиристорном электроприводе постоянного тока горных машин // Труды Карагандинского гос. техн. университета. – 2008. – № 3. – С.85-88.