Методическое пособие 687

Опытные данные

Расчётные

данные

Примечание

Uк, В Iк, А PW, Вт Pк, Вт cos к

Потери короткого замыкания и коэффициент мощности при коротком замыкании определяются так:

По данным табл. 6.3. построить характеристики короткого замыкания Рк(Uк), Iк(Uк), cos к(Uк), общий вид которых приведен на рис. 6.8.

Рис. 6.8. Характеристики короткого замыкания

По результатам расчёта определяем действительный ток в фазе при коротком замыкании, соответствующий

72

номинальному напряжению U1 = 380 В при расчётной рабочей температуре обмоток 75 С.

где Iкн – фазовый ток короткого замыкания при номинальном напряжении;

Zк – полное сопротивление короткого замыкания, определяемое по результатам опыта;

Zк75 – полное сопротивление короткого замыкания, при расчётной рабочей температуре 75 С.

Фазовый ток короткого замыкания при номинальном напряжении:

73

xк – индуктивное сопротивление короткого замыкания;

Для определения тока Iкн75 необходимые расчетные величины берутся из таблицы 6.3 для тока короткого замыкания Iк = I1н.

Активное сопротивление короткого замыкания

Температура окружающей среды: = 20 С. Приведенное активное сопротивление обмотки ротора

r275 rк75 к175 (6.16)

6. Построить круговую диаграмму

Круговую диаграмму асинхронного двигателя отроят согласно ГОСТ 7217-66 по результатам опытов холостого хода и короткого замыкания.

Откладываем вектор фазового напряжения U1ф = 220 В в произвольном масштабе по оси ординат (рис. 6.9). Векторы фазных токов холостого хода O1O2 = Iонф / mi и короткого замыкания O1K = Iкн75 / mi сдвинуты относительно вектора напряжения на соответствующие углы он и к. Масштаб тока выбираем равным mi = 0,20 А/мм.

74

Из точки О2О параллельно вектору напряжения откладываем отрезок О2О, равный механическим потерям Рмех (в масштабе mp = 3U1ф mi 10-3 кВт/мм), и находим вектор тока Iоо = О1О идеального холостого хода (при s = 0). Этот ток остается постоянным при различных нагрузках двигателя. Из точки О проводим линию OG параллельно оси абсцисс и линию ОД под углом 2 к линии OG. Угол определяют выражением:

где U1ф – фазовое номинальное напряжение.

Центр окружности С находится на пересечении перпендикуляра восстановленного из середины хорды ОК, с линией ОД. Проводим окружность радиусом СО. Хорда ОК является линией механической мощности.

Для нахождения точки В (s = ) из точки К на линию ОД опускаем перпендикуляр и делим его на два отрезка в отношении:

Хорда ОВ является линией электромагнитной мощности. Каждая точка на окружности характеризует режим работы асинхронной машины:

При изменении нагрузки асинхронного двигателя концы векторов тока статора и ротора перемещаются по окружности от точки O2 (xoлостой ход) до точки К (короткое замыкание).

75

7. Построить рабочие характеристики двигателя по данным круговой диаграммы

Рабочими характеристиками асинхронного двигателя

называются зависимости: Р1(Р2), I1(Р2), cos (Р2), s(Р2), (Р2). Для построения этих характеристик задаемся несколькими значениями тока статора (I1 = 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,25 от I1н).

Откладываем векторы токов на окружности диаграммы и для каждой точки определяем значения необходимых величин.

Для примера рассмотрим точку А на окружности токов. Из начала координат откладываем вектор ОA = I1/mi, заданного тока статора до пересечения с окружностью (точка А). Из диаграммы следует, что ток в цепи ротора равен

I2 ОА mi .

Для определения коэффициента мощности из точки O1 проводим часть окружности радиусом 100 мм. Находим точку h пересечения вектора тока статора (или его продолжения) с этой окружностью. Проекция точки h на ось ординат определяет величину коэффициента мощности.

Для определения скольжения проведем касательную ОQ к окружности в точке O и линию nm (параллельную OВ) до пересечения с продолжением линии ОК в точке m на таком расстоянии, чтобы отрезок nm был равен 200 мм. Продолжая вектор тока ротора I2 до пересечения со шкалой скольжения,

найдем скольжение для заданной нагрузки двигателя. Мощность, потребляемая из сети, равна:

76

Коэффициент полезного действия определяем расчетным путем по способу отдельных потерь:

где Рэ1 – электрические потери в обмотке статора; Рс – потери в стали статора; Рмех – механические потери;

Рэ2 – электрические потери в обмотке ротора; Рдоб – добавочные потери.

Электрические потери в обмотке статора, кВт

Мощность на валу двигателя P2 P1 PкВт.

Результаты расчета свести в таблицу и построить рабочие характеристики. Объяснить вид полученных кривых.

77

8. Построить пусковые характеристики двигателя

Для построения пусковых характеристик I1(s) и M(s) задаемся несколькими значениями скольжения (8-10 точек) от s = 0 до s = 1,0. Через заданные точки на шкале скольжения и точку 0 проводим прямые до пересечения с окружностью (точка N). Из точки пересечения опускаем перпендикуляр на линию ОД. Отрезок O1N определяет ток статора, а отрезок NT электромагнитный момент:

где mМ – масштаб момента, Н м/мм.

Масштаб момента определяется так:

где n1 –синхронная частота вращения, об/мин.

Чтобы определять максимальный момент, опускаем из центра С окружности перпендикуляр на линию ОВ и продолжаем его до пересечения с окружностью в точке N. Опускаем перпендикуляр из точки N на линию ОД до пересечения с линией ОВ. Максимальный момент равен:

Определяем критическое скольжение (т.е. скольжение, характеризующее работу двигателя в точке N).

79

Результаты расчета свести в таблицу и построить пусковые характеристики. Объяснить вид полученных кривых.

В заключении отчета необходимо сформулировать выводы в виде ответов на следующие вопросы:

1.Почему в асинхронных двигателях необходимо знать точно обозначения начал и концов фазы? Что будет, если начало или конец одной из фаз поменять местами?

2.Чем объяснить, что при изменении порядка чередования фаз направление вращения ротора изменится на противоположное?

3.Чем объяснить, что при увеличении напряжения при снятии характеристики холостого хода cos уменьшается, а при снятии характеристики короткого замыкания остается постоянным?

4.При каких условиях к.п.д. двигателя будет максимальным?

5.Какова кратность пускового тока 1п / 1н и чем это объяснить?

Контрольные вопросы для домашней подготовки

1.Устройство и принцип действия асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

2.Способы пуска в ход асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Как влияет форма паза ротора на пусковые характеристики двигателя? Двигатели с улучшенными пусковыми характеристиками.

3.Способы регулирования частоты вращения асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

4.Как перевести асинхронную машину из режима двигателя в режим генератора?

80