Сергеев В.Д. Исследование трехфазного асинхронного двигателя
Подождите немного. Документ загружается.
Определите по построенным графикам значения Р
О
, Р
СТ
, Р
МХ
, Iол и
cosφ
O
, соответствующие номинальному напряжению двигателя. Вычислите
относительное значение тока холостого хода i
O
=I
OЛ
/I
НЛ
при номинальном
напряжении. Значение номинального линейного тока I
НЛ
обмотки статора
при соединении её по соответствующей схеме приведено в п. 2.
6. Рабочие характеристики
При изменении нагрузки двигателя изменяются токи в обмот-ках,
мощности, частота вращения и другие эксплуатационные показатели. Под
рабочими характеристиками понимают зависимость подводимой мощности,
тока, скольжения, КПД и коэффициента мощности от отдаваемой мощность
на валу при неизменных напряжении, частоте тока питающей сети и внешних
сопротивлениях в цепях обмоток [6, 9].
Рабочие характеристики снимают при 5…10 значениях нагрузки в
пределах от 110% номинальной до холостого хода, при этом температуря
обмоток двигателя должна быть близкой к номинальной. При снятии рабочих
характеристик измеряют линейные напряжения и токи, подводимую
активную мощность и скольжение. Последнее измеряется специальными
методами и приборами [6]. Допускается определять скольжение по
приборам, предназначенным для измерения частоты вращения, если они
обеспечивают с относительную погрешность определения скольжения не
болee 5%.
Для асинхронных двигателей с гарантированным значением
КПД ниже
или равным 85% предпочтителен метод непосредственного определения
КПД, при котором испытуемый двигатель механически соединяется с
тарированным генератором [3]. Для машин с гарантированным значением
КПД 85% и выше используются косвенные метода, в которых КПД двигателя
определяется через подводимую мощность P
1
и суммарные потери ΣР при
данной нагрузке: η=100(1-ΣР/P
1
).
Косвенные методы могут применяться и для машин с гарантирован-
ными значениями КПД менее 85%.
Для снятия рабочих характеристик исследуемого двигателя соедините
обмотку статора в треугольник и подключите её к 3-фазному регулируемому
источнику напряжения, предусмотрите использование нагрузочного
генератора и необходимые измерительные приборы. Включите источник
напряжения, поднимите его напряжение до максимального значения и после
разгона двигателя выведите пускорегулирующий реостат в цепи ротора.
Заметьте ток статора Imin в режиме холостого хода. Далее включите
нагрузочный генератор и с его помощью установке ток статора асинхронного
двигателя Imax≈(1,1)I
НЛ
в одной любой фазе при номинальном напряжении.
Если же номинальное напряжение установить не удаётся, измерьте наиболее
возможное напряжение и далее поддерживайте его на этом уровне.
Изменяйте нагрузку асинхронного двигателя с помощью нагрузочного
генератора в диапазоне токов статора Imax
Imin так, чтобы получилось 5…
10 значении приблизительно через равные интервалы. Измеряйте три
линейных тока I
Л
и напряжения Uл, подводимую активную мощность P
1
и
частоту вращения n асинхронного двигателя. Если для измерений
используется комплект К505 с одним дополнительным трансформатора тока,
то измеряйте как в п.5.
В отчёте вычислите для каждого уровня нагрузки и напишите в
табличной форме:
- среднее аритмические значение напряжения Uл и линейного тока I
Л
, а
также значения подводимой активной мощности P
1
и частоты вращения n
двигателя;
- значение коэффициента мощности cosφ=P
1
/
3
UлI
Л
;
-основные потери в обмотке статора, Вт Р
М1
=I
Л
2
r
1θр
,
где r
1θр
- активное сопротивление фазы обмотки статора при расчётной
рабочей температуре θр=75
0
С (для двигателей серии МТF)
r
1θр
= r
1θo
(1+α θр )(1+αθ
O
);
- скольжение S=(n
1
-n)/n
1
,
где n
1
=60f
H
/ p, об/мин - синхронная частота вращения, причём f
H
-
номинальная частота тока, р - число пар полюсов двигателя. Число полюсов
содержится в буквенно-цифровом обозначении типа двигателя. У двигателя
МТF-111-6 шесть полюсов);
- потери в стали статора при напряжении в опыте, Вт
P'
СТ
=Р
СТ
(Uл/U
HЛ
)
2
,
где Р
ст
- потери в стали при номинальном напряжении из опыта холостого
кода;
- электромагнитная мощность, Вт P
ЭМ
=Р
1
-Р
М1
-Р'
СТ
;
- электромагнитный момент М = P
ЭМ
/π n /30;
- основные потери в обмотке ротора, Вт Р
М2
=P
ЭМ
.
S;
- механические потеря в опыте, Вт Р'
МХ
=Р
МХ
(n/n
1
)
2
,
где Р
МХ
- механические потери в опыте холостого хода;
- добавочные потери при нагрузка согласно ГОСТ 7217-87 и ГОСТ
25941-83, Вт
Р
Д
=0,5(Р
Н
/η
Н
)(I
Л
/I
НЛ
)
2
,
где Р
Н
– номинальная мощность, Вт, η
Н
– номинальный КПД в процентах по
паспортным данным двигателя;
- суммарные потерн мощности в двигателе, Вт
ΣР=Р
М1
+Р'
СТ
+Р
М2
+Р'
МХ
+Р
Д
;
- отдаваемая мощность на валу (Вт) и КПД (%) двигателя
Р
2
=Р
1
-ΣР; η=100(1-ΣР/Р
1
).
Построите графики рабочих характеристик Р
1
, I
Л
, S, η, cosφ=f(Р
2
) на
едином рисунке, подобном рис.6.
По построенным графикам определите значения всех рабочих величин
при номинальной мощности двигателя.
0
Р
2
S
Iл
η
Р
1
Рн
cosφ
Рис.6, Рабочие характеристики
7. Механические характеристики
Механической характеристикой называют график зависимости частоты
вращения ротора от вращающего электромагнитного момента при
неизменных напряжении, частоты тока питающей сети и внешних
сопротивлениях в цепи обмоток двигателя . Механическая характеристика
называется естественной, если она соответствует номинальному на-
пряжению, номинальной частоте тока и отсутствию внешних сопротивлений
в цепях обмоток. Характеристики при прочих условиях называют
искусственными.
В отчёте постройте рабочий участок механической характеристики
по данным п. 7.
8. Заключение по работе
1. Сравните измеренные значения сопротивления изоляции обмоток
статора и ротора с допустимыми для эксплуатации значениями согласно
Правилам устройства электроустановок [II, п.1.8.15.2] и сделайте вывод о
пригодности исследуемого двигателя к работе.
2. Сравните опытное значение коэффициента трансформации со
справочным, равным ббббб
3. Составьте сравнительную таблицу значений потребляемой мощности
Р1, линейного тока статора Iл, коэффициента мощности cosφ,
коэффициента полезного действия η и скольжения S при номинальной
полезной мощности Р2, определенных по техническим данные двигателя и
по рабочим характеристикам. Номинальное скольжение по техническим
данным можно определить по значениям nн и n
1
, используя формулу,
аналогичную (1).
Рабочая часть
n
n
1
0
Мхх Мн М
Рис.7. Механическая характеристика
9. Контрольные вопросы
1.Как устроены асинхронные двигатели с короткозамкнутым и фазным
ротором? Объясните принцип его действия. асинхронного двигателя.
2.Объясните назначение, место включения каждого элемента схемы и
расположение обмоток в двигателе.
3.Какими уравнениями описывается работа двигателя? Поясните
физический смысл величин, входящих в уравнения. Какими факторами
определяются эти величины?
4.Какими способами запускают асинхронные двигатели с
короткозамкнутым и фазным ротором? Как объяснить процессы,
протекающие в двигателе при пуске?
5. Сравните пусковые свойства асинхронные двигатели с
короткозамкнутым и фазным ротором.
6.Объясните предпусковое положение регулирующих элементов в
схеме установки в отчёте и последовательность операций при пуске.
7. Как и с какой целью измеряют сопротивление изоляции обмоток ?
8. Как разделяют потери холостого хода?
9. Какие потери мощности возникают в асинхронном двигателе и от
каких факторов они зависят? На что влияют потери?
10.График какой зависимости и при каких условиях называют
механической характеристикой двигателей? Как выглядят графики
эестественных и искусственных характеристик?
Литература
1. Универсальный стенд лаборатории электрических машин. Краткое
описание.- Владивосток, ДВПИ, 1988.
2. Беспалов В.Я. Электрические машины: учеб. Пособие для студ.
высш. учеб. заведений /В.Я.Беспалов, Н.Ф.Котеленец.– М.: Издательский
центр «Академия», 2006.
– 320 с.
3. Копылов И.П. Электрические машины: Учеб. для вузов. – 2-е изд.,
перераб. - М.: Высш. шк., 2006 . - 607 с.
4. ГОСТ 11828-86. Машины электрические вращающиеся. Общие
методы испытаний.
5. ГОСТ 25941-83. Машины электрические вращающиеся. Методы
определения потерь и коэффициента полезного действия.
6. ГОСТ 26772-85. Машины электрические вращающиеся. Обозначения
выводов и направление вращения.
7. ГОСТ 7217-87. Машины электрические вращающиеся. Двигатели
асинхронные. Методы испытаний.
8. Брускин Д.О. и др. Электрические машины. Ч.2: Учебник для вузов.-
М.: Высш. школа, 1979.- 304 с.
9. ГОСТ 27471-87. Машины электрические вращающиеся. Термины и
определения.
10. Правила технической эксплуатации электроустановок
потребителей. Приложение 3, п.23.1 - С-Пб.: Издательство ДЕАН, 2003. –
304 с.