9.1.1 Способы определения постоянной времени нагревания и установившегося превышения температуры

Первый способ. Строится экспериментальная кривая нагревания (рис. 9.1). Для полученной кривой проводится касательная к начальной точке O до пересечения с асимптотой _уст, к которой стремится значение экспоненты по мере возрастания значения времени t. Полученный отрезок АВ дает постоянную времени в масштабе оси абсцисс. Данный способ имеет весьма высокую погрешность и требует знание значения _уст.

Второй способ. На экспериментальной кривой (рис. 9.2) выделяется некоторый участок ab. В точках a и b проводятся касательные к кривой нагревания и находятся tg₁ и tg₂ либо путем измерения углов ₁ и ₂, либо из соотношения катетов прямоугольных треугольников ( apq,  bp'q'). В любом приемлемом масштабе m_tg на прямых параллельных оси абсцисс и проходящих через точки a и b откладываются найденные значения тангенсов в виде отрезков fc и mn:

(9.4)

Рис. 9.1. Первый способ определения постоянной времени	Рис. 9.2. Второй способ определения постоянной времени

Через полученные точки c и n проводится прямая до пересечения с осями абсцисс и ординат. Эта прямая пересечет ось ординат в точке _уст (отрезок OD). Постоянная времени нагревания определяется как отношение:

, (9.5)

где OD  отрезок на оси ординат, мм;

OF  отрезок на оси абсцисс, мм;

m_t  масштаб времени, мин/мм;

m_tg  масштаб тангенсов, 1/мм.

Третий способ. На кривой нагревания берутся три точки, отстоящие друг от друга на равные промежутки времени t (рис. 9.3). Постоянная времени в этом случае:

(9.6)

Установившуюся температуру можно найти по методике, описанной во втором способе расчета или графическим способом, приведенным в ГОСТ 3484.2-88 [6].

По ГОСТ 3484.2-88 на кривой нагревания берутся четыре точки, отстоящие друг от друга на равные промежутки времени (рис. 9.4). Измеряются приращения превышения температур ₁, ₂, ₃. Эти приращения в любом масштабе откладываются по оси  (см. рис. 9.4). Соответствующие точки 1, 2 и 3 должны лежать на одной прямой, которая пересечет ось ординат в точке _уст.

Рис. 9.3. Третий способ определения постоянной времени	Рис. 9.4. Способ определения установившейся температуры по ГОСТ

9.1.2 Способ определения постоянной времени охлаждения

Охлаждение двигателя в общем случае продолжается до _уст = 0, т.е. описывается уравнением (9.3). Постоянную времени охлаждения достаточно просто найти путем логарифмирования (9.3) в любой точке кривой х. Примем:

(9.7)

где τ₀  начальное превышение температуры для опыта охлаждения, равное конечному значению в опыте нагревания двигателя.

После логарифмирования и простых преобразований:

(9.8)

9.2. Последовательность операций при проведении исследования

Привести ручки (рычажки) аппаратов испытательного стенда в исходное положение в соответствии с табл.1.1. Собрать схему, показанную на рис. 9.5. Предъявить схему для проверки преподавателю.

При снятии механических характеристик: ток якоря I_a испытуемой МПТ не должен превышать номинального значения, равного ±1 А.

Рис. 9.5. Электрическая схема теплового испытания асинхронного двигателя

Последовательность операций при выполнении эксперимента по исследованию нагревания АД в длительном режиме:

1) Включить автоматический выключатель QF1 «Модуля питания стенда» и выполнить измерение сопротивления обмотки АД R_нач с помощью мультиметра, результат записать в табл. 9.1. По окончании измерения сопротивления отсоединить щупы мультиметра от АД.

2) Переключатель SA2 модуля «Тиристорный преобразователь» перевести в положение «Момент». Включить кнопку «Сеть» модуля «Тиристорный преобразователь», перевести тумблер SA6 «Разрешение» во включенное положение.

3) Одновременно запустить секундомер, включить автоматический выключатель QF2 «Модуля питания» и поворотом по часовой стрелке движка потенциометра RP1 модуля «Тиристорный преобразователь» установить ток якоря нагрузочной машины постоянного тока до значения заданного преподавателем пределах от 0,5 до 1,0 А.

4) Снимать экспериментальные точки кривой нагревания τ = f(t) в течение 30 мин через каждую минуту, результаты измерений записать в табл. 9.1.

5) По завершении процесса нагревания снять нагрузку с асинхронного двигателя, для этого выкрутить движок потенциометра RP1 модуля «Тиристорный преобразователь» до упора против часовой стрелки, перевести тумблер SA6 «Разрешение» в выключенное положение; отключить АД от питающей сети (выключить QF2 «Модуля питания»).

6) С помощью мультиметра измерить сопротивление обмотки АД в «горячем состоянии» R_гор, результат записать в табл. 9.1, отсоединить щупы мультиметра от АД по завершению измерения.

7) Снимать экспериментальные точки кривой охлаждения τ = f(t) в условиях принудительной вентиляции в течение 30 мин через каждую минуту, для чего модуль «Тиристорный преобразователь» перевести в режим регулирования скорости (переключатель SA2 перевести в положение «Скорость»), включить SA6 и установить потенциометром RP1 модуля «Тиристорный преобразователь» частоту вращения 1500 об/мин. Результаты измерений записать в табл. 9.1.

8) По завершении снятия характеристики охлаждения установить потенциометр RP1 модуля «Тиристорный преобразователь» в крайнее левое положение «0», перевести тумблер SA6 «Разрешение» в выключенное положение.

Т а б л и ц а  9.1

Экспериментальные данные тепловых процессов АД в длительном режиме

Rнач = _______ Ом, Rгор = _______ Ом
t, мин	τ, °С
	Нагрев	Охлаждение

Последовательность операций при выполнении эксперимента по исследованию нагревания АД в повторно-кратковременном режиме:

1) Записать необходимые для проведения испытания данные по заданию преподавателя в табл. 9.2.

2) Привести ручки (рычажки) аппаратов испытательного стенда в исходное положение в соответствии с табл.1.1. Включить автоматический выключатель QF1 «Модуля питания стенда» и измерить сопротивление обмотки АД R_нач с помощью мультиметра при температуре АД равной температуре окружающей среды (τ₀ = 0). Результат записать в табл. 9.2. По окончании измерения сопротивления отсоединить щупы мультиметра от АД.

3) Включить автоматический выключатель QF2 «Модуля питания», включить кнопку «Сеть» модуля «Тиристорный преобразователь», перевести тумблер SA6 «Разрешение» во включенное положение;

4) Одновременно запустить секундомер, включить автоматический выключатель QF2 «Модуля питания» и поворотом по часовой стрелке движка потенциометра RP1 модуля «Тиристорный преобразователь» установить ток якоря нагрузочной машины постоянного тока до значения заданного преподавателем пределах от 0,5 до 1,0 А.

5) Зафиксировать точку кривой нагревания в конце времени t_вкл в табл. 9.3, отключить выключатель QF1 «Модуля питания», привести ручки (рычажки) аппаратов испытательного стенда в исходное положение в соответствии с табл.1.1. Измерить сопротивление обмотки АД в начале и конце паузы нагрузки.

6) Повторить п. 4 и 5 три раза записывая показания в табл. 9.3.

Т а б л и ц а  9.2

Исходные данные для исследования повторно-кратковременного режима

Параметр	tвкл, мин	tоткл, мин	Tц, мин	t, мин	Iнм, А
Значение

Т а б л и ц а  9.3

Данные тепловых процессов АД в повторно-кратковременном режиме

Цикл	Режим	t, мин	τ, °С	R, Ом
-	Отключено	0	0	R0=
1	Нагревание	tвкл =
	Охлаждение	Tц= tвкл+ tоткл=
2	Нагревание	Tц + tвкл=
	Охлаждение	2Tц=
3	Нагревание	2Tц + tвкл=
	Охлаждение	3Tц=
4	Нагревание	3Tц + tвкл=
	Охлаждение	4Tц=