Учебное пособие 800484

составляющих спектра в миллиамперах и записать соответствующие графы строки "Амплитуда, мА" табл. 6.2:

I/1m K,(A);I/2m I2m K,(A);I/3m I3m K,(A);...I/9m I9m K,(A).

(2.5)

7.2. Определить следующие показатели качества электроэнергии во всех режимах работы трансформатора:

режиме спектроанализатора, А (см. табл. 6.2);

Iном – ток, измеренный в данном режиме амперметром, установленным в фазе, А (см. таблицу 6.1).

Рассчитать потери и потребляемую мощность

где Uфi – напряжение на i-ой фазе в каждом из режимов, В; Iфi – ток в i-ой фазе в каждом из режимов, А;

cos φi – показания фазометра в каждом опыте;

Rтр – активное соротивление трансформатора вычислить по показаниям вольтметра, амперметра и фазометра ( см.

табл. 6.1);

81

Кν – коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления короткого замыкания для высших гармоник. В работе можно принять (К2 - К5=2,1; К6 - К7=2,5; К8 - К11=3,2).

7.3. Полученные в результате экспериментов составляющие спектра тока в фазах трансформатора необходимо обработать и определить отдельно для прямой, обратной и нулевой последовательностей следующие показатели, измеряемые в милливольтах (мВ) или миллиамперах (мА):

- среднее гармоническое для прямой последовательности:

где I1m, I4m, I7m – амплитуды токов 1-ой, 4-ой, 7-ой гармоник соответственно.

- среднее гармоническое для обратной последовательности:

где I2m, I5m, I8m – амплитуды токов 2-ой, 5-ой, 8-ой гармоники соответственно.

- среднее гармоническое для “нулевой” последовательности:

где I3m, I6m, I9m – амплитуды токов 3-ей, 6-ой, 9-ой гармоники соответственно.

7.4. Далее необходимо определить коэффициенты, характеризующие наличие обратного поля, поля "нулевой" последовательности и коэффициент формы поля по формулам.

82

показателями качества электроэнергии, установленных ГОСТ 321442013. В заключении отчета необходимо сформулировать выводы из проделанной работы.

8. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ ДОМАШНЕЙ ПОДГОТОВКИ

1.Назовите основные типы и группы соединения трехфазных трансформаторов.

2.Назовите причины возникновения высших гармоник

втрехфазных трансформаторах.

3.В какой системе питания будут отсутствовать гармоники напряжения кратные трем.

4.В какой системе питания будут отсутствовать гармоники тока кратные трем.

5.В чем состоит особенность расчета трехфазных систем при резонансе, возникающем при обрыве одной из фаз.

6.В чем состоит особенность расчета трехфазных систем при учете емкостной проводимости фаз.

7.Какие гармонические составляющие присутствуют в зависимости i=f(t) при повреждении (обрыве) фазы в оборванной фазе и в "здоровой" фазе.

8.Суть явления резонанса в трансформаторах? При каких параметрах трансформатора и нагрузки может возникнуть резонанс и как он влияет на параметры энергосистемы и нагрузку?

9. Покажите возможность влияния параметров нагрузки на возникновение резонанса в обмотках трансфо

84

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ГРУПП ТРЕХФАЗНЫХ

АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1.1.Ознакомиться с рабочими характеристиками асинхронного двигателя (далеедвигатель) в условиях работы, отличающихся от номинальных.

1.2.Научиться методике построения механической и рабочих характеристик асинхронного двигателя в различных режимах работы.

1.3.Изучить особенности режимов, возникающих при обрыве фазы для группы трехфазных асинхронных двигателей.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЯСНЕНИЯ

2.1. Характеристики асинхронного двигателя Выбор асинхронного двигателя для электропривода

осуществляют на основе анализа его характеристик – механических и рабочих. Первая представляет собой зависимость скорости вращения от нагрузочного момента

М2r . Рабочие характеристики: Р1 Р2 ; Р2 ; cos P2 ; I1 Р2 ;

двигателя, s – скольжение, Р2 – полезная мощность на валу при постоянных напряжении питания Um и частоте в системе

f . Вид рабочих характеристик подробно описан в курсах электрических машин. Определяться характеристики могут экспериментально или путем расчета по схеме замещения или круговой диаграмме. В настоящей работе необходимо

85

экспериментально снять рабочие и механическую характеристики асинхронного двигателя в следующих режимах:

-при номинальном напряжении питания Uн;

-при снижении напряжения питания до 0,75Uн или 0,5

Uн ;

- при обрыве одной или двух фаз питания.

При номинальном напряжении питания механическая характеристика может быть построена по формуле Клосса:

приближенной, т.к. не учитывает падение напряжения в обмотках статора. Однако, в области скольжений от S 0 до Sкр магнитный поток меняется незначительно, и (3.1) не

86

может дать большой погрешности. При скольжении S , близком к единице, погрешность может быть больше, так как при больших токах сказывается падение напряжения в статоре. Однако в реальных машинах при скольжениях, близких к единице, уменьшаются сопротивления R2 и X2 изза явления вытеснения тока в проводниках и насыщения коронок зубцов, что ведет к увеличению момента. В результате оказывается, что погрешность, обусловленная пренебрежением падением напряжения в статоре и погрешность, вызванная изменением параметров ротора, R2 и X2 , взаимно противоположны, вследствие чего точность указанной приближенной формулы достаточна для практических целей.

На рис. 1 показаны механические характеристики АД. Кривая (1) соответствует естественной механической характеристике, когда в цепи ротора двигателя нет добавочных сопротивлений.

87

а)

б) в) Рис. 3.1. Механические характеристики асинхронного

двигателя в различных режимах работы:

а) механические характеристики в режиме двигателя при обоих направлениях вращения;

б) характеристики в режиме динамического торможения при регулировании напряжения;

в) искусственные механические характеристики

Рабочие характеристики асинхронного двигателя строят только для зоны практически устойчивой работы двигателя, т.е. до скольжения S 0 1,2 Sном . Примерный вид рабочих характеристик двигателя показан на рисунке 3.2.

88

Частота вращения ротора при переходе от режима холостого хода к режиму полной нагрузки изменяется обычно незначительно, т.к. при проектировании двигателей с целью уменьшения потерь мощности в роторе стремятся, чтобы скольжение при номинальном режиме не превысило

электромагнитного момента М , значение которого определяют по схеме замещения или менее точно по круговой диаграмме.

Ток статора также может быть определен по схеме замещения или по круговой диаграмме. Активная составляющая тока I1 пропорциональна полезной мощности

89

Р2 . Реактивная составляющая в диапазоне рабочих нагрузок изменяется мало, т.к. она определяется, главным образом, током холостого хода, который составляет 20-40 % от

Р – сумма электрических, магнитных, механических и добавочных потерь.

КПД современных асинхронных двигателей при номинальной нагрузке для машин в диапазоне мощностей от 1 до 100 кВт составляет (0,75…0,9), а микромашин – 0,4…0,6 (бóльшие значения относятся к машинам бóльшей мощности).

При изменении нагрузки электрической машины отдельные виды потерь изменяются по-разному: электрические потери в обмотках статора и ротора Рэл , а также добавочные потери Рдоб изменяются пропорционально квадрату тока нагрузки; механическиеРmax и магнитные Рмаг потери же остаются практически постоянными – такими же, как при холостом ходе. По этому признаку все потери делят на две группы: постоянные потери

и переменные потериРпер Рэл Рдоб , которые можно приблизительно считать

пропорциональными квадрату тока нагрузки. Тогда:

электрической машины КПД ее изменяется, как показано на рис. 2. При холостом ходе 0 , т.к. полезная мощность Р2 отсутствует. При увеличении нагрузки КПД возрастает за

90