К расчету рабочих характеристик

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАСЧЕТУ ХАРАКТЕРИСТИК, ОФОРМЛЕНИЮ ОТЧЕТА И АНАЛИЗУ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

Общие указания по оформлению отчета известны из опыта проведения предыдущих работ.

Отчет должен содержать раздел “Выводы”, в котором приведите анализ полученных результатов.

1.8 К расчету характеристик холостого хода

Ток, потребляемый двигателем из сета, определите как среднее значение токов фаз А и В:

Iо = 0, 5 ( Iоа + Iов ).

Коэффициент мощности двигателя:

Характеристики Io=f(Uo), cos φ⁰=f(Uo), Po=f(Uo) построить в одной координатной плоскости

Для расчета рабочих характеристик необходимо знать величину механических потерь Рмкх и потерь в стали Per- При изменении нагрузки двигателя в пределах от холостого хода до номинальной мощности эти потери остаются практически постоянными.

 

Сумму потерь Рo’, равную Рo’= Рст + Рмех, при экспериментальных исследованиях асинхронного двигателя можно определить по данным опыта холостого хода по формуле:

Ро’= Ро - m(Ioф)²R1(75)

где m =3 -число фаз обмотки статора;

1оф - фазный ток двигателя, (при соединении обмотки статора в звезду 1 (Ioф, а при соединении обмотки в треугольник - Iоф-=Io/ √3);

R1(75)- активное сопротивление фазы обмотки статора,

приведенное к температуре опыта (для класса изоляции В температура опыта равна 75 С.

Данные Рo’, Uo² таблицы 2.1 в дапьпейшем используются для расчета рабочих характеристик (раздел 4.3).

- К расчету характеристик короткого замыкания

По причинам, указанным ранее, опыт короткого замыкания проводится при пониженном напряжении, поэтому величина токов фаз и потребляемой мощности в режиме короткого замыкания при номинальном напряжении рассчитывается аналитически.

Ток фазы в режиме короткого замыкания при номинальном напряжении определите для каждой точки как

Ikн=∑Iк(Uh/Uk),

где Uk-напряжение опыта короткого замыкания;

Iк- ток опыта короткого замыкания.

Для повышения точности расчетов ток короткого замыкания

определите как среднее значение полученных величин.

Iкн=∑Iкнj/j

где j~ количество точек в опыте короткого замыкания.

Мощность короткого замыкания при номинальном напряжении Рщну также рассчитайте для каждой точки по формуле:

Рк(н)j ⁼ Pkj(Uh/Ukj)²-

Мощность короткого замыкания при номинальном напряжении определите как срсднсс значение соответствующих расчетных данных:

 

Где j - количество точек в опыте короткого замыкания. Коэффициент мощности соs φ к определите для каждой точки опыта как: cos φ _k= Рк / (√3 UkIk).

Коэффициент мощности при номинальном напряжении

cos φ к (н)=Рк(н)/ (√3 UhIk(H)) (4.2)

Характеристики короткого замыкания постройте в одной координатной плоскости.

Для построения круговой диаграммы токов и определения по ней перегрузочной способности двигателя, необходимо рассчитать параметры

двигателя в режиме короткого замыкания при номинальном напряжении:

Zk=√3 Uк / Ik; Rк =Рк/(I_к(н))²; Xк= √(Z_K²- R_K²). (4.3)

В дальнейшем величины Z_K,R_K,X_K используются при построении круговой диаграммы (раздел 4.4).

 

К расчету рабочих характеристик

В табл.2.3 ток I] представляет собой среднее значение токов фаз статора:

I1= 0,5 (I_А + I_в)-

Коэффициент полезного действия равен: η=1–(∑P)/P1

где ∑P сумма потерь двигателя, равная: ∑P = Pст + Рмех + Рэд1 + Рд + Рэл2

 

По данным опыта холостого хода определена сумма постоянных потерь Ро’ = Рст +Рмtх (табл.2.1) в зависимости от величины напряжения.

Для разделения потерь и определения Pст и Рмех при номинальном напряжении нужно построить зависимость Рф — f (Uo) (рис.4.1), которая при напряжениях от нуля до номинального близка к прямой линии. Затем график необходимо продолжить до пересечения с осью ординат. Дальнейшие действия по определению величин Ро и Рмех очевидны из рис А 1. Полученные значения Рст и Рмех занесите в табл.2.3.

 

Двигатель в режиме холостого хода вращается совместно с генератором, поэтому найденные механические потери складываются из механических потерь двигателя и механических потерь генератора. Поскольку электрические машины практически одинаковой мощности, можно принять, что механические потери у них одинаковые и равные

Рмехд ⁼ Рмехг— 0,5Рмех,

где Рмех потери, определенные по графику и включающие потери двигателя и генератора

Рисунок 4.1 - К методу разделения потерь

Электрические потери в обмотке статора:

Рэл1= mI1ф²Rl(75) = I1²R1(75), где m - число фаз обмотки статора (m=3).

Добавочные потери в номинальном режим (Рвд), согласно ГОСТ 11828-75, принимаются равными 0,5% потребляемой мощности Рш в номинальном режиме:

Pdh=0.005Pih/ η _h,

где Р1н=√3Uн I_1H соsф_н- мощность, потребляемая двигателем в номинальном режиме; η _н - номинальный коэффициент полезного действия (см. паспортные данные).

 

При расчете добавочных потерь для ненормального режима работы двигателя (Ро) следует воспользоваться выражением:

Р₀=Р η н(I1/I1н)²,

где I1 - текущее значение тока обмотки статора.

Для определения электрических потерь в обмотке ротора Рэвг предварительно определите электромагнитную мощность по формуле:

Рэм = P1- Рэл1 - Рст

Тогда потери в обмотке ротора определите как:

Рэл2 ⁼ PэмS,

где S - скольжение ротора равное

S=n-n1/n1

где n1, n - частота вращения магнитного поля и ротора двигателя соответственно (об/мин).

Коэффициент мощности равен: cos φ= P1/(√ 3 UhIн).

Механическая мощность Р₂ равна: Р₂ =P₁ - ∑Р

Электромагнитный (Мэм) и механический (М₂) моменты определите но формуле:

Мэм=9,55Рэм/ _Н1, Нм; М₂ = 9,55 Р₂ /н, Нм.

Постройте рабочие характеристики в одной координатой плоскости.

 

- Методические указания к построению круговой диаграммы

Круговые диаграммы асинхронной машины можно построить на основании опыта холостого хода и короткого замыкания, зная величины тока холостого хода I» тока короткого замыкания 1^_н> при номинальном напряжении, я также величины углов <р„ и <р*, косинусы которых определяются по формулам (4.1) и (4.2) соответственно.

Для построения диаграммы токов выберите масштаб тока таким, чтобы ток короткого замыкания при номинальном напряжении изображался отрезком длиной 10-15см

Из начала координат проведите вектор напряжения (в любом масштабе). Далее под углом Ц проведите вектор тока холостого хода 1о при номинальном напряжении и под углом <p_K ток короткого замыкания при номинальном напряжении 11^. Из точки 0 конца вектора холостого хода 1о проведите горизонтальную прямую, па которой будет лежать центр окружности диаграммы токов. Соедините точку 0 с точкой А конца вектора тока короткого замыкания при поминальном напряжении 1^_н>. Отрезок 0А в масштабе, тока выражает величину приведенного тока ротора I режиме короткого замыкания и одновременно является линией механической мощности - Рмх^ О. Разделите отрезок ОА пополам (точка К) и проведите перпендикуляр. Точка пересечения перпендикуляра с прямой 0L дает центр окружности диаграммы токов.

Дня построения точки F соответствующей скольжению, равному бесконечности (S=°o), опустите то точки А перпендикуляр на прямую 0L - точка С. Разделите отрезок АС в точке В в отношении:,

ВС Ri

АС R_k

Литая 0F является линией электромагнитной мощности РмГ=0.

Рисунок 1.1- К построению диаграммы токов

 

Масштабы мощности и моментов будут равны:

Mр = √ 3U1_nmi; m_м = 9,55 Mр / n₁.

По круговой диаграмме определите: перегрузочную способность двигатели, кратность пусковою момента, номинальные данные двигателя (TJH, СОЯфн).

- Анализ полученных результатов

Заключение по лабораторной работе должно содержать анализ рабочих и пусковых характеристик асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, выводы, касающиеся области применения трутовой даагрзммы токов как метода исследования свойств асинхронного двигателя

 

 

- Особенности испытательного стенда

- Повышение точности измерения частоты вращения

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором имеет

жесткую механическую характеристику, поэтому при нагрузке двигателя в пределах от холостого хода до номинальной частота вращения ротора изменяется на (5 - 10)%. Для повышения точности измерения частоты вращения ротора на стенде применяется специальная схема, которая позволяет устанавливать диапазон измерения частоты вращения от 1300 об/мин до 1500 об/мин, для этого необходимо:

1.9 Поставить переключатель SA5 в положение 1. При этом устанавливается диапазон измерения частоты вращения от 0 до 2000 об/мин.

1.10 Произвести пуск асинхронного двигателя и с помощью нагрузочного агрегата (генератора постоянного тога) установить частоту вращения ротора 1400 об/мин.

1.11 Включить тумблер SA6.

1.12 Перевести переключатель SA5 в положение 2. При этом устанавливается диапазон измерения частоты вращения от 1300 до 1500 об/мин. Установите потенциометром RP2 стрелку прибора измерения частоты вращения ротора на 100 делений, что будет соответствовать частоте вращения 1400 об/мин.