ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
Цель работы: Достичь глубокого знания характеристик асинхронного двигателя с фазным ротором в различных режимах его работы, приобрести навыки экспериментального их определения.
Задачи работы: Изучить теоретический материал по теме «Режимы работы много фазных асинхронных машин», методику экспериментального определения характеристик асинхронного трехфазного двигателя с фазным ротором и методику построения круговой диаграммы по опытам холостого хода и короткого замыкания.
2. УКАЗАНИЯ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К РАБОТЕ
В процессе подготовки и проведения лабораторной работы необходимо изучить следующие темы: «Аналитическое и графическое определение электромеханических характеристик асинхронных машин», «Особые виды и режимы работы многофазных асинхронных машин». Эти темы необходимо изучить по конспекту и по [1…3].
ПРОГРАММА РАБОТЫ
3.1. Выполнить задания-тесты по теме занятия.
3.2. Изучить электрическую схему лабораторного стенда, определить исходное положение реостатов, переключателей, тумблеров.
3.3. Снять характеристики холостого хода
, , .
3.4. Снять характеристики короткого замыкания
, , .
3.5. Снять рабочие характеристики
, , , , .
3.6. Построить по опытным данным холостого хода и короткого замыкания круговую диаграмму.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ
4.1. Снятие характеристик холостого хода
К характеристикам холостого хода относятся зависимости , , , при постоянстве частоты питающей сети и нулевой нагрузке на валу двигателя .
Убедившись в том, что рукоятка пускового реостата находится в положении «пуск», а цепь нагрузки генератора разомкнута, подают на обмотку статора номинальное напряжение.
По мере разгона двигателя ступени пускового реостата постепенно выводят, и по окончании пуска, когда частота вращения ротора близка к синхронной , реостат должен быть полностью выведен .
После окончания процесса пуска регулятором напряжения (РН) устанавливают напряжение и снимают первые показания приборов. Последующие показания приборов снимают при постепенном понижении напряжения U1 до величины U1=0,3 UН. Данные опыта заносят в табл.1 и строят характеристики холостого хода и магнитную характеристику (рис.1).
Таблица 1
№ n/n
U0, В
I0, А
P0, Вт
cosφ0
Iоμ, А
sinφ0
Iоб, А
Iос, А
Кμ
примечание
.
.
r1=
UH=
I1H=
По измерениям величин определяем:
коэффициент мощности ,
где P0 – мощность, потребляемая при холостом ходе,
приходящаяся на три фазы:
.
Здесь α1, α2, α3 – показания ваттметра в делениях;
Сw – цена деления ваттметра;
U – линейное напряжение сети, В;
I0 – фазный ток холостого хода;
– реактивная составляющая тока холостого хода, А;
По магнитной характеристике можно определить реактивную составляющую тока холостого хода, приходящуюся на воздушный зазор Iоб и на сталь Iос, коэффициент насыщения при номинальном напряжении UH и сделать вывод о состоянии магнитной цепи исследуемого двигателя.
Опыт холостого хода позволяет осуществить: разделение потерь холостого хода на механические и потери в стали.
, Вт откуда , Вт где r1 – активное сопротивление обмотки статора , Ом.
Для разделения потерь холостого хода необходимо построить зависимость , которая приближается к прямолинейной зависимости, так как потери в стали примерно пропорциональны квадрату ЭДС, а механические потери не зависят от нее (рис.2). Путем экстраполяции прямой до оси ординат определяют величину механических потерь, которые равны отрезку 0а.
Расчетные данные, необходимо для построения графика , свести в табл.2.
Таблица 2
№
n/n
U0,
В
Р0,
Вт
,
Вт
,
Вт
,
Вт
,
Вт
Примечание
.
.
=
при U1=UH
4.2. Снятие характеристик короткого замыкания
Под характеристиками короткого замыкания понимают зависимости , , при и s =1 (ротор замкнут накоротко и заторможен).
Перед началом опыта необходимо убедиться в том, что на двигатель подается напряжение U=0.
Первые показания приборов в опыте снимают при напряжении U, соответствующем току Iк =(1,0…1,2)Iн, а затем, регулируя напряжение, постепенно уменьшают ток Iк до нуля (при проведении опыта желательно получить 5-6 точек). Во избежание недопустимого перегрева обмотки отсчет следует вести по возможности быстро. Результаты измерений заносят в табл.3.
Таблица 3
№
n/n
U,
B
Iк,
А
α1,
дел.
α2,
дел.
α3,
дел.
Рк,
Вт
примеч.
.
.
.
Рисунок 1 – Характеристика намагничивания двигателя
Рисунок 2 – Разделение потерь холостого хода
На основе измерений вычисляются:
мощность, потребляемая двигателем при опыте,
, Вт
коэффициент мощности
По результатам опыта и вычислений строятся характеристики короткого замыкания.
4.3. Экспериментальное определение рабочих характеристик
Рабочие характеристики представляют собой зависимости подводимой мощности Р1 , частоты вращения n, электромагнитного вращающего момента МЭМ, коэффициента мощности и КПД от полезного мощности на валу Р2 при номинальном напряжении и частоте питающей сети, т.е. , , , , при U=UH и .
При проведении опыта ток I1 в обмотке статора двигателя должен изменятьсяв пределах от I0 до I1=1,2IH таким образом, чтобы получилось 5…6 точек рабочих характеристик. Нагрузкой для двигателя является генератор постоянного тока.
Скольжение S при нагрузке определяется с помощью магнитоэлектрического амперметра, включенного в цепь ротора. Для чего при каждом значении тока нагрузки определяют число полных колебаний N стрелки амперметра за фиксированное время t.
Данные опыта заносят в табл.4.
Таблица 4
№ n/n
IA, А
IB, А
IC, А
PA, Вт
PB, Вт
PC, Вт
PΣ, Вт
N кол.
t, с
n,об/мин
Ua, В
Ia, А
примеч.
.
.
Для каждого значения нагрузочного тока необходимо определить средний фазный ток двигателя I1 по формуле
, А, где IA, IB, IC – ток в фазах A, B и C, и выполнить указанные вычисления.
Мощность, потребляемая двигателем,
, Вт, где РА, РВ, РС – мощность фаз А, В и С.
Коэффициент мощности .
Потери в обмотке статора , Вт.
Добавочные потери , Вт.
Электромагнитная мощность , Вт.
Частота тока в роторе , Гц.
Скольжение двигателя , где – частота питающей сети, Гц.
Частота вращения поля , об/мин, где р – число пар полюсов двигателя.
Частота вращения ротора , об/мин.
Электрические потери в обмотке ротора , Вт.
Электромагнитный вращающий момент , кГм.
Суммарные потери , Вт.
Полезная мощность двигателя , Вт.
КПД двигателя .
Результаты расчетов заносят в табл.5 и стоит рабочие характеристики.