ЭМА Метода по ЛБ / 2часть-30.05

где n 60 f1p.

3.1.8.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ

Электромагнитный момент определяют по выражению

M PЭМ 1 , Н м, (3.1.17)

где 1 1p 2 f1p - угловая частота вращения магнитного поля, 1/с.

Подставив в выражение для момента М угловую частоту 1, получают

3.1.8.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ

КПД представляет собой отношение полезной мощности P2 к потребляемой мощности P1, т.е.

54

3.1.8.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ

Чтобы определить коэффициент мощности двигателя для любого тока статора I1 строят шкалу коэффициента мощности. Для этого на оси ординат выбирается отрезок 0h, который принимается за 1. Этот отрезок и представляет собой шкалу коэффициента мощности. Единичным радиусом 0h с центром в точке 0 проводят четверть окружности. Величина коэффициента мощности определяется как отношение величины проекции единичного радиуса в направлении вектора тока I1 на шкалу коэффициента мощности к единичному радиусу. Например, для режима в точке D,

3.1.8.6. ПОСТРОЕНИЕ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК

Рабочие характеристики строят по табл. 3.1.4.

Таблица 3.1.4

Рабочие характеристики

Рабочие характеристики двигателя представляют собой зависимости M2,I1,cos 1, ,n f (P2) при неизменных напряжении и частоте.

3.1.9.1.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПУСКОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК, ПУСКОВЫХ СВОЙСТВ

ИПЕРЕГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ

Под пусковыми характеристиками понимают зависимости фазного тока обмотки статора и электромагнитного момента от скольжения, а именно: I1 f (s) и M f (s). Пусковые характеристики строят, как правило, в относительных единицах. За базовую величину тока при

56

токе I1Н двигатель развивает номинальный электромагнитный момент МН (отрезок bD), который в системе относительных единиц принимается за базовый. При определении пусковых характеристик используются процедуры, изложенные в 3.1.8.2 и 3.1.8.3. Для этого на дуге HC круговой диаграммы, соответствующей двигательному режиму отмечают несколько (например, 10-12) равномерно расположенных точек и для каждой из них определяют потребляемый ток и развиваемый электромагнитный момент. Результаты определения величин из диаграммы и расчеты вносят в табл. 3.1.5, на основании которой строят пусковые характеристики.

Для определения максимального момента, развиваемого двигателем, из точки 01 проводят линию, перпендикулярную линии электромагнитной мощности и продолжают ее до пересечения с окружностью токов в точке F. Из точки F опускают перпендикуляр Fq на диаметр НА окружности токов. Отрезок FL будет пропорционален максимальному моменту

Отношение максимального момента к номинальному называется перегрузочной способностью двигателя, или кратностью максимального момента

Отношение пускового момента к номинальному называется кратностью пускового момента

57

Отношение пускового тока к номинальному называется кратностью пускового тока

3.1.10. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПРИ ДОПУСКЕ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ

3.1.10.1.Конструкция, назначение и принцип действия асинхронного двигателя

3.1.10.2.Поясните, как проводится маркировка начал и концов фаз обмотки статора.

3.1.10.3.Почему вольтметр, подключенный к свободной фазе, не показывает напряжения, если две другие соединены последовательно и запитаны переменным током? Почему этот же вольтметр показывает напряжение, если в последовательно соединенных и запитанных фазах концы одной из фаз поменять местами?

3.1.10.4.Поясните, как проводится опыт холостого хода.

3.1.10.5.Поясните, как проводится опыт короткого замыкания.

3.1.10.6.Почему при пуске двигателя необходимо шунтировать измерительные приборы в цепи обмотки статора?

3.1.10.7.Поясните, какие данные необходимы для построения круговой диаграммы?

3.1.11.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПРИ ЗАЩИТЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

3.1.11.1.Что понимают под режимом холостого хода двигателя?

3.1.11.2.Для чего проводят опыты холостого хода и короткого за-

мыкания?

3.1.11.3.Какие потери возникают в режиме холостого хода двига-

теля?

3.1.11.4.Что понимают под режимом короткого замыкания двига-

теля?

3.1.11.5.Какие потери возникают в двигателе при коротком замы-

кании?

3.1.11.6.С какой частотой вращается ротор относительно магнитного поля в режиме двигателя?

3.1.11.7.Поясните, почему s,I0,cos 0 при холостом ходе не при-

нимают нулевых значений?

3.1.11.8. Поясните, почему КПД при скольжениях s 0 и s 1 равен нулю?

58

3.1.11.9.При каких условиях двигатель развивает максимальный

КПД?

3.1.11.10.Как по круговой диаграмме определить перегрузочную способность двигателя?

3.1.11.11.Как меняется скольжение в процессе пуска двигателя?

3.1.11.12.Объясните работу двигателя при скольжениях близких к критическому скольжению.

3.1.11.13.При каких скольжениях двигатель работает устойчиво?

3.1.11.14.Для чего строят круговую диаграмму?

3.1.11.15.Поясните, как по круговой диаграмме определить максимальный КПД двигателя?

3.1.11.16.Определите по круговой диаграмме максимальный коэффициенте мощности двигателя.

3.1.11.17.Определите на круговой диаграмме области устойчивой и неустойчивой работы двигателя.

3.1.11.18.Определите по круговой диаграмме потребляемый ток, когда двигатель развивает максимальный момент.

3.1.11.19.Определите полезную мощность, отдаваемую двигателем, когда он работает с максимальным КПД.

3.1.11.20.Определите электрические потери в двигателе при его работе с максимальным КПД и сравните их со всей суммой потерь. Каково их соотношение?

3.1.11.21.Поясните, как определить пусковые свойства двигателя по круговой диаграмме.

3.1.11.22.Определите по круговой диаграмме перегрузочную способность двигателя.

3.1.11.23.Поясните, как построить график любой характеристики с использованием круговой диаграммы, а именно:

3.1.11.24. Поясните, как, пользуясь круговой диаграммой, построить пусковые характеристики двигателя.

59

3.2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГОДВУХСКОРОСТНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯС КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ

3.2.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Получить экспериментальное подтверждение теоретическим сведениям о ступенчатом регулировании частоты вращения асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

3.2.2.ПРОГРАММА РАБОТЫ

3.2.2.1.Ознакомиться с полюсопереключаемой обмоткой статора двухскоростного асинхронного двигателя.

3.2.2.2.Ознакомиться с лабораторной установкой для испытания двухскоростного асинхронного двигателя.

3.2.2.3.Провести опыты холостого хода и короткого замыкания для

двигателя с переключением обмотки из схемы треугольник (Δ) (2р=4) в схему двойная звезда (ΥΥ) (2р=2).

3.2.2.4.По результатам опытов построить круговые диаграммы для двигателей с числом полюсов 2р=4 (схема соединения – треугольник) и 2р=2 (схема соединения обмоток статора – двойная звезда).

3.2.2.5.По круговым диаграммам построить пусковые характеристики двигателя с переключением числа полюсов в отношении 2:1 при постоянной механической мощности.

3.2.2.6.Провести сравнение пусковых свойств и перегрузочной способности двигателя при переключении его обмотки статора из схемы треугольник на схему двойная звезда.

3.2.2.7.Провести сравнение энергетических показателей номинальных режимов двигателя при переключении его обмотки статора из схемы треугольник на схему двойная звезда.

3.2.3. ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Способы регулирования частоты вращения роторов асинхронных двигателей подразделяют на:

регулирование частоты вращения магнитного поля n1 60 f1 / p, осуществляемое регулированием первичной частоты f1 или изменением числа пар полюсов обмотки статора p;

регулирование скольжения s двигателя, при n1 const, поскольку частота вращения ротора асинхронного двигателя n n1(1 s).

60

В первом случае КПД двигателя остается высоким, а во втором случае КПД снижается тем больше, чем больше скольжение, так как при этом растут электрические потери в обмотках статора и ротора.

На практике наибольшее распространение получили многоскоростные и особенно двухскоростные асинхронные двигатели с короткозамкнутыми роторами, так как в этих двигателях наиболее просто реализуется ступенчатое регулирование частоты вращения.

Изменение числа пар полюсов может быть достигнуто двумя способами:

в пазы сердечника статора укладываются несколько обмоток, каждая из которых имеет требуемое число полюсов;

в пазы сердечника статора укладывается одна обмотка, допускающая её переключение на разное число полюсов.

Во втором случае обмотка называется полюсопереключаемой, и с

практической точки зрения выполнение двигателей с такими обмотками является наиболее целесообразным.

Обычно двухскоростные двигатели выполняются с полюсопереключаемой обмоткой с отношением чисел полюсов 2:1. Каждая фаза такой обмотки состоит из двух частей с одинаковым количеством катушечных групп в каждой части. Когда в обеих частях фаз обмотки текут токи одинакового направления, обмотка создает магнитное поле с большим числом полюсов, а при изменении направления тока в одной части обмотки на обратное направление число полюсов уменьшается вдвое. Переключение производится во всех фазах одновременно, и переключаемые части могут соединяться последовательно, либо параллельно, при этом для сохранения направления вращения необходимо сменить чередование двух фаз обмотки.

С помощью полюсопереключаемых обмоток можно ступенчато регулировать частоту вращения асинхронных двигателей. Регулирование частоты вращения осуществляется либо с постоянным моментом (M2 const), в случае схемы переключения обмотки , либо с по-

стоянной мощностью (P2 const) при схеме .

На рис.3.2.1а показана электрическая схема трехфазной обмотки соединенной в треугольник. Фаза обмотки состоит из двух катушек (рис. 3.2.1б). Нетрудно видеть, что при подключении источника тока к выводам обмотки Н и К, система активных сторон 1,2,3,4 катушек фазы образует магнитный поток с числом полюсов 2р=4 (рис.3.2.1в).

Если от середин фаз обмотки выполнить отводы (точки а; рис. 3.2.1б) и произвести соединение фаз и их питание по схеме (рис.

61

3.2.2а), то получим число полюсов 2р=2. В этом нетрудно убедиться, проанализировав картину поля фазы обмотки по рис. 3.2.2в.

Исследованию подвергается двухскоростной двигатель со схемой соединения обмотки статора (рис.3.2.3). На передней панели лабораторной установки расположен переключатель « - », управляющий контактором КМ2, с помощью которого производится переключение обмотки статора испытуемого двигателя со схемы двойная звезда на схему треугольник. Напряжение с частотой 50 Гц подводится к двигателю от сети переменного тока с помощью пускателя КМ1. Засветившаяся зелёная лампочка над кнопкой «Пуск» сигнализирует о подаче напряжения на двигатель.

При проведении опытов короткого замыкания ротор двигателя должен быть заторможен. Это осуществляется тормозным устройством, управляемым кнопкой «КЗ», расположенной на панели. Тормозное устройство представляет шлифованный шкив на выходном конце вала двигателя, охватываемый тормозными колодками, которые прижимаются к нему при торможении с помощью тягового электромагнита.

3.2.4. ОПЫТЫ ХОЛОСТОГО ХОДА

Схемы соединения фазных обмоток статора для проведения опытов представлены на рис. 3.2.1 и 3.2.2. Опыты проводят при номинальном напряжении на входных зажимах обмотки статора. Показания приборов по верхним шкалам и результаты вычислений записывают в табл. 3.2.1.

Таблица 3.4.1

Результаты опытов холостого хода

где P0 - фазная мощность, двигателем при холостом ходе, Вт; U1- фазное напряжение, В; I0 - фазный ток, А.

62