2801.Электрические машины

Построение точек холостого хода, короткого замыкания и центра окружности

и I0·sin 0 = O1k откладывают по отношению к вектору напряжения U1. Так получают вектор тока I0 и точку холостого хода О, лежащую на окружности. Через точку О параллельно оси О1Е проводят линию ОА. Точку короткого замыкания Сk находят по составляющим тока короткого замыкания О1Е" = Iп · sin kH, CkЕ" = Iп cos kH. Соединив точки О и Сk, получают хорду окружности ОСk. Перпендикуляр, восстановленный в середине хорды ОСk, пересечет линию ОА в точке Оk, которая будет центром искомой окружности с радиусом ООk.

Построение линий P1, P2, Pэм и момента

На диаграмме отрезок СkА” делят в отношении R1 и Rk :

A B R1 ,

A Ck Rk

где Rk − активное сопротивление короткого замыкания, равное сумме R1 и R2 , и определяют А''В''. Его находят из опыта исследования короткого замыкания.

При соединении обмотки статора в звезду Rk Pkн2 сопро- 3Iп

тивление R1 определялось ранее.

Линия ОВ, проведенная через точки О и B", будет линией электромагнитной мощности (Pэм = 0) и моментов (М = 0). Линия ОСk – линия полезной мощности (Р2 = 0) при n0 n1, линия О1Б – линия подведенной мощности (Р1 = 0). Если из точки О1 радиусом O1D, равным току I1, сделать засечку на окружности и из точки D опустить перпендикуляр на ось O1E , то соответственно по-

лучим: P2 DC mp , P1 DE mp , Pэм DB mp .

71

Определение скольжения

Скольжение находят следующим образом. Любую точку Т круговой диаграммы соединяют с точкой B (S = ), точкой О (S = 0) и точкой Сk (S = 1). Параллельно прямой ТВ проводят шкалу скольжения Q1T2. Точка Q1 пересечения шкалы скольжения с прямой ОТ соответствует скольжению S = 0. Точка T2 пересечения прямой ТСk со шкалой скольжения соответствует скольжению S = 1. Точка T1 пересечения прямой DТ со шкалой скольжения Q1T2 дает значение скольжения S, соответствующее заданному току I1.

S Q1T1 . Q1T2

Определение коэффициента мощности

Произвольным радиусом O1M проводят четверть окружности. Получают точку K’. Проектируя точку K’ на вектор первичного напряжения U1, находят точку h.

Вращающий момент (Н м) находят по электромагнитной мощности:

M Pэм 1000 9,554 Рэм , 2 n1 n1 60

гдеPэм кВт , n1 об/мин .

Определение максимального момента Mmax и критического скольжения Sкр

Если из центра Оk опустить перпендикуляр на линию моментов и продолжить его до пересечения с окружностью в точке L, то отрезок LK, перпендикулярный оси О1Е, будет соответствовать наибольшему моменту Mmax :

72

где отрезок DB соответствует номинальному току статора I1н. Соединив точку L с Т, получают на шкале скольжения критическое скольжение Sкр .

Определение коэффициента полезного действия

КПД двигателя рассчитывают по формуле

Р2 100 % DC 100 % .

Р1 DE

При расчете КПД по этой формуле получают большие погрешности, поэтому в работе КПД двигателя определяют:

А. Косвенным методом (аналитическим):

1 Р1Р 100 %,

где Р1 – подведенная мощность, Вт. Сумма потерь в двигателе:

P Pэл1 Pэл2 Pмг Pмех Pдоб ,

где ∆Рмех – механические потери; ∆Рмг – потери в стали; Рэл1 – электрические потери в обмотке статора; Рэл2 – электрические потери в обмотке ротора; ∆Рдоб – добавочные потери.

Механические потери и потери в стали для U1 Uн опреде-

ляют по результатам опыта холостого хода методом разделения потерь из рис. 6.2.

а в обмотке ротора: Pэл2 Р1 Рэл1 Рмг S Pэм S , где S – скольжение, соответствует заданному значению тока I1.

73

Б. По шкале КПД.

Шкала КПД строится следующим образом. Линия ОСk продолжается до пересечения с линией О1Е до точки Р. Через точку Н проводим линию HQ параллельно вектору напряжения U1. Шкала КПД PQ проводится параллельно линии О1Е; желательно, чтобы отрезок PQ шкалы был равен целому числу сантиметров. Соединив точку D с точкой Н и продлив отрезок до шкалы η (КПД), по-

лучим точку R и значениеКПД PQPR .

В работе рекомендуется первый (аналитический) способ определения КПД.

8.Построить рабочие характеристики: Р1, I1, M ,cos , S,n,

f (P2 ) .

Задают различные значения тока статора I = (0,5; 0,75; 1,0; 1,25) Iн.

Для номинального значения тока I1 I1н находится (в масштабе тока) точка D на окружности ODCk и по круговой диаграмме для этого тока определяются: Р1, I1, M , cos , S, n,f (P2 ) , затем эти величины аналогично находятся для других

значений тока I1. Данные для расчета рабочих характеристик сводятся в табл. 6.5.

Таблица 6 . 5 Расчет рабочих характеристик асинхронного двигателя

Начальные точки рабочих характеристик (I0, P0, cos 0) при Р = 0 находятся из режима холостого хода при U = U1н.

74

Контрольные вопросы

1.Практическая значимость круговой диаграммы.

2.Какие экспериментальные данные необходимы для построения круговой диаграммы асинхронной машины?

3. Опишите порядок проведения опыта холостого хода

икороткого замыкания асинхронного двигателя.

4.Чем отличаются режимы холостого хода и короткого замыкания асинхронного двигателя от аналогичных режимов трансформатора?

5.Можно ли пренебречь электрическими потерями в опыте по исследованию холостого хода; магнитными – в опыте по исследованию короткого замыкания по аналогии с трансформатором?

6.Как построить круговую диаграмму по опытным данным? Порядок обработки экспериментальных данных.

7.Для произвольной точки диаграммы в рабочем режиме определить подведенную активную и реактивную, полезную, элек-

тромагнитную мощности, момент, скольжение S, КПД и cos .

8.Укажите на круговой диаграмме отрезки, соответствующие пусковому и максимальному моменту.

9.Покажите участки круговой диаграммы, соответствующие режиму двигателя, электромагнитного тормоза и генераторному режиму.

10.Укажите на круговой диаграмме для генераторного режима линии полезной и подведенной мощности.

11.Как определяются механические и добавочные потери асинхронной машины по круговой диаграмме?

12.Как строятся линии подведенной активной, электромагнитной, полной механической и полезной мощностей?

75

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7 Исследование асинхронного двигателя

скороткозамкнутым ротором в трехфазном

иоднофазном режимах

Цель работы. Снятие рабочих характеристик асинхронного двигателя в трехфазном и однофазном режимах методом непосредственной нагрузки.

План работы

1.Ознакомиться с установкой и записать паспортные данные машин, аппаратов, измерительных приборов.

2.Произвести пробный пуск и изменить направление вра-

щения.

3.Определить рабочие характеристики асинхронного двигателя в трехфазном режиме.

4.Определить рабочие характеристики асинхронного двигателя в однофазном режиме.

5. Построить рабочие характеристики для однофазного

итрехфазного режимов.

6.Сравнить рабочие характеристики однофазного и трехфазного режимов.

Порядок выполнения работы

1. Определение рабочих характеристик асинхронного двигателя в трехфазном режиме

Рабочие характеристики трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором представляют собой графически изображенные зависимости тока статора, потребляемой мощности, скорости вращения, скольжения, вращающего момента, КПД и коэффициента мощности от полезной мощности на валуP1, I1, S, n, M , , cos f (P2 ) при U1 const, f1 const.

76

Рабочие характеристики определяют по методу непосредственной нагрузки. Нагрузкой двигателя в лабораторных условиях служит механически соединенный с ним генератор постоянного тока независимого возбуждения (рис. 7.1).

Рис. 7.1. Схема электрическая принципиальная опыта в трехфазном режиме

Собрать схему подключения асинхронного двигателя к модулю питания (рис. 7.2). Подключить обмотку возбуждения генератора постоянного тока к модулю питания/возбуждения ДПТ и замкнуть якорную цепь генератора согласно рис. 7.2.

На рис. 7.2 используются следующие функциональные узлы стендов: 1 – «Модуль питания/возбуждения ДПТ»; 2 – «Модуль питания стенда»; 3 – «Модуль измерителя мощности»; 4 – «Модуль силовой» на стенде «АДКР-ГПТ»; 5 – «Модуль питания»; 6 – «Модуль Автотрансформатор» на стенде «Трансформаторы».

77

–включить автоматический выключатель QF1 модуля питания стенда «АДКР-ГПТ»;

–включить кнопкой «Сеть» сопротивление якорной цепи

иустановить его максимальным (положение ∞ переключателя SA1). Установить номинальный ток возбуждения (переключатель SA2 в положение «0);

–включить автоматический выключатель QF1 модуля питания стенда «Трансформаторы»;

–включить контактор КМ1 модуля питания стенда «Трансформаторы»;

–включить контактор КМ2 модуля автотрансформатора;

–включить модуль измерителя мощности, нажав кнопку «Сеть»;

–плавно изменяя положение ручки автотрансформатора, установить номинальное напряжение, равное 380 В, и поддерживать его постоянным в процессе испытания. Записать показания измеряемых величин для первой точки в табл. 7.1;

–далее, уменьшая сопротивление в якорной цепи генератора переключателем SA1, увеличивать ток якоря до 5–6 А. Записать 5–6 замеров показаний активной мощности, тока и напряжения статора, тока и напряжения якоря генератора и скорости вращения ротора в табл. 7.1.

Таблица 7 . 1 Данные опыта работы в трехфазном режиме

2. Определение рабочих характеристик асинхронного двигателя в однофазном режиме

В однофазном асинхронном двигателе при питании однофазной обмотки статора переменным током создается пульсирующее магнитное поле, при котором двигатель не развивает начального пускового момента. Для получения пускового мо-

79

мента необходимо создать вращающееся магнитное поле. С этой целью на статоре двигателя, кроме основной (рабочей) обмотки, помещают пусковую обмотку, сдвинутую в пространстве относительно первой на 90 электрических градусов.

Токи в этих обмотках должны быть сдвинуты по фазе относительно друг друга на некоторый угол, что достигается включением в цепь пусковой обмотки пускового элемента (активного сопротивления, индуктивной катушки, конденсатора).

При этих условиях обмотки создадут в общем случае эллиптическое вращающееся поле, и двигатель разовьет необходимый начальный вращающий момент. Пусковую обмотку включают лишь на время пуска двигателя. По достижении ротором номинальной скорости эту обмотку отключают. Следовательно, при пуске двигатель работает как двухфазный, а при номинальной скорости вращения – как однофазный.

В данном случае исследуют обычный трехфазный асинхронный двигатель, работающий в однофазном режиме. Одну из фаз статора используют в качестве пусковой обмотки, а две другие фазы, соединенные последовательно, – в качестве рабочей обмотки.

Рабочими характеристиками однофазного асинхронного двигателя являются зависимости P1, I1, S, n, M , , cos f (P2 )

при U1 const, f1 const.

Рабочие характеристики определяют методом непосредственной нагрузки (рис. 7.4). Нагрузкой двигателя служит генератор постоянного тока с независимым возбуждением, причем нагрузка регулируется изменением сопротивления Rн.

Для определения рабочих характеристик в однофазном режиме используют схему, изображенную на рис. 7.4. В цепь пусковой обмотки включают либо емкость С, либо активное сопротивление.

Опыт проводится в следующем порядке:

– собрать схему подключения асинхронного двигателя к автотрансформатору изображеннуюнарис. 7.5;

80