Опыт короткого замыкания

Особенности проведения опыта короткого замыкания изложены в п. 1.5 данных методических указаний. Обмотка ротора двигателя замкнута накоротко – пусковые сопротивления в фазах ротора выведены до нуля, ротор двигателя застопорен. Перед началом опыта напряжение, подводимое к обмотке статора, должно быть снижено до минимально возможного значения, лучше до нуля. В этом следует убедиться, подключив к зажимам питающей сети (рис. 3.1, блок А6) только вольтметр при отключенном двигателе. Изменяют напряжение на двигателе установкой переключателей первичной и вторичной обмоток трехфазных трансформаторов на соответствующие отпайки. Наименьшее напряжение на двигателе достигается при установке переключателей первичных обмоток на отпайки 245 В, а вторичных переключателей – 133 В. Линейный реактор А14 должен быть обязательно включен в схему. Он служит для ограничения токов в цепях и более глубокого снижения напряжения на зажимах двигателя в режиме короткого замыкания.

Величины индуктивного сопротивления х_К и тока I_К двигателя в режиме короткого замыкания зависят от взаимного расположения зубцов ротора и статора. Поэтому следует подать на обмотку статора небольшое напряжение, при котором ротор еще не может развернуться, но возможен отсчет тока в обмотке статора по включенному амперметру. Медленно поворачивая ротор руками или специальным приспособлением для двигателей большой мощности, находят положение, соответствующее среднему значению тока в обмотке статора. В этом положении ротор закрепляется стопорящим устройством. В двигателе, используемом в лаборатории, положение ротора очень мало влияет на параметры двигателя. Поэтому специальная установка ротора относительно статора необязательна.

При проведении опыта короткого замыкания напряжение сети после подключения застопоренного двигателя быстро повышают до такого значения, при котором ток двигателя для данной схемы соединения обмоток превышает номинальное значение на 10 – 15 %, и записывают показания приборов. У данного двигателя I_Н = 0,35 А. Затем подводимое напряжение постепенно уменьшают, делая при этом 5 – 6 замеров напряжения, тока и мощности. Напряжение следует уменьшить до минимально возможного значения. Данные опыта заносят в табл. 3.2.

В таблице приняты обозначения: U_КЛ – линейное напряжение сети, В; I_КЛ – линейный ток сети, А; P_WК – активная мощность одной фазы, Вт; Q_WК – реактивная мощность одной фазы, вар. Остальные величины пояснены в ходе расчета.

Характеристики короткого замыкания
Из опыта					Из расчета
UКЛ,	IКЛ,	PWК,	QWК,	UКФ,		РК,	zК,	rК,	хК,	cosφК
B	A	Вт	вар	B		Вт	Ом	Ом	Ом
36	0.32	6	4	20.81		18	65.03	58.59	28.21	0.90
34	0.29	4.2	0	19.65		12.6	67.77	49.94	45.81	0.74
30	0.26	4	0	17.34		12	66.70	59.17	30.78	0.89
21	0.17	1.8	1	12.14		5.4	71.40	62.28	34.92	0.87

Обработка результатов испытаний. Линейное напряжение сети U_К определится по показанию вольтметра. Фазное напряжение двигателя U_КФ = U_КЛ/√3. Фазный ток короткого замыкания I_К, равный линейному току, потребляемому двигателем, определится по показанию амперметра.

Мощность активная, потребляемая двигателем из сети, равна утроенному показанию ваттметра, Р_К = 3Р_WК. Показания ваттметра Р_WК умножаются на 3, так как прибор в силовую цепь включается как однофазный. Аналогично определяется и потребляемая двигателем реактивная мощность, Q_К = 3Q_WК.

По данным опыта короткого замыкания определяют сопротивления короткого замыкания и коэффициент мощности:

; ;;.

Эти величины необходимо рассчитать также при номинальном значении тока двигателя I_К = I_Н и соответствующих этому току P_К и U_К. Требуемые для расчета значения величин определяют из построенных по результатам опыта графиков. На шкальных диаграммах по результатам опыта и проведенного расчета строят зависимости I_К; P_К; cos; r_к; x_к = f (U_К) согласно требованиям к выполнению технического отчета [2, 3] (рис. А.2). Вид основных характеристик режима короткого замыкания представлен на рис. 1.2.

По результатам опыта короткого замыкания можно рассчитать начальный пусковой ток двигателя I_П при прямом пуске от сети и кратность пускового тока k_п:

I_П = I_Н U_Н/U_К ; k_п = I_П/I_Н.

Здесь I_Н и U_Н – соответственно номинальный ток и номинальное напряжение двигателя; U_К – напряжение короткого замыкания двигателя, которое соответствует номинальному току I_Н двигателя при проведении опыта короткого замыкания. Величина кратности пускового тока асинхронных двигателей согласно требованиям стандартов должна находиться в диапазоне 4,0 – 7,5.

По известным сопротивлениям короткого замыкания двигателя, соответствующим номинальному току, можно определить активное сопротивление ротора, приведенное к обмотке статора, R₂ = r_к – r₁, где r₁ – сопротивление фазы обмотки статора двигателя, измеренное омметром. Далее можно рассчитать начальный пусковой момент асинхронного двигателя М_П, используя значения номинального напряжения при прямом пуске или их соответствующие значения при других видах пуска.

.

Здесь m – число фаз, обычно равное 3; p – число пар полюсов двигателя; f – частота напряжения сети, Гц.

Если измерить омметром сопротивление фазы обмотки ротора r₂, то можно рассчитать величину добавочного активного сопротивления r_2д, которое необходимо включить в цепь ротора двигателя, чтобы приведенное сопротивление R_2П обеспечивало максимальный начальный пусковой момент:

. r_2п = r₂ R_2П/ R₂. r_2д = r_2п – r₂.

В приведенных формулах большие буквы обозначают для сопротивлений теоретические величины с учетом их приведения к Г-образной схеме замещения. Маленькими буквами обозначены сопротивления, величины которых можно измерить или рассчитать по опытным данным. Полученные значения пусковых сопротивлений приблизительны, так как при их расчете не учитываются некоторые факторы.

Характеристики при коротком замыкании