ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №9 ИСПЫТАНИЕ ИНДУКЦИОННОГО РЕГУЛЯТОРА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №9 ИСПЫТАНИЕ ИНДУКЦИОННОГО РЕГУЛЯТОРА
1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучить конструкцию и принцип действия индукционного регулятора. Экспериментально определить зависимость вторичного напряжения от угла поворота ротора; сравнить результаты исследований с данными, полученными по векторной диаграмме.

2 ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

Электрическая принципиальная схема установки изображена на рисунке 1. Переменное напряжение на установку подается кнопкой SВ1.
Вольтметр РU1 измеряет напряжение на входе индукционного регулятора. Вольтметр РU2 служит для измерения напряжения на выходе регулятора. Вольтметр РU3 измеряет значение Э.Д.С. взаимоиндукции (Е2) в обмотке ротора.

3 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Индукционный регулятор напряжения представляет собой асинхронную машину с фазным ротором, предназначенным для плавного регулирования напряжения.
Ротор индукционного регулятора заторможенный с помощью червячной передачи, которая не только держит его в заданном положении, но и позволяет плавно поворачивать его относительно статора. Обмотки статора и ротора в индукционном регуляторе имеют автотрансформаторную связь, почему индукционный регулятор иногда называют поворотным автотрансформатором.
Напряжение сети U1 подводится к обмотке ротора, при этом ротор образует вращающееся магнитное поле, которое наводит в обмотке ротора Э.Д.С. Е1 = - U1, а в обмотке статора – Э.Д.С. Е2 (см.рис.2), т.е. Э.Д.С. ротора Е1 находится в противофазе с напряжением сети и уравновешивает ее. Э.Д.С. статора взаимодействует с напряжением сети и образует на выходе индукционного регулятора напряжение.

U20 = U1 + E2 cos α (1)

где α - угол поворота ротора относительно его положения,
при котором U1 и E2 имеют совпадение по фазе и напряжение U20 имеет наибольшее значение (U2 max).
Задавая угол поворота ротора α можно по (1) определить напряжение на выходе регулятора для любого положения ротора.
Если обмотка регулятора многополюсная, то уравнение напряжений будет выглядеть так:
U20 = U1 + E2 cos (α р ) (2)

где α - геометрический угол поворота ротора;
р – число пар полюсов;
α р - электрический угол поворота ротора, т.е. поворот ротора на
один геометрический градус соответствует повороту вектора Е2 на р электрических градусов.
4 ХОД РАБОТЫ

4.1 Собрать схему для исследования трехфазного индукционного регулятора (рис.1) и показать ее преподавателю для проверки.
4.2 Включить индукционный регулятор в сеть на номинальное напряжение U1, при этом нагрузка должна быть отключена. Затем поворачивать ротор пока напряжение на выходе регулятора не станет наибольшим, т.е. U2 = U2 max. Это положение необходимо принять за исходное.
4.3 Снять угловую характеристику индукционного регулятора U20 = f (αр ). С этой целью плавно поворачивать ротор и через каждые αр = 45 эл. градусов угла поворота ротора измерять напряжение U20 на выходе регулятора.
Всего сделать восемь измерений, повернувши ротор на (360/р) геометрических градусов.
Полученные данные записать в таблицу 3.
4.4 Рассчитать вторичное напряжение индукционного регулятора при разных углах поворота ротора по формуле:
(3)
Полученные данные занести в таблицу 3
Таблица 3
αр α U2 , В
из опыта U2 , В
из расчета U2 , В
из диаграммы
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
360 0
7,5
15
22,5
30
37,5
45
52,5
60
67,5
75
82,5
90

4.5 Построить трехфазную векторную диаграмму индукционного регулятора.
При построении векторной диаграммы провести из точки 0 три оси, которые смещены одна от одной на 1200 (рис.2). На каждой оси отложить в выбранном масштабе векторы ( ОА, ОВ, ОС). Из концов этих векторов, как из центров, провести окружность радиусом Е2 в выбранном масштабе (Аа = Вв = Сс = Е2).
Для определения вторичных линейных напряжений U2 для заданных углов αр необходимо из центров окружностей провести векторы Е2, повернувши их относительно векторов ОА, ОВ, ОС, на угол α р .
На рисунке 2 приведено такое построение для α р = 900. Векторы Оа, Ов, Ос это вторичные фазные напряжения U2ф.
Вторичные линейные напряжения U2л определяются сторонами треугольника а в с.
Так как , то для определения при данном угле U2л достаточно определить по диаграмме U2ф и умножить на . Все построения достаточно выполнить для одной фазы.
4.6 По векторной диаграмме определить вторичные линейные напряжения U2л для углов αр = 00, 900, 1200, 1800.
Полученные данные занести в таблицу 3.
4.7 При отсутствии индукционного регулятора произвести виртуальные измерения магнитной индукции с помощью датчика Холла в среде Electronics Workbench
а) Собрать схему рис.1.3.

Рис.1.3 Эквивалентная схема датчика Холла.

б) Установить показание источника постоянного тока I = 1А; значения сопротивлений – 1кОМ; первоначальное значение потенциометра – 1 кОМ/100% .
в) Провести серию виртуальных измерений напряжения Холла VH ,
меняя с помощью клавиши R показания потенциометра от 100% до 0% с шагом 5%.
г) Вычислить значения магнитной индукции B, используя формулу
VH = hIBsina, где h = 20 В/АГс (1)
при шести значениях угла a: 15o, 30o, 45o, 60o, 75o, 90o .
Данные занести в таблицу 4
Таблицы виртуальных измерений и вычислений B(sina)

Таблица 2.1
Например дляVH = 12.56 В (95%)
 15 30 45 60 75 90
sin 0,258691 0,49977 0,706825 0,86576 0,965754 1
B 2,445003 1,265582 0,894846 0,730572 0,654929 0,6325


5 ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
5.1 Построить угловую характеристику индукционного регулятора:
U2 = f ( αр ) по экспериментальным данным.
5.2 Сравнить вторичные напряжения, полученные опытным путем, с рассчитанным из векторной диаграммы.



6 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

6.1 Какова конструкция индукционного регулятора?
6.2 Принцип действия индукционного регулятора.
6.3 Каково назначение каждого прибора на рисунке 1 ?

7 ЛИТЕРАТУРА

1 Кацман М.М. Электрические машины.- М.: Высшая школа, 1990.- 463с.
2 Кацман М.М. Руководство к лабораторным работам по электрическим машинам и электроприводу.- М.: Высшая школа, 1983.- 215 с.
3 Николаев С.А. Руководство к лабораторным работам по электрическим машинам. - М.: «Энергия», 1975.-224 с.
4 Токарев Б.Ф. Электрические машины. – М.: Энергоатомиздат, 1989.-672с