Исследование асинхронных машин (стр. 2 )

По окончании процесса пуска и разгона двигателя до номинальной частоты вращения все ступени пускового реостата должны быть выведены (выключены). Исследование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором проводится по схеме, показанной на рис. 4.4. На время пуска двигателя обмотку статора переключают с нормальной схемы "треугольник" на пусковую схему "звезда". По окончании процесса пуска и разгона двигателя до номинальной частоты вращения обмотку статора вновь переключают на нормальную схему "треугольник". Питание к обмотке статора подводится через трехфазный регулятор напряжения (РНТ). Все измерения проводятся с помощью измерительного комплекта.

Опыт холостого хода

При проведении опыта холостого хода изменяют напряжение, подводимое к обмотке статора с помощью РНТ (рис.4.3, 4.4). Опыт начинают с напряжения, равного (1,1¸1,2)UH и постепенно снижают его до величины, при которой начинается резкое уменьшение частоты вращения двигателя, производя по 5-6 замеров по каждой фазе.

Показания приборов записывают в табл. 4.1 протокола испытаний.

Таблица 4.1

Данные опыта холостого хода[1]

№ п/п

UA

UB

UC

Uср

IA

IB

IC

Iср

PA

PВ

PС

P0

дел.

дел.

дел.

В

дел.

дел.

дел.

А

дел.

дел.

дел.

Вт

1 2 3 4 5

Опыт короткого замыкания

Под коротким замыканием асинхронного двигателя подразумевается такой режим его работы, когда обмотка статора подключена к питающей сети при заторможенном роторе и замкнутой накоротко его обмотке.

При проведении опыта короткого замыкания к обмотке статора подводится регулируемое напряжение, причем во избежание перегрева обмоток это напряжение должно быть таким, чтобы ток в обмотках не превышал (1,1¸1,5)IH.

При проведении опыта производят 5-6 замеров при различных значениях подводимого напряжения. Значения показаний приборов по каждой фазе заносят в табл. 4.2.

Таблица 4.2

Данные опыта короткого замыкания1

№ п/п

UA

UB

UC

Uср

IA

IB

IC

Iср

PA

PВ

PС

Pк

дел.

дел.

дел.

В

дел.

дел.

дел.

А

дел.

дел.

дел

Вт

1 2 3 4 5

Опыт нагрузки

При проведении опыта нагрузки из схем рис. 4.3 и 4.4 исключают РНТ и ВК1, и обмотка статора через прибор К50 (К505) подключается (ВК) к сети с линейным напряжением 220 В.

При исследовании асинхронного двигателя с фазным ротором возможны два режима нагрузки – при выведенном реостате в цепи ротора (естественный режим) и введенном реостате в цепи ротора (искусственный режим). Изменение нагрузки на валу осуществляется с помощью регулируемого электромагнитного тормоза, шкала которого проградуирована в Н×м. Нагрузка изменяется в диапазоне (0¸1.2) Мн. Номинальный момент определяется по паспортным данным двигателя

,

где nн – номинальная частота вращения в об/мин.

При исследовании асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором возможны два режима работы при нагрузке: работа при номинальном напряжении (схема обмотки – «треугольник») и при пониженном напряжении (схема обмотки – «звезда»). Изменение нагрузки на валу АД осуществляется с помощью тормозного момента генератора постоянного тока, который в ходе эксперимента не измеряется. Величина этого момента впоследствии может быть рассчитана по измеренным в эксперименте величинам Ia – тока якоря и Ua – напряжения на обмотке якоря генератора постоянного тока. Изменение тока якоря осуществляют ступенчато с помощью Rн, поддерживая напряжение Ua=Uн реостатом Rв в цепи возбуждения (см. рис. 4.4). Диапазон изменения нагрузки 0¸Ia×Ua=P2н, где P2н – номинальная мощность асинхронного двигателя (Вт).

Данные опыта нагрузки заносят в табл. 4.3.

Таблица 4.3

№ п/п	АД с к. з. ротором	АД с фазным ротором	U1	I1	PA	PВ	PС	P1	n
UA	IA	М2	дел.	дел.	дел.	дел.	дел.	дел.	об/мин
1 2 3 4 5 6

Обработка опытных данных

Характеристики холостого хода

По данным опыта строят зависимости I10=f(U10), P0=f(U10), cosj0=f(U10), вычисляя cosj0 по формуле:

,

где U10ф, I10ф - фазные значения соответственно напряжения и тока.

На рис. 4.5 показан примерный вид характеристик асинхронного двигателя в режиме холостого хода.

Зависимость I10=f(U10) при малых значениях подводимого напряжения имеет линейный характер. С увеличением напряжения сталь машины насыщается, при этом резко возрастает реактивная составляющая тока холостого хода, и кривая I10=f(U10) отклоняется к оси ординат.

Из-за наличия воздушного зазора между статором и ротором ток холостого хода асинхронной машины имеет относительно большое значение (0,25¸0,5)IН (для сравнения – ток холостого хода трансформаторов (0,02¸0,1)IН).

Мощность, потребляемая в режиме холостого хода асинхронной машиной, расходуется на покрытие потерь в меди (электрических), стали и механических. Электрические потери в обмотке статора пропорциональны квадрату тока I10, а потери в стали пропорциональны квадрату индукции DpстºВ2ºФ2ºU210, механические потери в опыте холостого хода остаются неизменными, поэтому зависимость P0=f(U10) имеет вид, близкий к параболе.

Значение cosj0 с увеличением подводимого напряжения уменьшается. Это объясняется тем, что с ростом насыщения стали значительно возрастает реактивная составляющая тока холостого хода,

По данным опыта холостого хода можно разделить механические и магнитные потери в асинхронной машине. Разделение потерь холостого хода показано на рис. 4.5.

Сумма потерь в стали и механических для различных значений напряжения может быть определена как разность между полной мощностью, потребляемой машиной при холостом ходе, и электрическими потерями обмотки статора

.

Электрические потери вычисляются по формуле . Здесь m1 – число фаз обмотки статора, I10ф – значение фазного тока статора, r1 – активное сопротивление фазы обмотки статора.