4.4 Паспортні дані електричних машин та апаратів

1. Досліджуваний двигун: М

Короткозамкнений асинхронний двигун,

тип АД-31-4

З'єднання обмоток статора ∆ / Y

U_н =220/380 В f= 50 Гц

I_н =2,8/1,6 А =74%

Р_н = 0,6 кВт

n_н = 1410 об/хв cos = 0,76

1. Навантажувальний генератор G, тип П-32.

Р_н= 1,5кВт U_н= 220В

І_н= 8,6 А n_н= 1500 об/хв

_н= 0,79 R_я= 4,75Qм

4.5. Зміст звіту

1. Мета та програма роботи.

2. Схеми дослідних установок.

3. Паспортні дані електричних машин та апаратів.

4. Таблиці з дослідними і розрахунковими даними.

5. Основні розрахункові формули і приклад розрахунку однієї точки для кожної характеристики.

6. Механічні характеристики п=f(M_в) для всіх дослідів.

7. Залежність _в =f(P_в); cos =f(Р_в) для всіх режимів.

8. Порівняльний аналіз механічних характеристик для досліджуваних режимів.

9. Висновки.

4.6. Контрольні питання

1. В яких режимах може працювати асинхронного електродвигуна?

2. Якими способами можуть бути отримані штучні механічні характеристики асинхронного електродвигуна?

3. Які переваги та недоліки реостатного способу регулювання швидкості асинхронного електродвигуна?

4. Які можливості керування асинхронного електродвигуна при регулюванні напруги на його статорі?

5. Наведіть формулу визначення потужності асинхронного двигуна.

6. Втрати і ККД асинхронного електродвигуна?

7. Чому коефіцієнт потужності при малих навантаженнях низький?

8. Енергетичний зміст cos та його характеристики.

9. Переваги та недоліки асинхронного електродвигуна з короткозамкненим ротором?

10. Наведіть способи пуску асинхронного електродвигуна з короткозамкненим ротором, їх переваги та недоліки.

11. Чому струм статорної обмотки може збільшуватись як при підвищенні,так і зниженні напруги U₁?

12. В якому випадку є бажаною робота асинхронного двигуна на зниженій напрузі? Яким чином це може бути здійснено на практиці?

13. Які особливості роботи двигуна при несиметричній напрузі мережі?

14. В чому полягає принцип економічного регулювання асинхронного електродвигуна?

Л абораторна робота № 5

Дослідження роботи асинхронного електродвигуна з короткозамкненим ротором у тривалому режимі (S1).

Мета: дослідне визначення номінальної потужності та ККД асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором тривалого режиму роботи. Дослідження впливу вентиляції та визначення встановленої температури перегріву τ_У, сталої часу нагріву Т_Н, сталої часу охолодження Т_о та коефіцієнта погіршення тепловіддачі β.

5.1 Основні теоретичні відомості

Номінальні потужності двигуна за умовами нагріву визначаються згідно з вказаною класифікацією режимів роботи.

Розрізняють вісім режимів роботи двигуна S1S8.

У даній роботі розглядається тривалий режим роботи S1.

Для тривалого режиму тривалість робочого періоду настільки велика, що температура двигуна встигає досягнути усталеного значення, а за період паузи встигає знизитись до температури навколишнього середовища.

Для дослідного визначення номінальної потужності двигуна в тривалому режимі потрібно зняти криві нагріву та охолодження двигуна або частини цих кривих.

Основне рівняння нагріву:

,С , (5.1)

де  – перегрів (перевищення температури двигуна над температурою навколишнього середовища) , С; _У – усталена температура перегріву, С; t – час ; – стала часу нагріву ; С – теплоємність двигуна, Дж/С;

А – тепловіддача двигуна, Дж/С;

Якщо початковий перегрів відсутній, тобто ₀ = 0 (нагрівання починається з температури навколишнього середовища), рівняння (5.1) набуває вигляду:

, С . (5.2)

Рівняння охолодження двигуна:

, С , (5.3)

де - стала часу охолодження, с;

А₀ – тепловіддача двигуна при охолодженні (для нерухомого ротора).

У зв’язку з погіршенням умов тепловіддачі для паузи, порівняно з робочим періодом, стала часу охолодження завжди буде більша за сталу часу нагрівання, тобто Т₀  Т_Н , оскільки А₀  А.

Відношення Т_Н рухомого двигуна до Т₀ нерухомого називають коефіцієнтом погіршення тепловіддачі:

. (5.4)

Для сучасних двигунів із самовентиляцією коефіцієнт ₀ знаходиться у діапазоні 0,25…0,35.

Стала часу нагрівання може бути визначена за значенням усталеної температури перегріву, методом дотичної та методом трьох температур. Усі ці методи базуються на знятті кривої нагрівання найбільш нагрітих ділянок двигуна, якими є лобові обмотки.

Згідно з ДСТу температура вважається практично усталеною, якщо вона протягом години збільшується не більше ніж на 1С. Оскільки зняття всієї температурної кривої (до усталеної температури перегріву _У) потребує декількох годин, випробовування закінчують при температурі перегріву, що дорівнює 80-85% від _У, а усталену температуру визначають графічним шляхом (рис. 5.1). Через рівні проміжки часу t=5÷10 хв беруть на кривій  = f(t) прирости температури перегріву ₁ = ₂ – ₁, ₂ = ₃ – ₂ і т.д. Для підвищення якості побудови ці прирости збільшують в К раз.

Вліво від осі ординат на горизонталях, що проведені через ₁, ₂, ₃ і т.д., відкладають прирости ₁, ₂, ₃…

О тримані точки з’єднують прямою лінією, перетин якої з віссю ординат і дає усталену температуру перегріву _У. За визначеною _У та кривою нагріву з формули (5.4) можна знайти сталу часу нагрівання Т_Н, оскільки

при t = Т_Н ₁= 0,632_У

при t = 2Т_Н ₂= 0,865_У

при t = 3Т_Н ₃ = 0,95_У

Знайдені значення ₁, ₂, ₃ відкладають на осі ординат (рис. 5.2) і по осі часу знаходять Т_Н, 2Т_Н, 3Т_Н. За шукане значення приймається середнє значення цих величин.

Стала часу нагріву Т_Н може бути знайдена методом трьох температур, для використання якого достатньо частини кривої нагріву (рис.5.1)

. (5.5)

На рис. 5.3 показано знаходження Т_Н методом дотичної. Дотичні проводять в 3–4 точках і Т_Н знаходять як середнє з визначених таким чином значень Т_Н1, Т_Н2,Т_Н3.

Всі ці методи знаходження Т_Н можна використати і для визначення сталої часу охолодження Т₀, але з деякою різницею, оскільки при визначенні Т₀ за значеннями _У, величини ₁, ₂ і ₃ відкладаються вниз від значення початкового перегріву ₀.

Рисунок 5.3 – Знаходження сталої нагріву методом дотичних

Рисунок 5.4 – Знаходження сталої охолодження методом двох температур.

Використовуючи метод дотичної, необхідно мати на увазі, що при

охолоджені _У = 0 і відрізки Т₀ отримуються на осі абсцис. Метод трьох температур можна замінити методом двох температур (рис. 5.4.)

. (5.6)

Рисунок 5.5 – Схема дослідної установки