44.Векторная диаграмма асинхронного двигателя.

Для
построения векторной диаграммы
асинхронного двигателя необходимо
чтобы параметры цепи ротора были
приведены к цепи статора. Это достигается
заменой числа витков одной фазной
обмотки w2, с числом фаз m2 и обмоточным
коэффициентом kоб2 на w1, m1, kоб1.

Энергетические параметры должны
быть пересчитаны правильно, для того
чтобы сохранить энергетические
соотношения в двигателе.

ЭДС приведенной
вторичной обмотки

Коэффициент
трансформации токов

Отсюда
приведенный ток вторичной обмотки

В
асинхронном двигателе с короткозамкнутым
ротором числа фаз m1 и m2 не равны, потому
что каждый стержень короткозамкнутой
обмотки рассматривается как отдельная
фаза, число витков такой обмотки w2=0.5, а
число фаз равно числу стержней m2=Z2.
Обмоточный коэффициент для такой обмотки
kоб2=1. Исходя из этого ke≠ki, в отличие от
трансформатора.

Активное
и индуктивное сопротивления вторичной
обмотки

Угол
сдвига фаз между E2’ и I2’

Уравнения
токов, напряжений статора и ротора

На
основании этих уравнений выполняется
построение векторной диаграммы
асинхронного двигателя

.

45-46.Опыт
холостого хода асинхронного двигателя.

Характеристики
холостого хода представляют собой
зависимости тока, мощности активной и
реактивной, частоты вращения вала и
коэффициента мощности от величины
подводимого к двигателю напряжения в
режиме холостого хода:

I0;
P0; Q0; n0; cosφ0
= f (U0).

Порядок
проведения опыта холостого хода изложен
в п. 1.5 данных методических указаний.
Приборы, замеряющие ток, мощность и
напряжение в цепях двигателя, выбираются
по номинальному напряжению и величине
тока холостого хода, который у асинхронных
двигателей составляет 25 – 50 % от
номинального тока. У исследуемого
двигателя IН = 0,35 А и UНЛ = 127 В. После пуска
двигателя в ход выводят до нуля пусковые
сопротивления в цепи ротора. При снятии
характеристик в режиме холостого хода
двигателя подводимое напряжение U0
изменяется от повышенного значения,
примерно на 10 – 20 % выше номинального
U0 = 1,2 UН, до величины U0 = 0,4 UН, при которой
еще возможна устойчивая работа двигателя.
Дальнейшее снижение напряжения ведет
к заметному уменьшению частоты вращения
вала и увеличению потребляемого из сети
тока. Для контроля этого эффекта полезно
снять зависимость Q0 и частоты вращения
n0 вала двигателя от величины напряжения
холостого хода. Как только потребляемый
из сети ток начнет расти по мере уменьшения
напряжения, следует прекратить дальнейшее
снижение напряжения и прервать проведение
опыта.

Изменение
напряжения на двигателе производится
переключением отпаек обмоток трехфазных
трансформаторных групп на первичной и
вторичной сторонах. Следует иметь в
виду, что переключение напряжения на
первичной стороне трансформатора в
сторону больших напряжений ведет к
уменьшению напряжения на вторичной
стороне. На вторичной стороне трансформатора
для уменьшения напряжения на двигателе
следует переключатель устанавливать
на меньшие значения. Во всем диапазоне
измерений делают 6 – 7 замеров. При этом
обязательно надо снять точки при
напряжении несколько выше номинального
и ниже половины его номинального
значения. Данные измерений занести в
табл. 3.1.

В
таблице приняты обозначения: U0Л
– линейное напряжение сети, В; I0Л –
линейный ток сети, А; PW0 – активная
мощность одной фазы, Вт; QW0 – реактивная
мощность одной фазы, вар; n0 – частота
вращения вала, об/мин. Остальные величины
пояснены в ходе расчета.

Таблица
3.1. Характеристики холостого хода

Опыт
короткого замыкания асинхронного
двигателя.

а)
Асинхронные двигатели

Опыт
короткого замыкания для асинхроного
двигателя позволяет сделать проверку
паек и соединений по нагреву. Кроме
того, этот опыт позволяет проверить
качество заливки короткозамкнутых
роторов асинхронных двигателей. Если
есть дефектызаливки
(трещины, незалитые пазы), то при
поворачивании ротора ток короткого
замыкания статора будем менять свою
величину.

Для
проведения опыта необходим источник
трехфазного напряжения с регулировкой
в пределах от 0,1 UH до UH, где Us — номинальное
напряжение испытуемого двигателя.

Двигатель
включается на это напряжение через
измерительную схему, позволяющую
измерять токи по фазам, напряжение фаз
и мощность, потребляемую двигателем.

Ротор
двигателя должен быть заторможен. Фазный
ротор должен быть замкнут накоротко.

Регулировкой
напряжения устанавливается ток короткого
замыкания, равный номинальному. При
поворачивании ротора проверяется, как
изменяется статорный ток, и записываются
наибольшая и наименьшая величины его,
напряжение на обмотке двигателя,
мощность, потребляемая двигателем.

После
записи указанных данных следует выключить
переменный ток и измерить сопротивление
обмоток для того, чтобы знать, при какой
температуре обмоток измерена мощность,
потребляемая двигателем. Эти данные
нужны для сравнения полученных результатов
с результатами измерений при предыдущих
ремонтах двигателя.

Неизменность
данных опыта короткого замыкания, а
также данных измерений при холостом
ходе будет свидетельствовать о неизменных
характеристиках двигателя.

Опыт
короткого замыкания следует совместить
с испытанием на перегрузку по току,
которая согласно ГОСТ 183-55 для
бесколлекторных машин переменного тока
(асинхронных, синхронных) производится
при токе 1,5 /н, где /в — номинальный ток
в течение 1 мин для

машин
мощностью до 0,6 кет и 2 мин для машин
мощностью выше 0,6 кет *.

Во
время испытания не должен иметь место
значительный местный нагрев отдельных
паек, соединений, контактов и т. д.

Векторные диаграммы двигателя

 Работающий асинхронный двигатель имеет частоту в цепи ротора, которая в несколько раз меньше частоты в цепи статора.

Поэтому при построении векторных диаграмм э. д. с и ток ротора невозможно изобразить векторами на одной диаграмме с напряжениями и токами статора.

Иногда в случае, если ротор не вращается, его частота равна частоте сети, которая питает статор. В этом случае можно построить векторную диаграмму, которая напоминает диаграмму нагруженного трансформатора. Ее строят для одной фазы двигателя, и в качестве исходного принимается вектор Фв магнитного потока вращающегося магнитного поля. По отношению к этому вектору векторы э. д. с. статора и ротора отстают на ? / 2.

В короткозамкнутом роторе электродвижущая сила создает ток. Вектор тока опережает вектор потока из-за влияния неподвижного ротора гистерезиса и вихревых токов на угол ?, который называется углом магнитного запаздывания. При построении вектора напряжения к вектору прибавляется вектор , который параллелен вектору . Вектор отстает от вектора jx1 на 90°. Вектор замыкает в диаграмме перечисленные векторы. Для построения векторной диаграммы работающего двигателя необходимо различить частоты цепи статора (f) и цепи ротора (f2 = fs).

Обычно строятся две отдельные диаграммы для цепи ротора и цепи статора. В обоих случаях начинают с вектора магнитного потока вращающегося поля. В диаграмме ротора положение вектора Е2 определяется тем, что он отстает от вектора потока Фв на ? / 2.

Для двигателя скольжение принимает значение s = 0,2 – 0,4, поэтому частота в цепи ротора мала, и значит, индуктивное сопротивление s?L2 также имеет небольшое значение. Это определяет то, что угол между и также мал. На диаграмме статора вектор отстает на 90° от вектора магнитного потока. Вектор намагничивающего тока опережает вектор Фв на угол ?. Направление вектора определяем из взаимного положения векторов и . Вектор отстает от на 90° + ?2, т. е. вектор опережает вектор магнитного потока на угол 180°: – 90° – ?2 = 90° – ?2. Вектор отстает от век- тора на 90°, значит, опережает вектор на угол ?2.

Отдельные диаграммы статора и ротора не позволяют анализировать влияние механической нагрузки двигателя на его электрические характеристики. Это достигается путем рассмотрения трансформатора, энергетические соотношения в котором похожи на соотношения асинхронного двигателя. Для этого необходимо привести цепь ротора к частоте статора. Сила тока в роторе выражается соотношением. В результате вращения ротора, кроме передачи энергии в обмотку ротора через взаимную индукцию, наблюдается переход электрической энергии в механическую. В результате приведения данные два преобразования были заменены простой трансформацией при неподвижном роторе. Однако обмотка ротора при этом условии эквивалентного трансформатора замкнута не накоротко, а на сопротивление R, которое соответствует механической нагрузке.

Мощность, которую поглощает эта нагрузка соответствует механической мощности, которую развивает ротор в одной фазе, т. е. работающий асинхронный двигатель можно заменить эквивалентным неподвижным, для которого цепь ротора замкнута на активное сопротивление. При этом общую векторную диаграмму двигателя статора и ротора можно построить в том же порядке, что и для трансформатора или двигателя при заторможенном роторе. Начинается построение с вектора Фв, после чего под углом 90° — э. д. с. ротора, приведенного к условиям трансформатора , как и э. д. с. статора.