Рис. 14.2. Характеристики х.х. трехфазного асинхронного
двигателя (3,0 кВт, 220/380 В, 1430 об/мин)
коэффициент трансформации напряжений между обмотками статора и ротора. Этот коэффициент с достаточной точностью может быть определен по отношению средних арифметических линейных (междуфазовых) напряжений статора к аналогичным напряжениям ротора.
Схема соединений асинхронного двигателя при опыте к.з. остается, как и в опыте х.х. (см. рис. 14.1). Но при этом измерительные приборы должны быть выбраны в соответствии с пределами измерения тока, напряжения и мощности. Ротор двигателя следует жестко закрепить, предварительно установив его в положение, соответствующее среднему току к.з. С этой целью к двигателю подводят небольшое напряжение (UK = 0,1Uном) и, медленно поворачивая ротор, следят за показанием амперметра, стрелка которого будет колебаться в зависимости от положения ротора двигателя. Объясняется это взаимным смещением зубцовых зон ротора и статора, вызывающего колебания индуктивных сопротивлений обмоток двигателя.
Предельное значение тока статора при опыте к.з. устанавливают исходя из допустимой токовой нагрузки питающей сети и возможности провести опыт в минимальный срок, чтобы не вызвать опасного перегрева двигателя. Для двигателей мощностью до 1 кВт возможно проведение опыта начиная с номинального напряжения UK = 0,1Uном .В этом случае предельный ток Iк = (1,5 ÷ 2,5)х I1ном. Для двигателей большей мощности сила предельного тока Iк = (2,5 ÷ 5)х I1ном. При выполнении опыта к.з. в учебных целях можно ограничиться предельным током Iк = (1,5 ÷ 2,5)х I1ном. При выполнении опыта к.з. желательно соединение обмотки статора звездой.
Определив диапазон изменения тока статора при опыте к.з., опыт начинают с предельного значения этого тока, установив на индукционном регуляторе соответствующее напряжение к.з. UK. Затем постепенно снижают это напряжение до значения, при котором ток Iк достигнет нижнего предела установленного диапазона его значений. При этом снимают показания приборов для 5—7 точек, одна из которых должна соответствовать номинальному току статора (IК = I1ном). Продолжительность опыта должна быть минимально возможной. С этой целью измеряют лишь одно линейное напряжение (например, UкАВ), так как некоторая несимметрия линейных напряжений при опыте к.з. не имеет значения. Линейные токи измеряют хотя бы в двух линейных проводах (например, IкА и IкВ). За расчетное значение тока к.з. принимают среднее арифметическое этих двух значений. После снятия последних показаний приборов двигатель следует отключить и сразу же произвести замер активного сопротивления фазы обмотки статора r/1 ,чтобы определить температуру обмотки. Линейные напряжения и токи пересчитывают на фазные Uк и Iк по формулам, аналогичным (14.3) и (14.4).
Ваттметр W измеряет активную мощность к.з. Pк По полученным значениям напряжений UK, токов Iк и мощностей Рк вычисляют следующие параметры:
коэффициент мощности при к.з.
cos φк = Pк (m1 Uк Iк); (14.9)
полное сопротивление к.з. (Ом)
zк = Uк / Iк; (14.10)
активные и индуктивные составляющие этого сопротивления (Ом)
rк = rк соs φк; (14.11)
xк = 
(14.12)
Измеренные и вычисленные величины заносят в таблицу, а затем строят характеристики к.з.: Iк; Рк и cos φк = f(Uк) (рис. 14.3).
При опыте к.з. обмотки двигателя быстро нагреваются до рабочей температуры, так как при неподвижном роторе двигатель не вентилируется. Температуру (°С) обмотки Θ1, обычно определяют по сопротивлению фазы r/2 , измеренному непосредственно после
Рис. 14.3. Характеристики к.з. трехфазного асинхронного
двигателя (3,0 кВт, 220/380 В, 1430 об/мин)
проведения опыта, по формуле
Θ1 = [(r/1 – r1.20)(255/r1.20) ] + 20, (14.13)
где — r1.20 сопротивление фазы обмотки статора в холодном состоянии (обычно при температуре 20 °С), Ом.
Если же температура обмотки оказалась меньше расчетной рабочей температуры Θ2 для соответствующего класса нагревостойкости изоляции двигателя (см. § 8.4), то активное сопротивление к.з. кк (Ом) пересчитывают на рабочую температуру:
rк = r/к [1 + α(Θ2 – Θ1)] (14.14)
где rк' - активное сопротивление к.з. при температуре Θ1 отличающейся от расчетной рабочей; α = 0,004.
Затем пересчитывают на рабочую температуру полное сопротивление к.з. zk = 
, напряжение к.з.Uк = Iк zk и мощность к.з. Рк = m1 I2к rк.
На характеристиках к.з. (рис. 14.3) отмечают значения величин Рк.ном, Uк.ном, соответствующих току к.з. Iк = I1ном.
Ток и мощность к.з. пересчитывают на номинальное напряжение U1ном:
I/к = Iп ≈ I1ном (U1ном / Uк.ном); (14.15)
Р/к ≈ Рк.ном (U1ном / Uк.ном)2 (14.16)
Следует иметь в виду, что такой пересчет является приближенным, так как при UK = U1ном наступает магнитное насыщение сердечников (особенно зубцовых слоев) статора и ротора; это приводит к уменьшению индуктивного сопротивления хк, что не учитывается формулами (14.15) и (14.16). Кратность пускового тока равна Iп /Iном.
Электромагнитная мощность в режиме к.з., передаваемая на ротор двигателя, равна электрическим потерям в обмотке ротора РЭ2к, поэтому электромагнитный момент при опыте к.з. (Н
м)
Мк ≈ Мп = Pэ2к /ω1 = (Рк.ном - Рэ1к - Рм.к)/ω1,
где Рэ1к = m1 I2к.ном r1 — электрические потери в обмотке статора при опыте к.з.
Магнитные потери при опыте к.з. Рм.к приближенно определяют по характеристикам х.х. (см. рис. 14.2) при напряжении U1 = UK. В режиме х.х. магнитный поток Ф больше, чем в режиме к.з., но если в режиме х.х. магнитные потери происходят только в сердечнике статора (см. § 13.1), то в режиме к.з. (s = 1) магнитные потери происходят еще и в сердечнике ротора, так как f2 = f1.
Начальный пусковой момент получают пересчетом момента Мк на начальный пусковой ток Iп:
Мп ≈ МК (IП/ IК)2.
Затем определяют кратность пускового момента Мп/ Мном.
studfiles.net
Особенности проведения опыта короткого замыкания изложены в п. 1.5 данных методических указаний. Обмотка ротора двигателя замкнута накоротко – пусковые сопротивления в фазах ротора выведены до нуля, ротор двигателя застопорен. Перед началом опыта напряжение, подводимое к обмотке статора, должно быть снижено до минимально возможного значения, лучше до нуля. В этом следует убедиться, подключив к зажимам питающей сети (рис. 3.1, блок А6) только вольтметр при отключенном двигателе. Изменяют напряжение на двигателе установкой переключателей первичной и вторичной обмоток трехфазных трансформаторов на соответствующие отпайки. Наименьшее напряжение на двигателе достигается при установке переключателей первичных обмоток на отпайки 245 В, а вторичных переключателей – 133 В. Линейный реактор А14 должен быть обязательно включен в схему. Он служит для ограничения токов в цепях и более глубокого снижения напряжения на зажимах двигателя в режиме короткого замыкания.
Величины индуктивного сопротивления хК и тока IК двигателя в режиме короткого замыкания зависят от взаимного расположения зубцов ротора и статора. Поэтому следует подать на обмотку статора небольшое напряжение, при котором ротор еще не может развернуться, но возможен отсчет тока в обмотке статора по включенному амперметру. Медленно поворачивая ротор руками или специальным приспособлением для двигателей большой мощности, находят положение, соответствующее среднему значению тока в обмотке статора. В этом положении ротор закрепляется стопорящим устройством. В двигателе, используемом в лаборатории, положение ротора очень мало влияет на параметры двигателя. Поэтому специальная установка ротора относительно статора необязательна.
При проведении опыта короткого замыкания напряжение сети после подключения застопоренного двигателя быстро повышают до такого значения, при котором ток двигателя для данной схемы соединения обмоток превышает номинальное значение на 10 – 15 %, и записывают показания приборов. У данного двигателя IН = 0,35 А. Затем подводимое напряжение постепенно уменьшают, делая при этом 5 – 6 замеров напряжения, тока и мощности. Напряжение следует уменьшить до минимально возможного значения. Данные опыта заносят в табл. 3.2.
В таблице приняты обозначения: UКЛ – линейное напряжение сети, В; IКЛ – линейный ток сети, А; PWК – активная мощность одной фазы, Вт; QWК – реактивная мощность одной фазы, вар. Остальные величины пояснены в ходе расчета.
| Характеристики короткого замыкания | ||||||||||
| Из опыта | Из расчета | |||||||||
| UКЛ, | IКЛ, | PWК, | QWК, | UКФ, | РК, | zК, | rК, | хК, | cosφК | |
| B | A | Вт | вар | B | Вт | Ом | Ом | Ом | ||
| 36 | 0.32 | 6 | 4 | 20.81 | 18 | 65.03 | 58.59 | 28.21 | 0.90 | |
| 34 | 0.29 | 4.2 | 0 | 19.65 | 12.6 | 67.77 | 49.94 | 45.81 | 0.74 | |
| 30 | 0.26 | 4 | 0 | 17.34 | 12 | 66.70 | 59.17 | 30.78 | 0.89 | |
| 21 | 0.17 | 1.8 | 1 | 12.14 | 5.4 | 71.40 | 62.28 | 34.92 | 0.87 | |
Обработка результатов испытаний. Линейное напряжение сети UК определится по показанию вольтметра. Фазное напряжение двигателя UКФ = UКЛ/√3. Фазный ток короткого замыкания IК, равный линейному току, потребляемому двигателем, определится по показанию амперметра.
Мощность активная, потребляемая двигателем из сети, равна утроенному показанию ваттметра, РК = 3РWК. Показания ваттметра РWК умножаются на 3, так как прибор в силовую цепь включается как однофазный. Аналогично определяется и потребляемая двигателем реактивная мощность, QК = 3QWК.
По данным опыта короткого замыкания определяют сопротивления короткого замыкания и коэффициент мощности:
; 
;
;
.
Эти величины необходимо рассчитать также при номинальном значении тока двигателя IК = IН и соответствующих этому току PК и UК. Требуемые для расчета значения величин определяют из построенных по результатам опыта графиков. На шкальных диаграммах по результатам опыта и проведенного расчета строят зависимости IК; PК; cos
; rк; xк = f (UК) согласно требованиям к выполнению технического отчета [2, 3] (рис. А.2). Вид основных характеристик режима короткого замыкания представлен на рис. 1.2.
По результатам опыта короткого замыкания можно рассчитать начальный пусковой ток двигателя IП при прямом пуске от сети и кратность пускового тока kп:
IП = IН UН/UК ; kп = IП/IН.
Здесь IН и UН – соответственно номинальный ток и номинальное напряжение двигателя; UК – напряжение короткого замыкания двигателя, которое соответствует номинальному току IН двигателя при проведении опыта короткого замыкания. Величина кратности пускового тока асинхронных двигателей согласно требованиям стандартов должна находиться в диапазоне 4,0 – 7,5.
По известным сопротивлениям короткого замыкания двигателя, соответствующим номинальному току, можно определить активное сопротивление ротора, приведенное к обмотке статора, R2 = rк – r1, где r1 – сопротивление фазы обмотки статора двигателя, измеренное омметром. Далее можно рассчитать начальный пусковой момент асинхронного двигателя МП, используя значения номинального напряжения при прямом пуске или их соответствующие значения при других видах пуска.
.
Здесь m – число фаз, обычно равное 3; p – число пар полюсов двигателя; f – частота напряжения сети, Гц.
Если измерить омметром сопротивление фазы обмотки ротора r2, то можно рассчитать величину добавочного активного сопротивления r2д, которое необходимо включить в цепь ротора двигателя, чтобы приведенное сопротивление R2П обеспечивало максимальный начальный пусковой момент:
. r2п = r2 R2П/ R2. r2д = r2п – r2.
В приведенных формулах большие буквы обозначают для сопротивлений теоретические величины с учетом их приведения к Г-образной схеме замещения. Маленькими буквами обозначены сопротивления, величины которых можно измерить или рассчитать по опытным данным. Полученные значения пусковых сопротивлений приблизительны, так как при их расчете не учитываются некоторые факторы.
Характеристики при коротком замыкании
studfiles.net
Рис. 14.2. Характеристики х.х. трехфазного асинхронного
двигателя (3,0 кВт, 220/380 В, 1430 об/мин)
коэффициент трансформации напряжений между обмотками статора и ротора. Этот коэффициент с достаточной точностью может быть определен по отношению средних арифметических линейных (междуфазовых) напряжений статора к аналогичным напряжениям ротора.
Схема соединений асинхронного двигателя при опыте к.з. остается, как и в опыте х.х. (см. рис. 14.1). Но при этом измерительные приборы должны быть выбраны в соответствии с пределами измерения тока, напряжения и мощности. Ротор двигателя следует жестко закрепить, предварительно установив его в положение, соответствующее среднему току к.з. С этой целью к двигателю подводят небольшое напряжение (UK = 0,1Uном) и, медленно поворачивая ротор, следят за показанием амперметра, стрелка которого будет колебаться в зависимости от положения ротора двигателя. Объясняется это взаимным смещением зубцовых зон ротора и статора, вызывающего колебания индуктивных сопротивлений обмоток двигателя.
Предельное значение тока статора при опыте к.з. устанавливают исходя из допустимой токовой нагрузки питающей сети и возможности провести опыт в минимальный срок, чтобы не вызвать опасного перегрева двигателя. Для двигателей мощностью до 1 кВт возможно проведение опыта начиная с номинального напряжения UK = 0,1Uном .В этом случае предельный ток Iк = (1,5 ÷ 2,5)х I1ном. Для двигателей большей мощности сила предельного тока Iк = (2,5 ÷ 5)х I1ном. При выполнении опыта к.з. в учебных целях можно ограничиться предельным током Iк = (1,5 ÷ 2,5)х I1ном. При выполнении опыта к.з. желательно соединение обмотки статора звездой.
Определив диапазон изменения тока статора при опыте к.з., опыт начинают с предельного значения этого тока, установив на индукционном регуляторе соответствующее напряжение к.з. UK. Затем постепенно снижают это напряжение до значения, при котором ток Iк достигнет нижнего предела установленного диапазона его значений. При этом снимают показания приборов для 5—7 точек, одна из которых должна соответствовать номинальному току статора (IК = I1ном). Продолжительность опыта должна быть минимально возможной. С этой целью измеряют лишь одно линейное напряжение (например, UкАВ), так как некоторая несимметрия линейных напряжений при опыте к.з. не имеет значения. Линейные токи измеряют хотя бы в двух линейных проводах (например, IкА и IкВ). За расчетное значение тока к.з. принимают среднее арифметическое этих двух значений. После снятия последних показаний приборов двигатель следует отключить и сразу же произвести замер активного сопротивления фазы обмотки статора r/1 ,чтобы определить температуру обмотки. Линейные напряжения и токи пересчитывают на фазные Uк и Iк по формулам, аналогичным (14.3) и (14.4).
Ваттметр W измеряет активную мощность к.з. Pк По полученным значениям напряжений UK, токов Iк и мощностей Рк вычисляют следующие параметры:
коэффициент мощности при к.з.
cos φк = Pк (m1 Uк Iк); (14.9)
полное сопротивление к.з. (Ом)
zк = Uк / Iк; (14.10)
активные и индуктивные составляющие этого сопротивления (Ом)
rк = rк соs φк; (14.11)
xк = 
(14.12)
Измеренные и вычисленные величины заносят в таблицу, а затем строят характеристики к.з.: Iк; Рк и cos φк = f(Uк) (рис. 14.3).
При опыте к.з. обмотки двигателя быстро нагреваются до рабочей температуры, так как при неподвижном роторе двигатель не вентилируется. Температуру (°С) обмотки Θ1, обычно определяют по сопротивлению фазы r/2 , измеренному непосредственно после
Рис. 14.3. Характеристики к.з. трехфазного асинхронного
двигателя (3,0 кВт, 220/380 В, 1430 об/мин)
проведения опыта, по формуле
Θ1 = [(r/1 – r1.20)(255/r1.20) ] + 20, (14.13)
где — r1.20 сопротивление фазы обмотки статора в холодном состоянии (обычно при температуре 20 °С), Ом.
Если же температура обмотки оказалась меньше расчетной рабочей температуры Θ2 для соответствующего класса нагревостойкости изоляции двигателя (см. § 8.4), то активное сопротивление к.з. кк (Ом) пересчитывают на рабочую температуру:
rк = r/к [1 + α(Θ2 – Θ1)] (14.14)
где rк' - активное сопротивление к.з. при температуре Θ1 отличающейся от расчетной рабочей; α = 0,004.
Затем пересчитывают на рабочую температуру полное сопротивление к.з. zk = 
, напряжение к.з.Uк = Iк zk и мощность к.з. Рк = m1 I2к rк.
На характеристиках к.з. (рис. 14.3) отмечают значения величин Рк.ном, Uк.ном, соответствующих току к.з. Iк = I1ном.
Ток и мощность к.з. пересчитывают на номинальное напряжение U1ном:
I/к = Iп ≈ I1ном (U1ном / Uк.ном); (14.15)
Р/к ≈ Рк.ном (U1ном / Uк.ном)2 (14.16)
Следует иметь в виду, что такой пересчет является приближенным, так как при UK = U1ном наступает магнитное насыщение сердечников (особенно зубцовых слоев) статора и ротора; это приводит к уменьшению индуктивного сопротивления хк, что не учитывается формулами (14.15) и (14.16). Кратность пускового тока равна Iп /Iном.
Электромагнитная мощность в режиме к.з., передаваемая на ротор двигателя, равна электрическим потерям в обмотке ротора РЭ2к, поэтому электромагнитный момент при опыте к.з. (Н
м)
Мк ≈ Мп = Pэ2к /ω1 = (Рк.ном - Рэ1к - Рм.к)/ω1,
где Рэ1к = m1 I2к.ном r1 — электрические потери в обмотке статора при опыте к.з.
Магнитные потери при опыте к.з. Рм.к приближенно определяют по характеристикам х.х. (см. рис. 14.2) при напряжении U1 = UK. В режиме х.х. магнитный поток Ф больше, чем в режиме к.з., но если в режиме х.х. магнитные потери происходят только в сердечнике статора (см. § 13.1), то в режиме к.з. (s = 1) магнитные потери происходят еще и в сердечнике ротора, так как f2 = f1.
Начальный пусковой момент получают пересчетом момента Мк на начальный пусковой ток Iп:
Мп ≈ МК (IП/ IК)2.
Затем определяют кратность пускового момента Мп/ Мном.
studfiles.net
Рис. 14.2. Характеристики х.х. трехфазного асинхронного
двигателя (3,0 кВт, 220/380 В, 1430 об/мин)
коэффициент трансформации напряжений между обмотками статора и ротора. Этот коэффициент с достаточной точностью может быть определен по отношению средних арифметических линейных (междуфазовых) напряжений статора к аналогичным напряжениям ротора.
Схема соединений асинхронного двигателя при опыте к.з. остается, как и в опыте х.х. (см. рис. 14.1). Но при этом измерительные приборы должны быть выбраны в соответствии с пределами измерения тока, напряжения и мощности. Ротор двигателя следует жестко закрепить, предварительно установив его в положение, соответствующее среднему току к.з. С этой целью к двигателю подводят небольшое напряжение (UK = 0,1Uном) и, медленно поворачивая ротор, следят за показанием амперметра, стрелка которого будет колебаться в зависимости от положения ротора двигателя. Объясняется это взаимным смещением зубцовых зон ротора и статора, вызывающего колебания индуктивных сопротивлений обмоток двигателя.
Предельное значение тока статора при опыте к.з. устанавливают исходя из допустимой токовой нагрузки питающей сети и возможности провести опыт в минимальный срок, чтобы не вызвать опасного перегрева двигателя. Для двигателей мощностью до 1 кВт возможно проведение опыта начиная с номинального напряжения UK = 0,1Uном .В этом случае предельный ток Iк = (1,5 ÷ 2,5)х I1ном. Для двигателей большей мощности сила предельного тока Iк = (2,5 ÷ 5)х I1ном. При выполнении опыта к.з. в учебных целях можно ограничиться предельным током Iк = (1,5 ÷ 2,5)х I1ном. При выполнении опыта к.з. желательно соединение обмотки статора звездой.
Определив диапазон изменения тока статора при опыте к.з., опыт начинают с предельного значения этого тока, установив на индукционном регуляторе соответствующее напряжение к.з. UK. Затем постепенно снижают это напряжение до значения, при котором ток Iк достигнет нижнего предела установленного диапазона его значений. При этом снимают показания приборов для 5—7 точек, одна из которых должна соответствовать номинальному току статора (IК = I1ном). Продолжительность опыта должна быть минимально возможной. С этой целью измеряют лишь одно линейное напряжение (например, UкАВ), так как некоторая несимметрия линейных напряжений при опыте к.з. не имеет значения. Линейные токи измеряют хотя бы в двух линейных проводах (например, IкА и IкВ). За расчетное значение тока к.з. принимают среднее арифметическое этих двух значений. После снятия последних показаний приборов двигатель следует отключить и сразу же произвести замер активного сопротивления фазы обмотки статора r/1 ,чтобы определить температуру обмотки. Линейные напряжения и токи пересчитывают на фазные Uк и Iк по формулам, аналогичным (14.3) и (14.4).
Ваттметр W измеряет активную мощность к.з. Pк По полученным значениям напряжений UK, токов Iк и мощностей Рк вычисляют следующие параметры:
коэффициент мощности при к.з.
cos φк = Pк (m1 Uк Iк); (14.9)
полное сопротивление к.з. (Ом)
zк = Uк / Iк; (14.10)
активные и индуктивные составляющие этого сопротивления (Ом)
rк = rк соs φк; (14.11)
xк = 
(14.12)
Измеренные и вычисленные величины заносят в таблицу, а затем строят характеристики к.з.: Iк; Рк и cos φк = f(Uк) (рис. 14.3).
При опыте к.з. обмотки двигателя быстро нагреваются до рабочей температуры, так как при неподвижном роторе двигатель не вентилируется. Температуру (°С) обмотки Θ1, обычно определяют по сопротивлению фазы r/2 , измеренному непосредственно после
Рис. 14.3. Характеристики к.з. трехфазного асинхронного
двигателя (3,0 кВт, 220/380 В, 1430 об/мин)
проведения опыта, по формуле
Θ1 = [(r/1 – r1.20)(255/r1.20) ] + 20, (14.13)
где — r1.20 сопротивление фазы обмотки статора в холодном состоянии (обычно при температуре 20 °С), Ом.
Если же температура обмотки оказалась меньше расчетной рабочей температуры Θ2 для соответствующего класса нагревостойкости изоляции двигателя (см. § 8.4), то активное сопротивление к.з. кк (Ом) пересчитывают на рабочую температуру:
rк = r/к [1 + α(Θ2 – Θ1)] (14.14)
где rк' - активное сопротивление к.з. при температуре Θ1 отличающейся от расчетной рабочей; α = 0,004.
Затем пересчитывают на рабочую температуру полное сопротивление к.з. zk = 
, напряжение к.з.Uк = Iк zk и мощность к.з. Рк = m1 I2к rк.
На характеристиках к.з. (рис. 14.3) отмечают значения величин Рк.ном, Uк.ном, соответствующих току к.з. Iк = I1ном.
Ток и мощность к.з. пересчитывают на номинальное напряжение U1ном:
I/к = Iп ≈ I1ном (U1ном / Uк.ном); (14.15)
Р/к ≈ Рк.ном (U1ном / Uк.ном)2 (14.16)
Следует иметь в виду, что такой пересчет является приближенным, так как при UK = U1ном наступает магнитное насыщение сердечников (особенно зубцовых слоев) статора и ротора; это приводит к уменьшению индуктивного сопротивления хк, что не учитывается формулами (14.15) и (14.16). Кратность пускового тока равна Iп /Iном.
Электромагнитная мощность в режиме к.з., передаваемая на ротор двигателя, равна электрическим потерям в обмотке ротора РЭ2к, поэтому электромагнитный момент при опыте к.з. (Н
м)
Мк ≈ Мп = Pэ2к /ω1 = (Рк.ном - Рэ1к - Рм.к)/ω1,
где Рэ1к = m1 I2к.ном r1 — электрические потери в обмотке статора при опыте к.з.
Магнитные потери при опыте к.з. Рм.к приближенно определяют по характеристикам х.х. (см. рис. 14.2) при напряжении U1 = UK. В режиме х.х. магнитный поток Ф больше, чем в режиме к.з., но если в режиме х.х. магнитные потери происходят только в сердечнике статора (см. § 13.1), то в режиме к.з. (s = 1) магнитные потери происходят еще и в сердечнике ротора, так как f2 = f1.
Начальный пусковой момент получают пересчетом момента Мк на начальный пусковой ток Iп:
Мп ≈ МК (IП/ IК)2.
Затем определяют кратность пускового момента Мп/ Мном.
studfiles.net
Измерение омического сопротивления обмоток производится методом падения напряжения на сопротивлении (метод амперметра и вольтметра), реже используются методы одиночного или двойного моста [1]. В качестве источника питания целесообразно использовать аккумуляторную батарею, дающую напряжение без пульсаций и таких величин, которые позволяют использовать измерительные приборы высокой точности.
Измерение сопротивлений асинхронной машины согласно ГОСТ 183-74 необходимо провести на практически холодной машине. Температура любой части машины не должна отличаться от температуры окружающей среды более чем на ±3°С. Если непосредственное измерение температуры обмоток невозможно, то до измерения сопротивления обмоток машина должна находиться определенное время в нерабочем состоянии. Для двигателей мощностью от 0,6 до 10 кВт это время составляет не менее 5 ч, для двигателей мощностью от 10 до 1000 кВт – не менее 8 ч.
Все измерения сопротивлений обмоток статора производятся при неподвижном роторе. Для правильного измерения сопротивления фаз обмотки статора необходимо знать схему соединения фаз обмотки и количество выводных концов. Существует несколько типичных случаев.
1. Обмотка статора имеет 6 выводных концов и предназначена для соединения фазных обмоток как в треугольник, так и в звезду. В этом случае легко измерить сопротивление каждой фазы и определить среднее значение сопротивления фазы обмотки.
2. Обмотка статора соединена в звезду или в треугольник наглухо, нейтраль (нулевой провод) на щиток не выводится. При этом на щитке двигателя имеется только 3 вывода, и непосредственно измерить сопротивление каждой фазы в отдельности не представляется возможным.
Если обмотка трехфазного двигателя соединена звездой, то измеряют сопротивления rАВ, rВС, rСА на линейных зажимах А-В, В-С и С-А. В этом случае
rАВ = rА + rВ ; rВС = rВ + rС ; rСА = rС + rА.
Здесь rA, rB, rC – сопротивления фазных обмоток. Тогда сопротивления фаз рассчитываются соответственно по формулам
; 
; 
.
Обычно rAB = rBC = rCA. В этом случае берут их среднее арифметическое значение:
; rA = rB = rC= 0,5 rcp.
Если обмотки соединены в треугольник, то аналогично предыдущему случаю производят три измерения сопротивлений на линейных зажимах А-В, В-С и С-А, определяют среднее арифметическое значение результатов измерений rcp , а затем рассчитывают сопротивление фазы:
.
3. В асинхронных двигателях с фазным ротором обмотка ротора присоединена внутри машины к контактным кольцам и имеет обычно соединение фаз в звезду. При этом на щиток двигателя выводятся три конца от щеток, наложенных на кольца. Измерительную схему присоединяют к выводным концам, а вольтметр при помощи щупов включают непосредственно на контактные кольца, чтобы исключить переходное сопротивление контактов щеток. В дальнейшем опыт ведется так же, как для обмотки статора при глухой звезде. Возможно и включение обмотки ротора по схеме треугольника.
В общем случае сопротивление обмоток асинхронных двигателей приводится к рабочей температуре (изоляции класса В соответствует температура 75°С, класса F – 115°С) по формуле
.
Здесь θp, rp – температура и соответствующее ей сопротивление обмотки в рабочем состоянии; θx и rx – температура и соответствующее ей сопротивление в холодном состоянии; α = 1/(235 + θХ) – температурный коэффициент меди.
При измерении сопротивления фаз обмоток фиксируют температуру θХ окружающей среды и относительно нее приводят сопротивление фазы к рабочей температуре машины.
Опыт холостого хода
Режимом холостого хода называется такой режим, когда ротор асинхронного двигателя вращается при отсутствии механической нагрузки на валу. В этом случае скорость ротора близка к синхронной скорости, но не равна ей, а ток ротора близок к нулю. Характеристики холостого хода представляют собой зависимости тока I0, потребляемой мощности P0 и коэффициента мощности cos φ0 от подводимого напряжения U10 при холостом ходе двигателя:
I0; P0; cos φ0 = f(U10).
После пуска двигателя в ход нужно, согласно рекомендациям ГОСТ 7217-87 «Машины электрические вращающиеся. Двигатели асинхронные. Методы испытаний», дать возможность проработать двигателю без нагрузки в течение 15 – 30 мин (при номинальной мощности двигателя до 10 кВт) до проведения опыта холостого хода. При снятии характеристик холостого хода подводимое к двигателю напряжение изменяется от U10 = (1,1 – 1,3)U1Н до U10 = (0,2 – 0,4)U1Н так, чтобы получить примерно 6 – 8 точек. У некоторых типов двигателей (обычно с короткозамкнутым ротором) при снижении напряжения заметно уменьшается частота вращения ротора и наблюдается рост потребляемого из сети тока. В этом случае при проведении опыта холостого хода снижение напряжения на зажимах двигателя прекращают. Это предельные точки режима холостого хода.
Принципиальный вид кривых характеристик холостого хода представлен на рис. 1.1.
Мощность Р0 при холостом ходе с увеличением напряжения изменяется по квадратичной зависимости, так как это связано с изменением потерь в стали, которые пропорциональны квадрату напряжения. Остальные потери практически неизменны в области постоянной частоты вращения вала (потери механические и добавочные) или достаточно малы из-за малого тока холостого хода (электрические потери в обмотке статора рэл = m I02 r1). Изменение тока холостого хода I0 и коэффициента мощности cos j0 определяется, главным образом, реактивной составляющей тока, которая создает магнитное поле в машине и соответствует ее кривой намагничивания.
Опыт короткого замыкания
Режимом короткого замыкания асинхронного двигателя называют режим, при котором ротор заторможен и замкнут на себя. Если на зажимы двигателя подано номинальное напряжение, то потребляемый при этом из сети ток IКН в несколько раз выше номинального тока, IКН = (4 – 7)IН. Поэтому при проведении опыта короткого замыкания на обмотку статора подается пониженное напряжение, чтобы ток не превышал 1,1 IН.
Характеристики короткого замыкания представляют собой зависимость тока IК, потребляемой мощности PК и коэффициента мощности cos jК от подводимого напряжения UК при коротком замыкании двигателя:
IК; PК; cos jК = f (UК).
Величина индуктивного сопротивления короткого замыкания асинхронной машины хК, а также ток короткого замыкания зависят от взаимного положения зубцов статора и ротора. Поэтому при пониженном напряжении, медленно поворачивая ротор, надо отметить по амперметру наибольшее и наименьшее значения тока статора. Затем ротор при помощи механического устройства следует закрепить неподвижно в положении, соответствующем среднему значению тока.
Напряжение повышают до значения, при котором ток короткого замыкания достигает величины IК = 1,1 IН, и записывают показания приборов. Подводимое напряжение затем уменьшают и записывают показания приборов. Получают 5 – 6 замеров при уменьшении тока короткого замыкания до нуля. Снятие характеристик от большего значения тока к меньшему необходимо для поддержания стабильности температурного режима машины. При увеличении тока, по мере достижения его больших значений, температура машины значительно увеличивается по сравнению с началом опыта, так как потери в меди пропорциональны квадрату тока. Принципиальный вид характеристик короткого замыкания представлен на рис. 1.2.
Мощность короткого замыкания РК, определяемая потерями в обмотках машины, практически пропорциональна квадрату напряжения короткого замыкания, так как ток короткого замыкания IК почти пропорционален напряжению. Это объясняется сильным размагничиванием машины токами ротора, малым основным магнитным потоком и слабым насыщением магнитной цепи машины.
infopedia.su
Отчет должен содержать:
1. Наименование и цель работы.
2. Ответы на контрольные вопросы.
3. Принципиальные схемы проведения опытов, таблицы экспериментальных данных и необходимые расчеты.
4. Графики: характеристика холостого хода, совмещенные внешние характеристики генераторов независимого и параллельного возбуждения и регулировочную характеристику генератора независимого возбуждения;
5. Выводы по работе.
1. Поясните принцип действия и устройство простейшего генератора.
2. Приведите основные элементы конструкции машин постоянного тока и укажите их назначение.
2. Приведите основные понятия и законы электротехники, которые описывают процессы, протекающие в машинах постоянного тока.
3. Выведите формулу для расчета ЭДС якоря машины постоянного тока.
4. Поясните принцип построения и приведите основные формулы расчета простых обмоток якоря машин постоянного тока. Какие типы обмоток вы знаете? Для чего применяются сложные обмотки?
5. Как классифицируются генераторы по способу возбуждения?
6. Приведите принципиальные схемы и общий вид характеристик генераторов независимого и параллельного возбуждения.
7. При каких условиях происходит самовозбуждение ГПТ параллельного возбуждения?
8. Почему внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения более мягкая, т.е. напряжение на зажимах генератора значительно уменьшается с нагрузкой по сравнению с генератором независимого возбуждения?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
Цель работы: ознакомиться со способами пуска двигателя параллельного возбуждения, исследовать рабочие и регулировочные свойства двигателя путем снятия соответствующих характеристик
Изучите схему для экспериментального исследования электродвигателя постоянного тока (ДПТ), состав блоков стенда, используемых в работе с ДПТ, используемую измерительную и регистрирующую аппаратуру, а также принципы нагружения ДПТ.
Лабораторная работа выполняется на универсальном лабораторном стенде, в котором используются модули, указанные на схеме (рис. 1). Для выполнения работы необходимо выполнить соединения перемычками между модулями. Устанавливаемые перемычки выделены на схеме жирными линиями.
Исследуемый ДПТ входит в состав силового агрегата, включающего в себя исследуемый электродвигатель М2, асинхронный электродвигатель Ml и импульсный датчик МЗ. Обмотка якоря ДПТ питается от модуля автотрансформатора, а обмотка возбуждения от клемм = 220 В модуля питания.
Для изменения тока возбуждения ДПТ используется модуль автотрансформатора. Напряжение модуля автотрансформатора U= регулируемое. Требуемое значение напряжения U= устанавливается ручкой трансформатора Т.
Значения тока якоря Iя, напряжения якоря Uя, можно наблюдать на приборах PV1 и РА1 измерительного модуля. Значение скорости на валу n можно наблюдать на индикаторе силового модуля.
Выходное напряжение автотрансформатора измеряется вольтметром этого модуля.
Датчик импульсов МЗ силового агрегата используется в данной работе для определения частоты вращения ω ДПТ и рассматривается как датчик скорости.
Нагружение и создание тормозных режимов ДПТ обеспечивает асинхронный электродвигатель, работающий в режиме асинхронного генератора. Асинхронный двигатель получает питание от модуля питания через модуль добавочных сопротивлений № 1.
studfiles.net
• Опытное определение параметров и расчет рабочих характеристик асинхронных двигателей
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.
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)
studfiles.net
