Работа № 4 Исследование механических характеристик асинхронного двигателя с фазным ротором при питании от сети.

1. Программа работы.

1.1. Подготовка к работе. Рассчитать и построить механические характеристики:

1. Естественную.

2. Две искусственные с добавочными сопротивлениями R_{П 1} и R_{П 2} в цепи

ротора.

3. Три характеристики динамического торможения: для двух добавочных

сопротивлений в цепи ротора R_{П 1} и R_{П 2} и постоянном токе в цепи статора I_{П 1}, а также характеристику при сопротивлении R_{П 2} и токе I_{П 2}.

1.2. Работа в лаборатории.

1. Ознакомление с устройством лабораторной установки, расположением

и назначением оборудования.

2. Подготовка к работе.

3. Снятие механических характеристик, указанных в п.п. 1.1.1 ÷ 1.1.3.

1.3. Составление отчета.

2. Данные машин и сопротивлений.

2.1. Испытуемая машина (ИМ): асинхронный двигатель с фазным ротором, тип: MTF 011-6Y1.

P_ном = 1,4 кВт; U_ном = 380/220 В; I_ном = 5,3/9,2 А; n_ном = 880 об/мин;

Е_{р ном} = 118В; I_{р ном} = 9А; I₀ = 3.45А; λ_м = 2; К_е = 3,05;

R_1ф = 6.0 Ом; R_2ф = 0,7 Ом; X_1ф = 4.0 Ом; X_2ф = 0.57 Ом; Х_μ = 62,5 Ом.

2.2. Нагрузочная машина (НМ): Тип: DFY 90 MB/TH SM30

U_ном = 380 В; f _ном = 150Гц; n_ном = 3000 об/мин; M_ном = 12 Нм; I_ном = 7,9 А.

2.3. Приводной преобразователь: MOVIDRIVE MDX61В0040 - 5A3.

U_с = 3x380 В, f _ном = 50 Гц; P_ном = 6,6 кВт; I_ном = 9,5 А; к_м = 1,52 Нм/А .

4. Механические потери (момент холостого хода М_ХХ): Таблица 4.1

   ω	Рад/с	10	20	40	60	80	100	120	140
   МХХ	Нм	1,0	1,0	1,0	1,0	1,05	1,15	1,3	1,65

5. Добавочное сопротивление в цепи ротора R_П :

Таблица 4.2

Положение переключателя S3	S3.3	S3.2	S3.1	S3.0
Величина RП, Ом	0	2,5	6,0	10,5
Обозначение сопротивлений	–	R1	R1 + R2	R1 + R1 + R3

2.6. Задание: Таблица 4.3

Вариант		1	2	3
п.1.1.2	RП1, Ом	2,5	6,0	10,5
	RП2, Ом	6,0	10,5	2,5
п.1.1.3	IП1, А	3,0	4,0	3,5
	IП2, А	4,5	2,5	5,0

3. Расчет характеристик.

3.1. Расчёт механических характеристик асинхронного двигателя – естественной и искусственной с добавочным сопротивлением R_П в цепи ротора выполняется по формуле:

, (4.1)

где М_К, s_К – критические момент и скольжение, которые являются координатами критической точки – граничной между рабочим и нерабочим участками механической характеристики двигателя. Их значения в двигательном (Д) и генераторном (Г) режимах определяются выражениями:

; ; (4.2)

; ; (4.3)

 – коэффициент, учитывающий активное сопротивление обмотки статора:

. (4.4)

х_К = х₁ + х₂; R₁, х₁ и R₂, х₂ – активные и реактивные сопротивления обмоток, соответственно, статора и ротора.

Скольжение s характеризует отста-вание ротора от вращающегося со скоростью ₀ магнитного поля, создаваемого обмотками статора:

; . (4.5)

₀ называется также синхронной или скоростью идеального холос-того хода, при котором М= 0 и

 = ₀ , т.е. ротор вращается синхронно с полем статора и s = 0.

В (4.2): m = 3 – число фаз двигате- Рис.4.1. Механические характеристики. ля; U_Ф = 220 В – напряжение фазы

обмотки статора; f = 50 Гц – частота напряжения сети; р = 3 – число пар полюсов двигателя.

Обмотки статора и ротора электрически между собой не связаны, а формула (4.1) получена для так называемой схемы замещения, в которой эти сопротивления включены последовательно. Поэтому сопротивления обмотки ротора необходимо привести к цепи статора: R₂ = R₂  к_е², х₂ = х₂  к_е², где

к_е – коэффициент трансформации, указанный, как и величины всех сопротивлений, в паспортных данных двигателя. Для сокращения записи обозначено: x_К = x₁ + x₂ - полное реактивное сопротивление схемы замещения. На естественной характеристике R₂ = R₂  к_е². На искусственной характеристике при введении в цепь ротора добавочного сопротивления R_П приведенное сопротивление ротора равно: R₂ = (R₂ + R_П)  к_е².

Для расчета механических характеристик по (4.1) нужно рассчитать: М_КД, М_КГ, s_КД, s_КГ и , предварительно определив величины всех сопротивлений. Активные сопротивления, как и в других работах, должны быть приведены к 75⁰С (см. работу №1). При расчете характеристик для режимов двигательного (s 0) и противовключения ( s 1) используются значения М_КД и s_КД , а для генераторного (s 0): М_КГ и s_КГ. М_К и , а, следовательно, и числитель выражения (4.1), для естественной и искусственной характеристик одинаковы, отличие только в величине s_К.

При расчетах необходимо задавать значения s в пределах от s =  0,5 до s = + 1,5, что соответствует реальному диапазону работы на лабораторной установке. При выборе интервалов задания s учитывают вид характеристики. На участках, близких к линейным, интервалы берутся больше, а вблизи критической точки, особенно на естественной характеристике, меньше, чтобы точнее отразить вид характеристики. Искусственная характеристика в заданных пределах s почти линейна, т.к. критическая точка лежит вне этих пределов, поэтому при ее расчете число точек можно взять меньше.

Расчеты сводятся в таблицу 4.4, в которой обозначено: ЗН – знаменатель выражения (4.1). Для построения на одном графике и сравнения расчетных и экспериментальных характеристик необходимо пересчитать задаваемые значения скольжений s на угловую скорость  :  = ₀ (1  s) и строить их в осях  и М.

Таблица 4.4. Расчет механических характеристик асинхронного двигателя

	Естественная характеристика				Искусственная характеристика
s	ske /s	s/ske	ЗН	Ме	skи /s	s /skи	ЗН	МИ	
				Нм				Нм	рад/с

3.2. Расчет характеристик для режима динамического торможения выполняется по упрощенной формуле:

. (4.7)

Координаты критической точки рассчитываются по формулам: ; . (4.8)

Реактивное сопротивление контура намагничивания х_, определяемое по начальной части характеристики холостого хода, указано в паспортных данных двигателя. Расчетное значение переменного тока I_С, эквивалентное по создаваемой им МДС статора заданному значению постоянного тока I_П, зависит от схемы включения обмоток статора. Для используемой схемы соединения обмоток статора звездой: I_С = 0,816 I_П.

Из (4.8) следует, что величина R_П влияет только на _КТ, а М_КТ от него не зависит. От величины тока I_П зависит только М_КТ. Для каждой из трех характеристик рассчитываются и сводятся в таблицу значения _КТ и М_КТ ( табл. 4.5): Таблица 4.5. Значения _КТ и М_КТ кривых динамического торможения.

№ характеристики	1	2	3
IП
RП
МКТ
КТ

Расчеты сводятся в таблицу 4.6 :

Таблица 4.6. Расчет характеристик в режиме динамического торможения

	I				II				III
			ЗН	М			ЗН	М	М
рад/с				Нм				Нм	Нм