ел.маш.лекции.практ.и т.д / МУ_2сем(Назарьян)
.pdf
Ік
– визначається з графіку
І |
к |
|
|
|
f (U1к
)
в точці «а»;
Мк – момент що розвивається двигуном в режимі к.з. при найбільшому значенні напруги досліду к.з. рівний [6]
М к |
Р |
|
кмп; |
1 |
n |
|
n1 |
60 f |
1 |
|
1к |
1 |
; |
|
(2.8) |
||||||
|
|
30 |
p |
|
||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
де Ω1 – синхронна кутова швидкість АД, рад/с;
Р1к – електромагнітна потужність при найбільшій напрузі Uк max досліду к.з., яка визначається по таблиці 2;
кмп = 0,9 – коефіцієнт, що враховує можливе зменшення Мк , обумовлене додатковими втратами.
ВИМОГИ ДО ОФОРМЛЕННЯ ЗВІТУ
В звіті по лабораторній роботі №2, що оформлюється на спеціальному бланку, повинно бути представлено:
1. Електрична схема досліду к.з. АД і схеми включення обмоток статора АД по схемам та Υ.
2.Заповнену таблицю 1 з даними вимірювань в дослідах пуску АД.
3.Розрахунок кратності пускових струмів АД при пуску за
схемами з’єднання обмоток в та Υ, а також результати визначення в скільки разів знижується величина пускового
струму АД при пуску за схемою Υ та |
з поясненням цього |
результату. |
|
4.Таблицю 2 з дослідними та розрахунковими даними.
5.Характеристики к.з. АД побудовані за даними досліду к.з. (таблиця 2) з поясненням виду характеристик.
6. Розрахунок параметрів к.з. АД за даними досліду к.з. (
Rк
, X к та
Z к
).
7.Значення струму потужності втрат к.з. Ркн при струмі к.з. рівному номінальному і оцінка в відсотках значення Ркн по відношенню до номінальної потужності АД.
8.Графоаналітичний розрахунок по характеристикам к.з. значень початкового пускового струму та початкового пускового моменту АД з порівнянням їх з паспортними даними досліджуваного АД.
9.В висновках по роботі приводяться: кратності пускових струмів
І П |
, |
І П |
, |
І П |
, а також кратності |
І П |
і |
M П |
|
Ін |
Ін |
І П |
Ін |
M н |
|||||
|
|
|
|
21
10.Технічна характеристика двигуна що досліджувався, тип і потужність трифазного індукційного регулятора напруги, а також тип електровимірювального комплекту.
КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ ДО РОБОТИ
1.Назвіть способи пуску АД з к.з. ротором.
2.Що означає прямий пуск АД?
3.В скільки разів при прямому пуску АД з к.з. ротором пусковий струм перевищує номінальний струм двигуна?
4.З якою метою здійснюють пуск АД з переключенням обмоток з зірки на трикутник?
5.У скільки разів зменшується пусковий струм і пусковий момент при пуску АД з переключенням обмоток з зірки на трикутник?
6.Що означає режим к.з. АД з к.з. ротором?
7.З якою метою проводиться дослід к.з. АД?
8.Поясніть електричну схему досліду к.з. АД з к.з. ротором.
9.Які графічні залежності називають характеристиками к.з. АД? 10. Коротко поясніть методику проведення досліду к.з. АД.
11. Приведіть та поясніть вид характеристик к.з. АД. 12. Які опори називають параметрами к.з. АД і як вони
визначаються за даними досліду к.з.?
13. Як в досліді к.з. АД визначається потужність втрат к.з.? Які
втрати в АД містить потужність Ркн?
14. Як дослідним шляхом може бути виміряний пусковий струм АД? 15. Що означає кратність пускового струму АД з к.з. ротором і
приблизна її величина?
16. Поясніть, як за даними досліду к.з. визначаються початковий пусковий струм та початковий пусковий момент АД.
17. Що означає кратність пускового моменту та приблизна її величина?
18. Як визначається номінальний струм і номінальний момент АД по паспортним даним?
ЛІТЕРАТУРА ДЛЯ САМОПІДГОТОВКИ
1.Вольдек А.И. Электрические машины. – Л.: Энергия, 1978. – 832
с. (Глава 26, § 26.3).
2.Брускин Д.Э., Захарович А.Е., Хвостов В.С. Электрические машины. Часть 1. – М.: Высшая школа, 1978. – 319 с. (Глава 4, § 4.6).
22
3.Токарев Б.Ф. Электрические машины. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 624 с. (Глава 23, § 23.4).
4.Радин В.И., Брускин Д.Э., Захарович А.Е. Электрические машины. Асинхронные машины. – М.: Высшая школа, 1988. – 328 с. (Глава 3, § 3.4)
5.Гольдберг О.Д. Испытание электрических машин. – М.: Высшая школа, 1990. – 255 с. (Глава 8, § 8.2).
6.ГОСТ 7217-87. Машины электрические вращающиеся. Двигатели асинхронные. Методы испытания. – М.: Изд-во стандартов, 1987. – 54 с.
7.Андрианов В.Н. и др. Практикум по электрическим машинам и аппаратам. – М.: Колос, 1969. – 272 с. (Работа 6).
8.Назарьян Г.Н. Лабораторные работы по курсу Электрические машины. – Мелитополь: ТГАТА, 1999. – 146 с. (ЛБР № 7).
9.Конспект лекцій по курсу Електричні машини.
23
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №3
ДОСЛІДЖЕННЯ АСИНХРОННОГО ДВИГУНА З К.З. РОТОРОМ В РЕЖИМІ НАВАНТАЖЕННЯ
Ціль роботи: Придбання практичних навичок отримання дослідним шляхом робочих характеристик АД і визначення властивостей двигуна в режимі навантаження.
ЗАВДАННЯ НА САМОПІДГОТОВКУ ДО РОБОТИ
1.Проробити по рекомендованій літературі [1-3] теоретичний матеріал що стосується властивостей АД з к.з. ротором в режимі навантаження. Розібратися та уміти пояснити робочі характеристики АД в установленому режимі роботи.
2.По даному посібнику-керівництву а також іншій учбовій літературі [4,7] і стандарту [5,6] детально ознайомитися зі схемою включення і методикою зняття робочих характеристик АД з к.з. ротором.
3.Ознайомитися з методичними вказівками до даної роботи і відповісти на контрольні питання.
4.Підготувати бланк звіту по лабораторній роботі №3
встановленої форми з наведенням електричної схеми досліду навантаження АД і таблиць для запису дослідних та розрахункових даних.
ПРОГРАМА РОБОТИ
1.Ознайомитись з робочим місцем і обладнанням в лабораторії електричних машин. Записати тип і номінальні дані досліджуваного АД і регулятора напруги, а також типу обраних для проведення досліду навантаження АД вимірювальних приладів і тахогенератора.
2.Зібрати електричну схему випробування АД в режимі навантаження (рисунок 1) і провести дослід безпосереднього навантаження двигуна і зняти дослідні дані для побудови робочих характеристик АД з к.з. ротором.
3.Опрацювати дослідні дані, побудувати робочі характеристики АД, провести аналіз характеристик і оцінити властивості АД в режимі навантаження.
4.Оформити Звіт по лабораторній роботі №3.
24
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДУ ПО ЗНЯТТЮ РОБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК АД
Робочі характеристики трифазного АД з к.з. ротором представляють собою графічні залежності потужності що споживається (Р1), струму статору (І1), частоти обертання (n), обертального електромагнітного моменту (М), корисного моменту (М2), коефіцієнту корисної дії (η), коефіцієнту потужності (соsφ1) і ковзання (s) від корисної потужності на валу двигуна (Р2) при номінальній напрузі, що підводиться до обмотки статора (U1н) і номінальній частоті струму живлячої мережі (fн), тобто
Р1, І1, n, М, М2, η, соsφ1 та s = f(Р2), |
(3.1) |
при U1н = соnst і fн= соnst.
Зняття робочих характеристик АД проводиться по методу безпосереднього навантаження на валу двигуна за схемою рисунку 1. В якості навантажувального пристрою для АД в лабораторних умовах використовується генератор постійного струму (ГПС) незалежного збудження, вал якого механічно зв’язаний з валом досліджуваного АД.
Дослід проводиться за електричною схемою рисунку 1 в наступній послідовності. Встановивши на вихідних затисках А, В, С індукційного регулятора (ІР) напругу U1=U1н, АД включається до живлячої мережі без навантаження на валу і вимірюються струми І10 і потужності Р10 холостого ходу по фазам АД , а також частота обертання ротора АД на холостому ході n0. Потім подається постійний струм Ізб на обмотку збудження ГПС, встановлюється напруга на затисках генератора Uг=Uгн і за допомогою рідинного реостату РР відбувається завантаження ДПС таким чином, щоб струм навантаження асинхронного двигуна змінювався в межах від І1=І10 до І1=1,25І1н. При цьому напруга на затисках АД підтримується U1=соnst і струм збудження ДПС Ізб=соnst. Рекомендується знімати 5…6 точок. Обов’язково проводиться дослід при номінальному струмі навантаження АД І1=І1н. При кожному значенні струму навантаження вимірюються: потужності і струми по фазам обмоток статора АД (Р1, І1), частота обертання ротора двигуна (n), напруга і струм якоря навантажувального генератора (Uг, Іг).
25
~3, 50 Гц, |
220 В |
|
|
A |
B |
C |
- 220 В |
|
|||
|
|
|
QF3 |
|
|
1 |
R |
|
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
ІР |
Н1 |
|
Н2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Я1 |
G |
Я2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
В |
С |
ВК |
|
V |
|
|
Aг |
|
|
|||
а |
в |
с |
|
|
|
|
|
n1 |
|
|
|||
|
|
|
|
Uг |
QF4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
HAB |
Рисунок 1 – Електрична схема дослідження АД з к.з. ротором в режимі навантаження.
Рисунок 2 – Графік ККД загрузочного генератора постійного струму.
26
,
Sн
Рисунок 3 – Робочі характеристики трифазного асинхронного двигуна.
Результати вимірювань та розрахунків заносяться до таблиці 1. Таблиця 1 – Дослідні та розрахункові дані досліду
навантаження АД
досліду |
|
АД - дослідні дані при U1н=___В |
|
|
|
Дані ГПС |
|
|||||||||||||||||||
І1А |
І1В |
|
І1С |
|
І1 |
|
Р1А |
|
Р1В |
|
Р1С |
Р1 |
n |
Uг |
|
Іг |
Рг |
|
ηг |
|||||||
№ |
А |
А |
|
А |
|
А |
|
Вт |
|
Вт |
|
Вт |
Вт |
об/хв |
В |
|
А |
Вт |
|
в.о. |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продовження таблиці 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
досліду |
|
|
|
|
|
АД – розрахункові дані |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Р2 |
Ω |
|
|
Ω0 |
М2 |
|
М0 |
|
|
М |
|
ηд |
|
соsφ1 |
|
s |
|
|
|
|
|
|||||
№ |
Вт |
рад/с |
|
рад/с |
. |
. |
. |
|
% |
|
в.о. |
|
% |
|
|
|
|
|
||||||||
|
Н м |
|
Н м |
|
Н м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В таблиці 1 позначено:
І1 – середнє значення струму в обмотках статора АД; Р1 – сумарна потужність, що споживається АД з мережі; n – частота обертання ротора АД;
Uг , Іг – напруга і струм ГПС;
27
Рг, ηг – потужність і ККД ГПС; Ω – кутова швидкість ротора АД;
М0, М2 і М – момент х.х., корисний і електромагнітний моменти АД;
ηд, соsφ1 – ККД і коефіцієнт потужності АД; s – ковзання АД.
При цьому
I |
|
|
1 |
I |
|
I |
|
I |
|
; Р Р |
Р |
Р |
; |
|||
1 |
|
1A |
1B |
1C |
||||||||||||
|
|
3 |
|
|
|
|
|
1 |
1А |
1В |
1С |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
U |
г |
І |
г |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ОБРОБКА ДАНИХ ДОСЛІДУ НАВАНТАЖЕННЯ
(3.2)
1. Побудова робочих характеристик АД (3.1)
Коефіцієнт потужності АД в режимі навантаження визначається як відношення активної потужності що споживається з мережі до повної потужності
cos |
P |
|
|
|
1 |
|
(3.3) |
||
U |
|
І |
||
3 |
1н |
1 |
||
|
|
|
||
Корисна потужність на валу двигуна визначається як
|
|
Р |
|
|
Р2 |
г |
(3.4) |
||
|
||||
|
|
|
||
|
|
г |
|
|
При розрахунках |
по (3.4) |
ηг навантажувального ГПС |
||
визначається для різних значень відносних струмів генератора до номінального струму (Іг/Ігн) з торировочної кривої, представленої на рисунку 2.
За загальним правилом ККД АД визначається як співвідношення корисної потужності до потужності що споживається з мережі:
д
P2 P1
100
.
(3.5)
Моменти холостого ходу (М0), корисний момент на валу (М2) і електромагнітний або обертальний момент АД (М) визначається по рівнянням:
М |
|
|
Р0 |
; |
М |
|
|
Р2 |
; |
М М |
|
М |
|
. |
(3.6) |
0 |
|
2 |
|
0 |
2 |
||||||||||
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
28
При цьому
|
0 |
n0 |
; |
n |
|
30 |
|
30 |
|
|
|
|
Величина ковзання двигуна при різних значеннях навантаження визначається як відносна різниця швидкостей магнітного поля що створюється струмами в обмотках статора n1 і швидкістю обертання ротора АД
s |
n |
|
n |
100 |
1 |
|
|||
|
n |
|||
|
|
|
||
|
|
|
1 |
|
(3.7)
При цьому синхронна частота обертання магнітного поля дорівнює
n |
|
60 f |
1н , |
|
|||
1 |
|
p |
|
|
|
|
де р – число пар полюсів АД. Всього полюсів двигуна дорівнює 2р.
Робочі характеристики АД (3.1) будуються по дослідним і розрахунковим даним наведеним в таблиці 1. Приблизний вигляд робочих характеристик АД з к.з. ротором представлено на рисунку 3. Необхідно уміти проводити аналіз і пояснювати вид робочих характеристик.
2. Порівняльна оцінка дослідних і паспортних даних АД
Практичний інтерес представляють значення в відсотках від номінального значення наступних дослідних величин
P |
|
P |
100; |
І |
|
|
І |
|
100; |
М |
|
|
М |
|
100 |
0 |
0% |
|
0 |
0 |
|
0 |
|||||||||
0% |
|
P |
|
|
|
І |
|
|
|
|
М |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
н |
|
|||
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а також величина номінального ковзання АД
s |
|
|
n |
n |
н |
1 |
н 100. |
||
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Значення номінальних паспортних даних АД наведено в паспортних даних або заводській табличці або можуть бути визначені по рівнянням (1.7) в ЛБР №1.
29
ВИМОГИ ДО ОФОРМЛЕННЯ ЗВІТУ
В звіті по лабораторній роботі №3, що оформлюється на спеціальному бланку, повинно бути представлено:
1.Електрична схема досліду безпосереднього навантаження АД, що наведена на рисунку 1.
2.Дослідні та розрахункові дані випробування АД в режимі навантаження в вигляді таблиці 1.
3.Робочі характеристики АД з к.з. ротором, побудовані за даними досліду навантаження.
4.Порівняльна оцінка дослідних та розрахункових даних АД: Р0%,
І0%, М0% і sн.
5.Висновки по роботі з поясненням виду робочих характеристик АД. В висновках необхідно також перечислити основні властивості АД в режимі навантаження.
6.Технічна характеристика двигуна що досліджувався, тип і потужність трифазного індукційного регулятора напруги, а також тип електровимірювального комплекту.
КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ ДО РОБОТИ
1.Принцип дії АД. Поняття ковзання.
2.Особливості принципу роботи АД.
3.Що означає режим навантаження АД?
4.Які розрізняють види навантаження АД?
5.Який режим навантаження АД називають номінальним?
6.Назвіть номінальні данні АД.
7.Які графічні залежності називають робочими характеристиками АД?
8.Що означає споживана, корисна та електромагнітна потужність АД?
9.Як визначаються: момент х.х., номінальний момент та електромагнітний момент АД?
10.Що називається ковзанням АД? В яких межах змінюється ковзання АД? Приблизна величина ковзання АД в відсотках. Як визначається синхронна швидкість обертання магнітного поля статора АД?
11.Як визначається номінальний струм трифазного АД по паспортним даним?
12.Що називається ККД і коефіцієнтом потужності АД? Як вони визначаються і їх приблизна величина при номінальному навантаженні АД?
30