Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

ЭМА Метода по ЛБ / 2часть-30.05

.pdf
Скачиваний:
14
Добавлен:
25.03.2016
Размер:
664.39 Кб
Скачать

3.АСИНХРОННЫЕ МАШИНЫ

3.1.ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЁХФАЗНОГОАСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯС КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ

3.1.1. 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.

3.1.2.ПРОГРАММА РАБОТЫ

3.1.2.1.Ознакомиться с лабораторной установкой.

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

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

3.1.2.4.Провести опыты холостого хода и короткого замыкания.

3.1.2.5.Построить круговую диаграмму для получения пусковых и рабочих характеристик.

3.1.3.ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Электрическая схема для проведения опытов холостого хода и короткого замыкания представлена рис.3.1.1. На передней панели лабораторной установки расположены: кнопки SА1-«Пуск» и SА2-«Стоп», управляющие магнитным пускателем КМ, кнопка SА3-«КЗ» (для проведения опыта короткого замыкания), термометр, измерительные приборы, цифровой омметр, вольтметр, контрольная лампа, немаркированные выводы фаз обмотки статора. Каждый из шести выводов обмотки статора соединен c двумя гнёздами близко расположенных друг к другу штырьковых разъёмов. Рядом с каждой парой близко расположенных гнёзд находится ручка вращаемого маркировочного диска, установленного за панелью. На диске нанесены буквенные обозначения U1, U2, V1, V2, W1, W2 для маркировки выводов обмотки статора.

44

Рис.3.1.1. Электрическая схема для проведения опытов холостого хода и короткого замыкания

45

3.1.4. МАРКИРОВКА ВЫВОДОВ ОБМОТКИ СТАТОРА

3.1.4.1.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫВОДОВ, ПРИНАДЛЕЖАЩИХ ОДНОЙ ФАЗЕ

Для проведения этого опыта любой из шести выводов трёхфазной обмотки статора соединяют с зажимом источника тока (рис.3.1.2).

EL

Электрощуп

V

U

W

Рис.3.1.2. Схема для определения фаз

К другому зажиму источника присоединяют лампочку EL с электрощупом. После включения источника касаются поочередно электрощупом оставшихся пяти выводов обмотки статора. Лампочка светится, как только питание на нее подается через выводы одной и той же фазы обмотки статора

3.1.4.2. 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. 3.1.1.

46

Таблица 3.1.1

Значения измеренного и расчетного сопротивлений фазы обмотки статора

.

r , Ом

 

0

, 0С

r

0

, Ом

10

 

 

1

C

 

 

 

 

75

 

 

 

 

 

 

 

 

При дальнейших расчетах и построении круговой диаграммы используют сопротивление фазы, приведенное к расчетной температуреP = 750 С согласно уравнению

r

r

235 P

, Ом ,

(3.1.1)

 

1

10

235 0

 

750C

 

 

где r10 - активное сопротивление фазы обмотки при температуре окружающей среды 0, которая определяется с помощью термометра, расположенного на стенде.

3.1.4.3. МАРКИРОВКА НАЧАЛ И КОНЦОВ ФАЗ ОБМОТКИ СТАТОРА

В соответствии с ГОСТ 26772-85 выводы в схемах обмоток статоров асинхронных машин маркируют: первая фаза U1-U2, вторая V1-V2, третья W1-W2.

Для маркировки начал и концов фаз обмотки собирают схему (рис. 3.1.3) в которой, два любых вывода двух разных фаз, например U и V, соединяют перемычкой. Оставшиеся выводы этих же фаз присоединяют к источнику переменного тока. К выводам фазы W подключают вольтметр.

Если при питании двух фаз обмотки переменным током в третьей фазе будет наводиться ЭДС, то стрелка вольтметра отклонится. Это означает, что фазы обмотки U и V соединены в неполный треугольник (рис. 3.1.3). Как видно из этого рисунка магнитные потоки, создаваемые фазами U и V, создают результирующий магнитный поток ФUV, сцепляющийся с витками фазы W, который наводит в ней ЭДС. Если U фазы и V соединены в неполную звезду (рис. 3.1.4), то поток в обмотке фазы V изменит своё направление на 1800. Результирующий поток ФUV в этом случае не сцепляется с витками фазы W и в ней индуктироваться ЭДС не будет. Вольтметр, подключенный к зажимам фазы W, покажет величину близкую к нулю. (Следствие пространственной несимметрии обмоток).

47

V2

Ось фазы U

W1

+ U1

ФUV

ФV

ФU

W2

PV1

+

V1

V

 

UW=0

U2

Рис. 3.1.3. Соединение фаз - неполный треугольник

При маркировке выводов фаз следует иметь в виду, что только U1 начало фазы U берется условно. Все другие выводы маркируются в зависимости от того, каким образом соединены конец первой фазы U2 и начало второй V1; при соединении в неполную звезду перемычкой соединяют конец первой фазы U2 с концом второй фазы V2.

48

Для маркировки выводов третьей фазы необходимо поменять местами выводы фазы W с выводами U или V, маркировка которых уже известна, и опыт повторить.

3.1.4.4.ПРОБНЫЙ ПУСК И ИЗМЕНЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ВРАЩЕНИЯ

РОТОРА ДВИГАТЕЛЯ

Чтобы убедиться в правильности маркировки выводов обмотки статора ее соединяют в звезду и производят пуск двигателя.

Внимание! Перед пуском необходимо зашунтировать измерительные приборы в цепи обмотки статора.

При правильной маркировке двигатель работает с незначительным шумом. При неправильной маркировке двигатель работает со значительным шумом («гудит»). Для изменения направления вращения ротора двигателя достаточно поменять местами два любых вывода обмотки статора на зажимах источника питания.

3.1.5. ОПЫТ ХОЛОСТОГО ХОДА

Электрическая схема для проведения опыта холостого хода представлена на рис. 3.1.1.

Подают напряжение на обмотку статора. Измеряют фазные значения тока холостого хода I0 , мощности потерь холостого хода P0 и напряжения U1Н . Результаты измерений и расчетов записывают в табл. 3.1.2.

Таблица 3.1.2

Результаты опыта холостого хода

U1Н , В

I0 , А

P0 , Вт

cos 0, о.е.

0, град

 

 

 

 

 

Коэффициент мощности при холостом ходе определяют по форму-

ле

cos 0 P0 /(UI0)

(3.1.2)

3.1.6. ОПЫТ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Опыт короткого замыкания асинхронного двигателя проводят при заторможенном роторе (n 0) и питании обмотки статора напряжением U1К U1Н . Затормаживание ротора проводится с помощью тормозного электромагнита Y (рис. 3.1.1.), включение которого осуществляется с

49

помощью кнопки «КЗ». На время опыта кнопка «КЗ» должна удерживаться в нажатом состоянии.

Перед проведением опыта короткого замыкания осуществляется переключение пределов измерительных приборов.

Внимание! Опыт короткого замыкания следует проводить быстро во избежание чрезмерного перегрева обмотки статора.

Результаты измерений и вычислений записывают в табл. 3.1.3.

Таблица 3.1.3

Результаты опыта короткого замыкания

U1К ,

I1К ,

P1К ,

cos К ,

К ,

rК ,

rК

0

В

А

Вт

о.е.

град

Ом

75

 

C

м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент мощности при коротком замыкании определяется по формуле

 

 

 

 

cos К

PК

 

 

 

(3.1.3)

 

 

 

 

U

I

 

 

 

 

 

 

 

 

1К

1К

 

 

 

 

Активное сопротивление короткого замыкания, Ом,

 

 

r

 

РК

,

 

r

r

(235 75)/(235

0

) (3.1.4)

 

 

К

 

I2

 

К750C

К

 

 

 

 

1К

 

 

 

 

 

 

 

3.1.7. ПОСТРОЕНИЕ КРУГОВОЙ ДИАГРАММЫ

Круговую диаграмму (рис. 3.1.5) желательно строить на листе формата А4 на комплексной плоскости (+1,+j) для номинального напряжения U1Н , номинальной частоты и рабочей температуры обмотки статора. Поэтому все электрические величины и параметры двигателя приводятся к этим условиям.

Параметры двигателя при холостом ходе и температуре 0 ,0С:

 

U1H

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

z0

 

 

 

; r0 Z0

cos 0;

x0 Z0 sin 0;

rm Z0

x0

. (3.1.5)

I0

 

Параметры холостого хода при рабочей температуре ( 0 75)0C:

 

r0/ r0

 

310

 

Z0/

 

;

cos 0/

r0/

.

 

 

 

 

;

r0/ 2 x02

 

(3.1.6)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

235 0

 

 

 

 

Z0/

 

 

Фазные электрические величины холостого хода двигателя при рабочей температуре:

50

I0/

U1Н

, А;

P0/ U1Н I0/ cos 0/ , Вт.

(3.1.7)

 

 

Z0/

 

 

Параметры короткого замыкания при температуре 0 0С и испытательном напряжении U1К , Ом:

ZК U1К ; rК ZК cos К . (3.1.8)

I1К

Параметры и фазные электрические величины короткого замыкания двигателя при испытательном напряжении и рабочей температуре:

ZК/

 

 

 

, Ом;

 

cos К/

 

rК750C

 

 

r2

xК2

 

;

(3.1.9)

 

Z/

 

 

К750C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U1К

 

 

 

 

 

2r

 

К

 

 

I

/

 

, А;

P/

I

/

 

, Вт.

(3.1.10)

 

 

 

1К

/

 

 

К

 

1К

К750C

 

 

 

 

 

ZК

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проводят оси (+1, +j) и направляют вектор напряжения из начала координат по оси вещественных величин. Выбирают масштаб тока mi (А/мм). Для уменьшения погрешностей при определении величин из

круговой диаграммы

рекомендуется выбирать

масштаб

тока

mi I1/К /200, А/мм.

 

 

 

Определяют масштаб мощности

 

 

 

 

mp m1U1Н mi, Вт/мм,

 

(3.1.11)

где m1 - число фаз обмотки статора.

 

 

Проводят линию параллельную оси + j на расстоянии 3P0/

mp и

радиусом ОН=I

/

m делают засечку на ней, определив точку Н, соот-

 

0

i

 

 

 

ветствующую

режиму

холостого хода (s 0).

На расстоянии

3PК/ mp проводят линию параллельную оси + j, на которой засекают из

точки 0 радиусом ОС=I1/К mi точку С, соответствующую режиму ко-

роткого замыкания (s=1). Соединив точки Н и С прямой, восстанавливают к середине отрезка НС перпендикуляр МО1 до пересечения с линией HА, проведенной через точку Н под углом 2 к оси + j. Угол определяется из выражения:

 

 

r

0

 

I

/

 

 

 

1

C

 

0

).

(3.1.12)

 

arcsin(

75

 

 

 

 

 

 

 

 

U1Н

51

Из точки О1, являющейся центром окружности токов, радиусом О1Н проводят окружность токов. Отрезок HА является диаметром DK окружности токов.

Для определения точки В, соответствующей скольжению s = , из точки H проводят линию HB под углом по отношению к диаметру окружности токов.

Угол определяют из выражения:

 

 

 

 

 

 

 

r1

0

C

),

 

 

 

 

 

 

 

 

(3.1.13)

 

arctg(

75

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r21

 

 

 

 

xПК

 

 

 

 

 

 

 

 

где

 

 

0

C

;

 

 

 

 

 

miDКr1

0

C

 

.

(3.1.14)

xПК xК

75

 

 

 

 

xm

 

 

75

 

 

x

m

 

 

 

 

U

1Н

m D

К

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

К

 

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

3.1.8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПО КРУГОВОЙ ДИАГРАММЕ

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

откладывают отрезок ОD = I1Н mi . (I1Н - номинальный фазный ток

обмотки статора, его значение задает преподаватель). Соединив точку D на окружности токов с точкой Н, получают треугольник токов ОDН, в

котором ОD mi I1Н , НD mi I2/Н , ОН mi I0/ . Опустив перпендикуляр из точки D на ось + j (отрезок DЕ), получают треугольник ОDЕ, в котором DЕ mi I1a - активная составляющая тока I1Н , а ОЕ mi I1p -

реактивная составляющая тока I1Н .

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 запи-

сывают в табл. 3.1.4.

52

3.1.8.1.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТРЕБЛЯЕМОЙ, ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ

ИПОЛЕЗНОЙ МОЩНОСТЕЙ

Потребляемая активная мощность

 

P1 m1U1Н I1cos 1, Вт.

(3.1.15)

Эта мощность, определяемая из круговой диаграммы P1 mp ,

где DEперпендикуляр на ось + j. Ось + j называют линией потребляемой мощности (P1 0).

Полезную мощность P2 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 P2 равна нулю. Одной из них является точка холостого хода Н, так как в режиме холостого хода полезная мощность с вала не снимается, другой – точка короткого замыкания С, в которой также полезная мощность отсутствует, так как ротор заторможен. Таким образом, линия НС является линией полезной мощности P2=0.

Для точки D полезная мощность определяется выражением P2=cD mp ,

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 (РЭМ=0). Для режима работы двигателя в точке D на окружности токов электромагнитная мощность равна PЭМ =bD mp , где bD – отрезок перпендикуляра Da между

точкой D окружности токов и линией электромагнитной мощности.

3.1.8.2. 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 продол-

жением вектора тока (-I2/Н ), т.е. отрезка НD, до пересечения со шкалой

скольжения в точке S.

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

53

Соседние файлы в папке ЭМА Метода по ЛБ