- •Глава 14
- •§ 14.1. Основные понятия
- •§ 14.2. Опыт холостого хода
- •Для асинхронных двигателей с фазным ротором в опыте холостого хода определяют
- •§ 14.3. Опыт короткого замыкания
- •§ 14.4. Круговая диаграмма асинхронного двигателя
- •§ 14.5. Построение рабочих характеристик асинхронного двигателя по круговой диаграмме
- •§ 14.6. Аналитический метод расчета рабочих характеристик асинхронных двигателей
- •Коэффициент мощности двигателя
- •Глава 15
- •§15.1. Пуск двигателей с фазным ротором
- •§ 15.2. Пуск двигателей с короткозамкнутым ротором
- •§ 15.3. Короткозамкнутые асинхронные двигатели с улучшенными пусковыми характеристиками
- •§ 15.4. Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей Частота вращения ротора асинхронного двигателя
Глава 14
• Опытное определение параметров и расчет рабочих характеристик асинхронных двигателей
§ 14.1. Основные понятия
Существует два метода получения данных для построения рабочих характеристик асинхронных двигателей: метод непосредственной нагрузки и косвенный метод. Метод непосредственной нагрузки заключается в опытном исследовании двигателя в диапазоне нагрузок от холостого хода до режима номинальной нагрузки с измерением необходимых параметров. Этот метод обычно применяется для двигателей мощностью не более 10—15 кВт. С ростом мощности двигателя усложняется задача его нагрузки, растут непроизводительный расход электроэнергии и загрузка электросети (исключение составляют установки, содержащие несколько электрических машин, включенных по схеме с частичным возвратом электроэнергии в сеть).
Применение этого метода ограничивается еще и тем, что не всегда представляется возможным создать испытательную установку по причине отсутствия требуемого оборудования и недопустимости перегрузки электросети. Широкое применение получил более универсальный косвенный метод, применение которого не ограничивается мощностью двигателя. Этот метод заключается в выполнении двух экспериментов: опыта холостого хода и опыта короткого замыкания.
Опыты х.х. и к.з. асинхронных двигателей в основном аналогичны таким же опытам трансформаторов (см. § 1.11). Но они имеют и некоторые особенности, обусловленные главным образом наличием у двигателя вращающейся части — ротора. Кроме того, при переходе из режима х.х. в режим к.з. параметры обмоток двигателя (активные и индуктивные сопротивления) не остаются неизменными, что объясняется зубчатой поверхностью статора и ротора. Все это создает некоторые затруднения в проведении опытов и в последующей обработке их результатов.
§ 14.2. Опыт холостого хода
Питание асинхронного двигателя при опыте х.х. осуществляется через индукционный регулятор напряжения ИР (рис. 14.1) или регулировочный автотрансформатор, позволяющие изменять напряжение в широких пределах. При этом вал двигателя должен быть свободным от механической нагрузки.
Опыт начинают с повышенного напряжения питания U1 = 1,15 Uном, затем постепенно понижают напряжение до 0,4 Uном так, чтобы снять показания приборов в 5—7 точках. При этом один из замеров должен соответствовать номинальному напряжению U1ном. Измеряют линейные значения напряжений и токов и вычисляют их средние значения:
Uср = (UАВ + UВС + UСА)/ 3 (14.1)
I0ср = (IОА + IОВ + IOC)/ 3 (14.2)
а затем в зависимости от схемы соединения обмотки статора определяют фазные значения напряжения и тока х.х.: при соединении в звезду
U1 = Uср/; I0 = Iср (14.3)
при соединении в треугольник
U1 = Ucp; U0 = I0cp/. (14.4)
Рис. 14,1. Схема включения трехфазного асинхронного
двигателя при опытах х.х. и к.з.
Ваттметр W измеряет активную мощность Р0, потребляемую двигателем в режиме х.х., которая включает в себя электрические потери в обмотке статора m1 I20 r1, магнитные потери в сердечнике статора Рм и механические потери Рмех (Вт):
Р0 = m1 I20 r1 + Рм + Рмех (14.5)
Здесь r1 - активное сопротивление фазы обмотки статора (Ом), измеренное непосредственно после отключения двигателя от сети, чтобы обмотка не успела охладиться.
Сумма магнитных и механических потерь двигателя (Вт)
P/0 = Рм + Рмех = Р0 – m1 I20 r1 (14.6)
Коэффициент мощности для режима х.х.
cоs φ0 = Р0/ (m1 U1 I0). (14.7)
По результатам измерений и вычислений строят характеристики х.х. I0, P0, P/0 и соs φ0 = f(U1), на которых отмечают значения величин I0ном, Р0ном, Р/0ном и соs φ0 соответствующих номинальному напряжению U1ном (рис. 14.2).
Если график Р/0 =f(U1) продолжить до пересечения с осью ординат (U1 = 0), то получим величину потерь Рмех.
Это разделение магнитных и механических потерь основано на том, что при неизменной частоте сети f1 частота вращения двигателя в режиме х.х. n0, а следовательно, и механические потери Рмех неизменны. В то же время магнитный поток Ф прямо пропорционален ЭДС статора Е1. Для режима х.х. U1 ≈ E1 , а поэтому при U1 = 0 и магнитный поток Ф = 0, а следовательно, и магнитные потери Рм = 0.
Определив величину механических потерь Рмех, можно вычислить магнитные потери (Вт):
Рм = Р/0 – Рмех (14.8)