Удалить металлический стержень из электромашинного агрегата.

По данным опыта короткого замыкания определить пусковой ток, пусковой момент при s = 1.

Расчетные данные.

Электромагнитный момент при опыте короткого замыкания, Н·м

М_ЭМ.К = , или М_ЭМ.К = ,

где Р_ЭМ.К – электромагнитная мощность при опыте короткого замыкания, Вт

Р_ЭМ.К = Р_1К – DР_ЭЛ.1– DР_СТ,

где Р_1К – трехфазная активная мощность при опыте короткого замыкания, Вт

Р_1К = m₁P_1ФК,

где m₁ – число фаз асинхронного электродвигателя,

DР_ЭЛ.1 – электрические потери в обмотке статора асинхронного двигателя, Вт

DР_ЭЛ.1 = m₁ r₁,

DР_СТ – потери в стали при напряжении U_1К, Вт

DР_СТ ≈ DР_СТ1 ,

где DР_СТ1 – потери в стали при номинальном напряжении, Вт

DР_СТ.1 = Р₁₀ – m₁·I₁₀²·r₁ – DР_МЕХ.АД. – DР_{МЕХ.МПТ}

где r₁ – активное сопротивление фазы статора при температуре окружающей среды (Приложение Б);

DР_МЕХ.АД. – механические потери асинхронного двигателя (Приложение Б);

DР_{МЕХ.МПТ} – механические потери машины постоянного тока (Приложение Б).

Электромагнитный момент при номинальном напряжении, Н·м

М_ЭМ.Н = М_ЭМ.К .

Кратность пускового момента

М_П* = ; М_Н = ,

где Р_2Н и ω_Н – номинальная мощность на валу и угловая номинальная частота вращения (Приложение Б).

Кратность пускового тока

I_П* = .

5.2 Опыт холостого хода асинхронного двигателя

Исследование двигателя в режиме холостого хода проводится для одного значения напряжения, равного номинальному, и позволяет оценить величину тока холостого хода, а также потери в стали при номинальном напряжении.

Ток статора, напряжение статора и мощность двигателя измеряется модулем МИМ.

Опыт проводится в следующей последовательности:

– включить автоматические выключатели QF1 и QF2 соответственно модулей МПС и МП;

– переключатель SA1 МДС1 установить из положения «¥» в положение «0», напряжение принимает значение, равное номинальному, запускается асинхронный двигатель.

Данные опыта занести в таблицу 5.2.

Таблица 5.2

После проведения опыта установить все переключатели модулей в исходное состояние.

Расчетные данные.

Коэффициент мощности сosφ₁₀

сosφ₁₀= ,

где Р₁₀ – активная мощность трех фаз, Вт

Р₁₀ = m₁Р_1Ф,

m₁ – число фаз асинхронного электродвигателя.

Потери в стали сердечника статора при напряжении U_1Ф, Вт

DР_СТ = DР_СТ.1 ,

где DР_СТ.1 – потери в стали сердечника статора при номинальном напряжении, Вт

DР_СТ.1 = Р₁₀ – m₁·I₁₀²·r₁ – DР_МЕХ.АД. – DР_{МЕХ.МПТ},

где r₁ – активное сопротивление фазы статора при температуре окружающей среды (Приложение Б);

DР_МЕХ.АД. – механические потери асинхронного двигателя (Приложение Б);

DР_{МЕХ.МПТ} – механические потери машины постоянного тока (Приложение Б).

Значение тока холостого хода в относительных единицах

I₁₀* = .

5.3 Снятие рабочих характеристик

Рабочие характеристики представляют собой графически изображенные зависимости тока статора, потребляемой из сети активной мощности, частоты вращения, скольжения, электромагнитного момента, КПД и коэффициента мощности от полезной мощности на валу двигателя:

I₁, Р₁, n, s, М_эм, η, сosφ₁ = f(P₂).

Нагрузкой ГПТ служат сопротивления модуля МДС2.

Питание обмотки возбуждения двигателя постоянного тока (ДПТ) осуществляется от регулируемого источника постоянного тока модуля ЛАТР.

Якорная цепь машины постоянного тока подключается на сопротивление.

Для измерения тока, частоты выходного напряжения статора, мощности двигателя используется модуль МИМ.

Для измерения тока якоря I_Я, напряжения якоря U_Я и частоты вращения n используется компьютер. Для этого выходы ДТ, ДН и ПЧН модуля СМ подключаются к входам А1, А2 и А3 соответственно модуля МВВ.

.Значение частоты вращения n агрегата также можно наблюдать на индикаторе СМ.

Опыт проводится в следующей последовательности:

– включить автоматы QF1 и QF2 модулей МПС и МП – переключатель SA1 МДС1 установить из положения «¥» в положение «0», напряжение принимает значение, равное номинальному, запускается асинхронный двигатель;

– переключатель SA1 модуля ЛАТР перевести в верхнее положение;

– ручкой автотрансформатора установить номинальное напряжение обмотки возбуждения U_ОВ = U_Н = 200В, произвести первое измерение;

– переключателем SA1 МДС2 уменьшать сопротивление, пока ток якоря ГПТ не достигнет номинального значения I_НАГР = I_Я ≈ I_ЯН. (I_ЯН. = 1,3А). Выше этого значения двигатель не нагружать! (SA1 в «0» не выводить!).

Опытные данные как со стороны асинхронного двигателя, так и со стороны генератора, занести в таблицы 5.3 и 5.4.

Таблица 5.3

Таблица 5.4

После проведения опыта установить все переключатели модулей в исходное состояние.

Расчетные данные со стороны асинхронного двигателя определяются следующим образом:

Электрические потери в обмотке статора асинхронного двигателя:

DР_ЭЛ.1 = m₁ r₁,

где r₁ – активное сопротивление фазы статора (Приложение Б).

Потери в стали при напряжении U_1ф,

DР_СТ = DР_СТ1 ,

где DР_СТ.1 – потери в стали сердечника статора при номинальном напряжении, Вт

DР_СТ.1 = Р₁₀ – m₁·I₁₀²·r₁ – DР_МЕХ.АД. – DР_{МЕХ.МПТ,}

где r₁ – активное сопротивление фазы статора при температуре окружающей среды (Приложение Б);

DР_МЕХ.АД. – механические потери асинхронного двигателя (Приложение Б);

DР_{МЕХ.ДПТ} – механические потери машины постоянного тока (Приложение Б).

Электромагнитная мощность, Вт

Р_эм = Р₁ – DР_ЭЛ.1– DР_СТ.

Скольжение

s = или ,

где ω₁ – синхронная угловая частота вращения, рад/с;

n₁ – синхронная частота вращения, об/мин;

w – текущая угловая частота вращения, рад/с;

n – текущее значение частоты вращения, об/мин.

Электрические потери в обмотке ротора, Вт

DР_ЭЛ.2 = Р_ЭМ·s.

Суммарные потери в двигателе, Вт

∑DР = DР_ЭЛ.1+ DР_СТ+ DР_ЭЛ.2+ DР_МЕХ.АД.

Электромагнитный момент асинхронного двигателя, Н·м

М_ЭМ = .

Полезный момент на валу двигателя, Н·м

М₂ = М_ЭМ – М₀,

,

где М₀ – момент холостого хода АД, Н·м;

Р_1Ф – мощность холостого хода (берется из опыта холостого хода);

n – частота вращения на холостом ходу (берется из опыта холостого хода).

Полезная мощность на валу двигателя, Вт

Р₂ = Р₁ – ∑DР.

Коэффициент полезного действия, %

η = 100%.

Коэффициент мощности (расчетный)

сosφ₁ = .

Расчетные данные со стороны машины постоянного тока:

Электромагнитный момент ГПТ, Н·м

М_ЭМ.ГПТ = С_МI_Я,

где С_М – принимается из тарировочной кривой, С_М = f(ω) (Приложение В).

Момент холостого хода ГПТ, Н∙м

М₀ = С_МI_Я0,

где I_Я0 – ток холостого хода, принимается из тарировочной кривой машины постоянного тока (Приложение В).

Полный момент на валу ГПТ, Н·м

М_2ГПТ = М_ЭМ.ГПТ + М₀.

Полезная мощность на валу ГПТ, Вт

Р₂ = М_2гптω.

5.4 Рабочие характеристики при изменении частоты

Рабочие характеристики АДКЗ при изменении частоты питающего двигатель напряжения представляют собой зависимости тока статора, мощности, потребляемой двигателем, частоты вращения, скольжения, электромагнитного момента, КПД и сosφ от полезной мощности на валу двигателя:

I₁, Р₁, n, s, η, сosφ₁ = f(P₂), f≠f_Н.

Для регулирования частоты используется преобразователь частоты (ПЧ), к которому подключается асинхронный двигатель.

Схема для снятия рабочих характеристик при регулировании частоты приведена на рисунке 5.2.

Преобразователь частоты подключается к выходам А, В, С модуля питания. Асинхронный электродвигатель подключается к выходам А1, В1, С1 преобразователя частоты. Нагрузкой служит машина постоянного тока, работающая генератором.

Токи напряжение якоря ДПТ измеряются с помощью датчиков тока и напряжения силового модуля. Выходы датчиков, а также выход ПЧН силового модуля подключаются к входам А1, А2, А3 модуля ввода/вывода.

Рисунок 5.2 – Схема для снятия рабочих характеристик при пониженной частоте

Перед проведением опыта необходимо:

– переключатель SA1 модуля ЛАТР перевести в нижнее положение, рукоятку регулировки напряжения вывести в крайнее положение против часовой стрелки;

– переключатель SA1 МДС2 перевести в положение «∞»;

– преобразователь частоты должен быть переведен в режим регулирования скорости (Приложение Е).

Опыт проводится в следующей последовательности:

– включением автоматов QF1, QF2 модулей питания подать напряжение на элементы стенда;

– выбрать направление вращения асинхронного двигателя переключателем SA1 модуля ПЧ и задать потенциометром RP1 выходную частоту по указанию преподавателя;

– переведя SA1 модуля автотрансформатора в верхнее положение, установить напряжение возбуждения 220В, руководствуюсь показаниями вольтметра модуля ЛАТР и учитывая, что ;

– выводя сопротивление из якорной цепи ДПТ переключателем SA1 МДС2, нагружать асинхронный двигатель, занося данные в таблицу 5.5. При проведении опыта следить за током якоря – он не должен превышать 1,5А. SA1 МДС2 не выводить в положение «0».

Напряжение и ток статора смотреть на экране ПЧ.

Таблица 5.5

Расчетные данные.

Мощность генератора постоянного тока, Вт:

P_Я=U_Я∙I_Я

Электрические потери в якорной цепи генератора постоянного тока, Вт

,

где r_Я – сопротивление якорной цепи ДПТ, Ом.

Полезная мощность на валу асинхронного двигателя, Вт

P₂=P_Я+ΔP_Я+ΔP_МЕХДПТ,

где ΔP_МЕХДПТ – механические потери двигателя постоянного тока, Вт.

Потери в стали асинхронного двигателя, Вт

DР_СТ = DР_СТ1 ,

где U_1ф – фазное напряжение статора (), В.

Электрические потери в статорной цепи, Вт

,

где r₁ – сопротивление фазы статора, Ом.

Активная мощность, потребляемая двигателем из сети, Вт

P₁=P₂+DР_СТ+DР_ЭЛ.

5.5 Расчет параметров асинхронного двигателя. Построение схемы замещения.

Опыт холостого хода и короткого замыкания позволяет рассчитать параметры асинхронного двигателя и построить схему замещения.

Из опыта холостого хода можно определить:

– активное сопротивление намагничивающей цепи r_m≈ ;

– полное сопротивление намагничивающей цепи z_m≈ ;

– индуктивное сопротивление намагничивающей цепи x_m≈ .

Из опыта короткого замыкания можно определить:

– полное сопротивление z_к = ;

– активное сопротивление r_к = ; r₂^’ = r_к – r₁;

– индуктивное сопротивление х_к = ; х₁ ≈ х`₂ = .

Т-образная схема замещения асинхронного двигателя представлена на рисунке 5.3.

Рисунок 5.3 – Т-образная схема замещения

Контрольные вопросы

1. Как изменить направление вращения асинхронного двигателя?

2. Как изменится момент асинхронного двигателя при понижении напряжения питающей сети?

3. Может ли асинхронный двигатель создавать момент при синхронной частоте вращения, т.е. может ли он вращаться с синхронной частотой вращения?

4. Как изменяется ток статора двигателя при повышении напряжения и неизменной нагрузке на валу двигателя?

5. Объяснить физический смысл зависимости сosφ₁ = f(Р₂).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: