ЛАБЫ ВСЕ ПРИНЯТЫ / 4 лб

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Изучить устройство и принцип действия асинхронного двигателя (АД) с короткозамкнутым ротором; получить практические навыки в определении и маркировке выводов трехфазной обмотки статора, проведении опытов холостого хода и короткого замыкания; определить пусковые свойства и перегрузочную способность двигателя; построить рабочие характеристики.

ПРОГРАММА РАБОТЫ:

Ознакомиться с лабораторной установкой.

Провести определение и маркировку выводов обмотки статора, измерить активные сопротивления фаз.

Произвести пробный пуск двигателя и убедиться в возможности изменения направления вращения ротора.

Провести опыты холостого хода и короткого замыкания.

Построить круговую диаграмму для получения пусковых и рабочих характеристик.

Рис. 1 Электрическая схема для проведения опытов холостого хода и короткого замыкания

2

ИЗМЕРЕНИЕ АКТИВНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ ФАЗ ОБМОТКИ СТАТОРА

Измеряют омическое сопротивление фазы обмотки статора, которое при низких рабочих частотах с достаточной точностью можно принять равным активному сопротивлению.

Измерение сопротивления фазы обмотки статора производят при неподвижном роторе, с помощью цифрового омметра, встроенного в стенд. Результаты измерений и расчетов заносят в табл. 1

Таблица 1

Значения измеренного и расчетного сопротивлений фазы обмотки статора

.

При дальнейших расчетах и построении круговой диаграммы используют сопротивление фазы, приведенное к расчетной температуре = 75 согласно уравнению

где - активное сопротивление фазы обмотки при температуре окружающей среды 0, которая определяется с помощью термометра, расположенного на стенде.

ОПЫТ ХОЛОСТОГО ХОДА

Подают напряжение на обмотку статора. Измеряют фазные значения тока холостого хода 0, мощности потерь холостого хода 0 и напряжения 1 Результаты измерений и расчетов записывают в табл. 2

Коэффициент мощности при холостом ходе определяют по формуле

0 = 0⁄( 1 ∙ 0) = 16⁄(212 ∙ 0,4) ≈ 0,19

ОПЫТ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Опыт короткого замыкания асинхронного двигателя проводят при заторможенном роторе (n=0) и питании обмотки статора напряжением 1К =1 . Затормаживание ротора проводится с помощью тормозного электромагнита Y, включение которого осуществляется с помощью кнопки «КЗ». На время опыта кнопка «КЗ» должна удерживаться в нажатом состоянии. Перед проведением опыта короткого замыкания осуществляется переключение пределов измерительных приборов.

ПОСТРОЕНИЕ КРУГОВОЙ ДИАГРАММЫ

Параметры двигателя при холостом ходе и температуре 0, :

0 = 0 ∙ 0 = 530 ∙ 0,19 = 100,7 Ом

4

А/мм

Определяют масштаб мощности:

= 1 ∙ 1 ∙ = 3 ∙ 212 ∙ 0,0052 = 3,3

где 1=3 - число фаз обмотки статора.

3 ′

Проводят линию параллельную оси + j на расстоянии 0⁄ =

= 1,04⁄0,0052 = 200 мм точку С, соответствующую режиму короткого замыкания (s=1). Соединив точки Н и С прямой, восстанавливают к середине отрезка НС перпендикуляр 1 до пересечения с линией HА, проведенной через точку Н под углом 2 к оси + j. Угол определяется из выражения:

проводят окружность токов. Отрезок HА является диаметром окружности токов. Для определения точки В, соответствующей скольжению = ±∞, из точки H проводят линию HB под углом по отношению к диаметру окружности токов.

6

Линия HB проходит через точки на окружности токов, в которых электромагнитные мощности и моменты равны нулю.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПО КРУГОВОЙ ДИАГРАММЕ

Для определения на круговой диаграмме точки, соответствующей номинальному режиму работы двигателя из точки О в масштабе тока

номинальный фазный ток обмотки статора, его значение задает преподаватель). Соединив точку на окружности токов с точкой H, получают

треугольник токов ОDН, в котором ∙ = 1, ∙ = 2′ = 62.6 ∙ = 0,33, ∙ = 0′ = 76.3 ∙ 0,0052 = 0,397. Опустив перпендикуляр из точки

D на ось + j (отрезок DЕ), получают треугольник ОDЕ, в котором

∙ = 1 = 0,417 - активная составляющая тока 1

∙ = 1 = 0,374 реактивная составляющая тока 1.

Для построения рабочих характеристик определяют данные для шести точек на окружности токов:

1 – соответствует точке холостого хода (точка Н); 2,3,4– равномерно расположенные по дуге НD;

5 – соответствует номинальному режиму (точка D);

6 – соответствует работе двигателя с небольшой перегрузкой. Результаты расчетов по приведенным ниже рекомендациям записывают в табл. 3.1.4.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТРЕБЛЯЕМОЙ, ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ И ПОЛЕЗНОЙ МОЩНОСТЕЙ

Потребляемая активная мощность

1 = 1 ∙ 1 ∙ 1 ∙ 1 = 3 ∙ 212 ∙ 0,56 ∙ 0,68 = 242.2 Вт

Эта мощность, определяемая из круговой диаграммы 1 = ∙ = 80.2 ∙ 3,3 = 264.7 Вт, где DEперпендикуляр на ось + j. Ось + j называют линией потребляемой мощности ( 1 = 0).

Полезную мощность 2 на круговой диаграмме отсчитывают отрезком сD на перпендикуляре Dа, проведенным к диаметру HA из точки D. Точка с лежит на прямой, соединяющей точки на окружности токов, в которых полезная мощность 2 равна нулю. Одной из них является точка холостого хода Н, так как в режиме холостого хода полезная мощность с вала не

7

снимается, другой – точка короткого замыкания С, в которой также полезная мощность отсутствует, так как ротор заторможен. Таким образом, линия НС является линией полезной мощности 2 = 0. Для точки D полезная мощность определяется выражением 2 = ∙ = 44.6 ∙ 3,3 = 147,1 Вт, где cD – отрезок перпендикуляра Da между точкой D на окружности токов и линией полезной мощности; точка c представляет собой точку пересечения перпендикуляра Da с линией полезной мощности НС. Линия НВ на круговой диаграмме, соединяющая точки Н (s=0) и В (s=±∞) является линией электромагнитной мощности ( эм=0). Для режима работы двигателя в точке D на окружности токов электромагнитная мощность равна эм = ∙ = 56.2 ∙ 3,3 = 185.5Вт, где bD – отрезок перпендикуляра Da между точкой D окружности токов и линией электромагнитной мощности.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОЛЬЖЕНИЯ И ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ РОТОРА

Скольжение s на круговой диаграмме определяют по шкале скольжений, для построения которой из точки Н проводят касательную НG к окружности токов. Из произвольной точки Q на прямой НG проводят линию параллельную линии электромагнитной мощности до пересечения с продолжением линии полезной мощности в точке R. Отрезок QR представляет шкалу скольжений в режиме двигателя (0<s <1).

Для работы двигателя в точке D скольжение определяют продолжением вектора тока(− 2′ ), т.е. отрезка НD, до пересечения со шкалой скольжения в точке S.

Скольжение определяют как s=QS/QR. Этому скольжению соответствует частота вращения ротора

465

= 1(1 − ) → 1 = (1 − ) = (1 − 0,21) = 589 об/мин

где 1 = 60 1 → = 60∙50592 = 6

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ

Электромагнитный момент определяют по выражению

= эм⁄Ω1

где Ω1 = 1⁄ = 2 1⁄ = 52,3 - угловая частота вращения магнитного поля, 1/с.

Подставив в выражение для момента М угловую частоту Ω1 , получают

8

= ∙ = 56,21 ∙ 0,042 = 2,36 Н ∙ м

где = = 4∙3,3 = 0,0421 314

1 - частота питающей сети, Гц; p - число пар полюсов двигателя.

Линия электромагнитной мощности НВ одновременно является линией электромагнитного момента (Мэм = 0)

Величину полезного момента на валу двигателя определяют через полезную мощность

2 = М2Ω = 1.87 ∙ 66,2 = 123,8

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ

КПД представляет собой отношение полезной мощности 2 к потребляемой мощности 1, т.е.

123,8= 2 ⁄ 1 = 242.2 = 0,51

Определяя 2 и 1 из круговой диаграммы, получим, что

44.6= ⁄ = 80.2 = 0,56

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ

Чтобы определить коэффициент мощности двигателя для любого тока статора 1 строят шкалу коэффициента мощности. Для этого на оси ординат выбирается отрезок 0h, который принимается за 1. Этот отрезок и представляет собой шкалу коэффициента мощности. Единичным радиусом 0h с центром в точке 0 проводят четверть окружности. Величина коэффициента мощности определяется как отношение величины проекции единичного радиуса в направлении вектора тока 1 на шкалу коэффициента мощности к единичному радиусу. Например, для режима в точке D,

1 = 00 = = 52,170 = 0,74 для 5 точки

1 = 00 = = 4870 = 0,68 для 4 точки

9

1 = 00 = = 42,0470 = 0,6 для 3 точки

1 = 00 = = 36,770 = 0,52 для 2 точки

1 = 00 = = 16,270 = 0,23 для 1 точки

ПОСТРОЕНИЕ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК

Рабочие характеристики строят по табл. 4.4.

Таблица 4.4

Рабочие характеристики

Рис. 2 Зависимость тока I1 от мощности P2

При холостом ходе, когда P2=0 и M2=0, ток I1 будет равен току холостого хода I0, который создает основное магнитное поле. При увеличении

10