12. Вращающий момент и механическая характеристика ам.
Электромагнитные силы и электромагнитный момент по поверхности распределены неравномерно и изменяют направление. Так как преобразование энергии в электрических машинах происходит в воздушном зазоре, где сосредоточена энергия магнитного поля, электромагнитный момент приложен к зубцам статора и ротора. Если поток проходит по зубцам, а в пазу поток равен нулю, то момент к обмотке не приложен. Обычно статор прикреплен к фундаменту и не перемещается, а вращается ротор машины. Если дать возможность и ротору, и статору, они будут вращаться в противоположные стороны, причем сумма угловых скоростей ротора и статора будет примерно равна ωс — угловой синхронной скорости поля.
Рассматривается идеальная машина, поэтому можно, пренебрегая механическими потерями, считать, что Мэм равен М — моменту на валу. По предыдущей формуле построена механическая характеристика АМ М=f(S) при U1 и f1 = const. Механическая характеристика также представляет собой зависимость частоты вращения ротора от момента n=f(M) или наоборот M=f(n).
Механическая характеристика АМ
Подставляя в формулу различные значения S, можно получить зависимость М = f(S) для всех режимов работы АМ. Согласно формуле М = 0 при S = 0 и S =±∞. Следует, что момент имеет максимум при S= ±Sкр т.е. при критическом скольжении. При увеличении скольжения от 0 до ±Sкр момент растет, а затем уменьшается. При этом ток I21 продолжает расти, но растет реактивная составляющая, а активная уменьшается. За счет увеличения тока I1 уменьшается ЭДС и поток машины.
Механическая характеристика АД
Выражение для определения механической характеристики громоздкое и для упрощенных расчетов неудобное. Простая формула для описания механической характеристики
13. Опыт х.Х. И к.З. Ам.
Холостой ход.
Питание асинхронного двигателя при опыте х.х. осуществляется через индукционный регулятор напряжения ИР или регулировочный автотрансформатор, позволяющие изменять напряжение в широких пределах. При этом вал двигателя должен быть свободным от механической нагрузки.
Опыт начинают с повышенного напряжения U1 = 1,15U1н, затем постепенно понижают напряжение до 0,4U1н так, чтобы снять показания приборов в 5—7 точках. При этом один из замеров должен соответствовать номинальному напряжению U1н. Измеряют линейные значения напряжений и токов и вычисляют их средние значения:
а затем в зависимости от схемы соединения обмотки статора определяют фазные значения напряжения и тока х.х.:
при соединении в звезду:
при соединении в треугольник:
Ваттметр W измеряет активную мощность Р0 потребляемую двигателем в режиме х.х., которая включает в себя электрические потери в обмотке статора m1*I02*r1 магнитные потери в сердечнике статора Рм и механические потери Рмех (Вт):
Здесь r1 — активное сопротивление фазы обмотки статора (Ом), измеренное непосредственно после отключения двигателя от сети, чтобы обмотка не успела охладиться.
По результатам измерений и вычислений строят характеристики х.х. строят,I0, Ро, Р01 и cosφ = f(U1).
Для асинхронных двигателей с фазным ротором в опыте холостого хода определяют коэффициент трансформации напряжений между обмотками статора и ротора. Этот коэффициент с достаточной точностью может быть определен по отношению средних арифметических линейных (междуфазовых) напряжений статора к аналогичным напряжениям ротора.
Короткое замыкание.
Схема соединений асинхронного двигателя при опыте к.з. остается, как и в опыте х.х. Но при этом измерительные приборы должны быть выбраны в соответствии с пределами измерения тока, напряжения и мощности. Ротор двигателя следует жестко закрепить, предварительно установив его в положение, соответствующее среднему току к.з. С этой целью к двигателю подводят небольшое напряжение (Uk=0,1U1н) и, медленно поворачивая ротор, следят за показанием амперметра, стрелка которого будет колебаться в зависимости от положения ротора двигателя – из – за взаимного смещения зубцовых зон ротора и статора, вызывающего колебания индуктивных сопротивлений обмоток двигателя. Предельное значение тока статора при опыте к.з. устанавливают исходя из допустимой токовой нагрузки питающей сети и возможности провести опыт в минимальный срок, чтобы не вызвать опасного перегрева двигателя. Для двигателей мощностью до 1 кВт возможно проведение опыта начиная с номинального напряжения Uk=U1н. В этом случае предельный ток Ik= (5-7)I1н. Для двигателей большей мощности сила предельного тока Ik = (2,5+5)I1н. При выполнении опыта к.з. желательно соединение обмотки статора звездой. Определив диапазон изменения тока статора при опыте к.з., опыт начинают с предельного значения этого тока, установив на индукционном регуляторе соответствующее напряжение к.з. Uk. Затем постепенно снижают это напряжение до значения, при котором ток Ik достигнет нижнего предела установленного диапазона его значений. При этом снимают показания приборов для 5—7 точек, одна из которых должна соответствовать номинальному току статора (Ik = I1н) Продолжительность опыта должна быть минимально возможной. С этой целью измеряют лишь одно линейное напряжение, так как некоторая несимметрия линейных напряжений при опыте к.з. не имеет значения.
Ваттметр W измеряет активную мощность к.з. Рк. По полученным значениям напряжений Uk, токов Ik и мощностей Рk вычисляют следующие параметры:
коэффициент мощности при к.з.
активные и индуктивные составляющие этого сопротивления (Ом)
полное сопротивление к.з. (Ом)
При опыте к.з. обмотки двигателя быстро нагреваются до рабочей температуры, так как при неподвижном роторе двигатель не вентилируется.
Измеренные и вычисленные величины заносят в таблицу, а затем строят характеристики к.з.: Ik; Рk и соsφk = f(Uk).
Магнитные потери при опыте к.з. Рмк приближено определяют по характеристикам х.х. при напряжении U1=Uk. В режиме х.х. магнитный поток Ф больше, чем в режиме к.з., но если в режиме х.х. магнитные потери происходят только в сердечнике статора, то в режиме к.з. (S = 1) магнитные потери происходят еще и в сердечнике ротора, так как f2=f1. Начальный пусковой момент получают пересчетом момента Мk на начальный пусковой ток Iп: Mп = Mk(Iп/Ik)2. Затем определяют кратность пускового момента Mп/Mн.