Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

ел.маш.лекции.практ.и т.д / МУ_2сем(Назарьян)

.pdf
Скачиваний:
23
Добавлен:
02.03.2016
Размер:
2.47 Mб
Скачать

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 7

ВИПРОБУВАННЯ ТРИФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГУНА З ФАЗНИМ РОТОРОМ

Ціль роботи: Практичне освоєння методики отримання робочих характеристик асинхронного двигуна з фазним ротором за допомогою кругової діаграми, побудованої за даними дослідів холостого ходу та короткого замикання.

ЗАВДАННЯ НА САМОПІДГОТОВКУ ДО РОБОТИ

1.Проробити по рекомендованій літературі [1-10] теоретичний і практичний матеріал, що стосується обґрунтування кругової діаграми АД, побудови кругової діаграми за даними дослідів х.х. та к.з. і визначення з кругової діаграми величин, що характеризують роботу асинхронного двигуна.

2.Відповісти на контрольні питання до даної лабораторної роботи.

3.Підготувати Бланк звіту по лабораторній роботі №7 встановленої форми з наведенням електричних схем дослідів х.х. та к.з. і таблиць для запису дослідних та розрахункових даних.

ПРОГРАМА РОБОТИ

1. Ознайомитись з робочим місцем для випробування АД з фазним ротором. Записати тип і номінальні дані досліджуваного АД, а також типи обраних для проведення досліду вимірювальних приладів.

2. Виміряти омічний опір обмоток статора та ротора.

3.Визначити коефіцієнт трансформації обмоток статора та ротора.

4.Провести дослід х.х. АД з фазним ротором у відповідності з типовою методикою.

5.Провести дослід к.з. АД з фазним ротором.

6.Опрацювати дослідні дані і побудувати кругову діаграму за даними дослідів х.х. та к.з.

7.Побудувати робочі характеристики АД з використанням кругової діаграми.

8.Опрацювати дослідні дані, провести аналіз результатів випробування АД з фазним ротором, зробити висновки по роботі.

9.Оформити Звіт по лабораторній роботі №7.

61

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ВИПРОБУВАНЬ

1. Вимірювання омічного опору фазних обмоток статора і ротора АД.

Омічний опір фазних обмоток статора і ротора АД вимірюється за допомогою мультіметру. При вимірюванні опору обмоток необхідно визначити їх температуру, прийнявши її рівною температурі в приміщенні лабораторії ЕМ. Вимірювання опору обмоток статора та ротора АД при фактичній температурі приводяться до стандартної робочої температури в залежності від класу нагрівостійкості обмоток за формулою (7.1). Для двигуна, що досліджується робоча температура приймається Θр=750С.

R

 

R

 

235

р

.

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

235

 

 

 

75

 

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(7.1)

Результати вимірювань та розрахунків заносяться до таблиці 1 Таблиця 1 – Опори обмоток АД

Обмотки

 

 

С1– С4

 

С2– С5

 

С3– С6

R

Ом

 

R

0

, Ом

 

 

 

 

1

0

 

1(75 C)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

статора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обмотки

 

 

Р1–Р4

 

Р2–Р5

 

Р3–Р6

R

Ом

 

R

0

, Ом

 

 

 

 

2

0

 

2(75 C)

 

ротора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В таблиці 1 позначено:

 

 

 

 

 

 

 

 

С1– С4, С2– С5, С3– С6

– фазні обмотки статора;

 

 

Р1–Р4, Р2–Р5, Р3–Р6

– фазні обмотки ротора;

 

 

 

R1

 

 

R2

 

– середні значення опорів фазних обмоток

 

 

0

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

статора та ротора при температурі навколишнього середовища;

 

R1

0

 

, R2

0

 

– середні значення опорів фазних обмоток

(75 C)

 

 

(75 C)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

статора та ротора при робочій температурі Θр=750С.

2 Визначення коефіцієнту трансформації обмоток статора та ротора

Для визначення коефіцієнту трансформації, до обмотки статора з’єднаної по схемі зірка, підводиться номінальна напруга при розімкнутих обмотках ротора, також з’єднаних за схемою зірка. Вимірюються лінійні напруги на затисках всіх трьох фаз обмоток статора та ротора. За дійсне значення коефіцієнту трансформації обмоток статора та ротора приймається відношення

62

середніх арифметичних фазних напруг статора та ротора, які визначаються по виміряним лінійним значенням напруг.

Коефіцієнт трансформації обмоток статора та ротора АД с фазним ротором визначається по виразу

К

 

 

U

е

U

 

 

 

 

 

фс

,

 

фр

 

(7.2)

де

Uфс

– середнє арифметичне значення фазних напруг

обмоток

U

статора; фр – середнє арифметичне значення фазних напруг обмоток

ротора; Результати вимірювань та розрахунків заносяться до таблиці 2.

Таблиця 2 – Визначення коефіцієнту трансформації обмоток АД

 

 

Статор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ротор

 

 

 

 

Ке

UС1-С2

UС2-С3

UС3-С1

UС1-С4

UС2-С5

UС3-С6

UФС

UР1-Р2

UР2-Р3

UР3-Р1

UР1-Р4

UР2-Р5

UР3-Р6

UФР

 

В

В

В

В

В

В

В

В

В

В

В

В

В

В

в.о.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В таблиці 2 позначено:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

1

U

 

 

U

 

 

U

 

 

 

;

 

 

 

 

ФС

3

С1 С 4

С 2 С 5

С 3 С6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

1

 

U

 

 

U

 

 

 

U

 

 

 

.

 

 

 

 

ФР

3

 

Р1 Р4

Р2 Р5

Р3 Р6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Дослід холостого хода

Дослід холостого хода проводиться з метою отримання даних для побудови кругової діаграми АД. Дослід х.х проводиться по електричній схемі, що представлена на рисунку 1. Обмотка статора АД включається в мережу змінного струму через індукційний регулятор напруги (ІР) та вимірювальний комплект (ВК), обмотка фазного ротора замкнена накоротко (пусковий реостат ПР знаходиться в положенні 3), ротор обертається, але навантаження на валу відсутнє. Дослід х.х. проводиться в наступній послідовності. Встановивши на вихідних затисках ІР номінальну напругу, двигун пускається в хід. Після цього за допомогою ІР напруга, що підводиться до обмотки статора змінюється від 1,2Uн до такого значення (0,2…0,3)Uн , при якому двигун працює стійко (струм в обмотці статора на збільшується при зменшенні напруги, що подається). Знімається 5-6 точок при різній напрузі. При цьому

63

контролюються по фазам: напруги, струми та потужності. Обов’язково проводиться дослід при номінальній напрузі U. результати вимірювань заносяться до таблиці 3.

Таблиця 3 – Данні досліду х.х. АД

досліду№

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дослідні дані

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розрахункові дані

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

U

U

U10

 

I

 

I

I

I10

Р

Р

Р

Р10

 

 

cos 0

 

 

Ре10

Р0

Рмх

 

Рмг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В

В

 

 

В

 

 

В

 

А

 

А

А

 

А

Вт

Вт

Вт

Вт

 

 

в.о.

 

 

Вт

Вт

Вт

 

Вт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В таблиці 3 позначено:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

1

U

 

 

U

 

U

 

 

;

I

 

 

 

1

I

 

 

I

 

 

I

 

 

;

 

 

 

 

 

0

3

AB

BC

AC

0

3

0 A

0 B

0C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р

 

Р

 

 

 

Р

Р

 

;

 

 

 

соs

 

 

 

 

 

Р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

10 .

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

0 А

 

 

 

0 В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3U

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ре10 – електричні втрати в обмотках статора АД на х.х.

4 Дослід короткого замикання АД

Дослід короткого замикання АД проводиться з метою отримання даних для побудови кругової діаграми АД. Дослід к.з. проводиться за електричною схемою рисунку 1. Обмотка статора АД включається в мережу на знижену напругу, обмотка фазного ротора замкнена накоротко, а сам ротор загальмований, тобто нерухомий. Дослід к.з. проводиться при зниженій напрузі, яка змінюється за допомогою індукційного регулятора. Напруга, що подається на обмотку статора, спочатку плавно підвищується таким чином, щоб струм в обмотці статора досяг значення 1,25Ін. При цьому записуються показання вимірювальних приладів. Потім напругу, що подається на обмотки статора знижують таким чином, щоб мінімальний струм в обмотках статора досяг значення 0,25Ін. знімається 5-6 точок при різних значеннях струмів з контролем фазних напруг, струмів і потужностей. Обов’язково проводиться дослід при струмі к.з. Ікн. Результати вимірювань та розрахунків заносяться до таблиці 4.

64

№ досліду

1

6

Таблиця 4 – Дані досліду к.з. АД

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дослідні дані

 

 

 

 

Розрахункові дані

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UкА

UкВ

UкС

Uк

IкА

IкВ

IкС

Iк

РкА

РкВ

РкС

Рк

cos к

Iкн

Ркн

Zк

Rк

Xк

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В

В

В

В

А

А

А

А

Вт

Вт

Вт

Вт

в.о.

А

Вт

Ом

Ом

Ом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В таблиці 4 позначені:

U

 

 

1

U

 

U

 

U

 

;

I

 

 

1

I

 

 

I

 

 

I

 

;

к

3

кA

кB

кA

к

3

кA

кB

кC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р

 

Р

 

Р

Р

;

 

 

 

соs

 

 

 

 

Р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к

 

 

к .

 

 

к

 

кА

 

 

кВ

 

 

кС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3U

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к

к

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iкн , Ркн – струм та потужність к.з. при номінальній напрузі.

ОБРОБКА ДОСЛІДНИХ ДАНИХ

Необхідні розрахунки виконуються по наступним формулам. Коефіцієнт потужності х.х. АД

соs

 

Р

 

 

 

10 .

0

 

3U

 

I

 

 

 

10

10

 

 

 

 

(7.3)

Електричні втрати в обмотці статора на х.х.

Р

2

R

(7.4)

е10

10

1 0

 

де R1 0 – опір фази обмотки статора (таблиця 1)

Механічні втрати в АД Для визначення Рмх за даними досліду х.х. АД (таблиця 3)

визначається потужність х.х. без врахування електричних втрат в обмотках статора на х.х., тобто

Р0

P10

Pе1

(7.5)

 

 

0

 

Результати розрахунків соsφ0, Р10 та

Р0 заносяться до

таблиці 3.

Потім слід побудувати характеристики потужності х.х. АД

Р10 0 f U0 ,

Приблизний вигляд характеристик наведено на рисунку 2.

65

~3,50 Гц , 220 В

A QF1

FU

IP

KB

C1

C4 P4

 

QF2

 

B

 

 

 

C2

C5

P5

C

 

 

 

C3

C6

P6

KK

 

 

 

 

P1

3

2

1

 

P2

3

2

1

П

 

 

 

 

P3

3

2

1

 

Рисунок 1 –Електрична схема дослідів холостого ходу та короткого замикання трифазного АД із фазним ротором.

Рисунок 2 – До визначення механічних та магнітних втрат за даними досліду холостого ходу АД.

Рисунок 3 – Кругова діаграма трифазного АД з фазним ротором.

66

(

 

При цьому

 

 

 

 

 

Р0 Pмх Pмг

,

 

 

де Pмх

– механічні втрати в АД;

 

 

 

 

Pмг – магнітні втрати в АД.

 

 

 

 

Для окремого визначення механічних (

Pмх

P

) втрат

графічні залежності Р

10

та

Р

мг

 

 

 

0

(7.6)

) та магнітних (рисунок 2)

екстраполюються до перетинання з віссю ординат, тобто віссю потужності. Точка перетинання графіків з віссю, визначить

величину механічних втрат в АД P

 

з тієї причини, що при U

=0

 

мх

 

 

0

 

магнітні втрати Pмг =0. Методика визначення магнітних втрат в

АД Pмг очевидна по рисунку 2.

 

 

 

 

 

Значення втрат Pмх та

Pмг також заносяться до таблиці 3

даних досліду х.х.

 

 

 

 

 

 

Коефіцієнт потужності к.з. АД

 

 

 

 

 

cos к

P

 

 

 

 

к

 

,

(7.7)

3 U

 

I

 

к

к

 

 

 

 

 

 

 

Струм к.з. при номінальній для практичних розрахунків співвідношенню

I

кн

І

 

 

напрузі з достатньою точністю може бути визначений по

к

U

 

 

н

,

(7.8)

U

 

 

 

 

к

 

 

де Iк та Uк – струм та напруга к.з., що відповідає одному з

вимірювань в досліді к.з. Звичайно при Ікн.

 

Uн – номінальна напруга АД.

 

Потужність к.з. при номінальній напрузі Uн

 

 

 

2

 

 

Ікн

 

Ркн Рк

 

.

(7.9)

 

 

Ік

 

Параметри к.з. АД

67

Z

 

 

U

кф

 

U

кф

;

 

 

 

к

І

 

 

І

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к

 

н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р

 

 

Р

 

 

 

Rк

 

 

к

к

;

(7.10)

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к

 

н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

XZ 2 R2 .

кк к

Розрахункові значення соsφк, Ікн та Ркн і параметрів к.з. заносяться до таблиці 4 даних досліду к.з.

Опір фази обмотки ротора R2/ приведений до числа витків обмотки статора при розрахунковій температурі 750С.

R

/

R

 

K

 

2

,

 

0

е

 

2

 

 

 

 

 

 

2( 75 C )

 

 

 

 

де Ке – коефіцієнт трансформації обмоток;

(7.11)

R

0

2( 75 C )

– Опір фази обмотки ротора при розрахунковій

температурі 750С. Значення опорів

R

та

R

0

2( 75 C

)

приведено

в

таблиці 1.

Побудова кругової діаграми АД за даними дослідів х.х. та к.з.

Кругова діаграма АД представляє собою геометричне місце кінця вектора фазного струму Іпри незмінній підведеній напрузі Uі частоті fпри зміні ковзання s в межах від +∞ до -∞. Кругова діаграма обґрунтована, наприклад в [1,6,7,8], відповідає Т-подібній схемі заміщення АД і будується за даними дослідів х.х. та к.з. АД. Кругова діаграма дозволяє побудувати робочі характеристики АД і визначити всі електромагнітні величини, що характеризують режими роботи асинхронної машини будь-якому значенні ковзання, а також дає наочну уяву про зміну цих величин при зміні режиму роботи машини.

Для побудови кругової діаграми асинхронної машини необхідні наступні дані:

1 Фазний струм х.х. І0 при номінальній напрузі Uн і номінальній частоті fн, а також значення cosφ0 при Uн та fн;

2Потужність механічних втрат в АД Pмх ;

3Фазний струм к.з. Ікн при номінальній напрузі Uн і значенні

cosφк при Ркн та Uк при Ікн;

4 Потужність втрат к.з. Ркн при номінальній напрузі Uн;

68

5 Опір обмотки фази статора

опору обмотки ротора R

/

0

2( 75 C )

R

0

та приведене значення

1( 75

C )

при робочій температурі 750С;

6 Активний опір к.з.

температурі 750С; 7 Номінальний струм АД

двигуна

R

0

при робочій

 

к( 75

C )

Ін і номінальну напругу АД Uн;

Необхідні вихідні дані визначаються по результатам вимірювань та розрахунків раніше проведених дослідів х.х. та к.з. і наведені в таблицях 3 та 4.

Для зручності побудови кругової діаграми АД рекомендується вихідні дані звести до таблиці 5.

Таблиця 5 – Вихідні дані для побудови кругової діаграми АД

Uнф

Інф

І0

cosφ0

0

Рмх

Ікн

cosφк

к

Ркн

В

А

А

А

град.

Вт

А

в.о.

град.

Вт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

0

1( 75 C )

Ом

R

0

к( 75 C )

Ом

Кругова діаграма АД, представлена на рисунку 4, будується наступним чином.

1 На листі міліметрового паперу розміром не менше 15х25 см наносять вісі координат, початок яких знаходиться в лівому нижньому куту листа.

2 На вісі ординат в довільному масштабі відкладуться Uнф двигуна.

3Масштаб струму m, А/мм обирається таким чином, щоб довжина вектора номінального струму Ін була не менше 50-60 мм.

4Визначається масштаб потужності та моменту

mР=3Uнф . mі, Вт/мм; mМ=9,55 mР/n1, Н.м/мм,

де n1 – частота обертання магнітного поля статора, При цьому

 

 

n1

 

60

f

,

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

де

p

– число пар полюсів АД.

 

об/хв.

(7.12)

69

5 Визначається точка реального х.х. АД 0//. Для цього

вектора Uнф під кутом φ0 відкладається вектор струму х.х.

відрізок 0/ - 0//= I0 /mі .

до

 

 

I0

,

6 Визначається точка 0 ідеального х.х. АД при s=0. З достатньою точністю точку 0 можна отримати якщо з кінця вектора

 

відкласти вниз відрізок 0// 0 Рмх .

I0

 

 

mP

 

7 Визначається точка «К» к.з. АД (при s=1). Для цього

 

 

 

кутом φк до вектора напруги U нф

відкладається вектор струму

 

 

 

рівний відрізку 0/К= Iкн / mi . Точки 0 і К з’єднуються відрізком.

під

 

 

Iкн

,

8 Визначається центр окружностей струмів, який повинен знаходитися на лінії 0С, паралельній вісі абсцис і проходячи через точку 0 ідеального холостого хода (s=0). Відрізок ОК є хордою окружності струмів, то для знаходження центру окружностей струмів ОК проводимо перпендикуляр до середини відрізку ОК до перетинання його з прямою ОС в точці 0к.

9 Для визначення на діаграмі найважливішої точки Т, в якій ковзання s=±∞, необхідно з точки К (s=1) опустити перпендикуляр

на

лінію

та

поділити

відрізок КК2 в співвідношенні

KK1

/ KK2

R

0

/ R

0

.

Перетин прямої, що проходить

 

 

1( 75 C )

K( 75 C )

 

 

через точки 0 та К1 з окружністю струмів визначить положення точки Т (s=±∞).

10 Головні лінії кругової діаграми АД 0/С/ - лінія потужності, що споживається, Р1=0.

0Т – лінія електромагнітної потужності Рем=0 та електромагнітного моменту або обертального моменту, М=0.

0/К – лінія корисної потужності, Р2=0.

0К – лінія повної механічної потужності, Рмх=0.

11 Для зручності на круговій діаграмі виконуються додаткові побудови.

1) Шкала cosφ. Для цього на вісі ординат проводиться на півколо діаметром 0/m=100 мм. Відрізок 0/h, який відсікається вектором струму статора І1 або його продовженням на напівколі, визначає значення коефіцієнту потужності як співвідношення відрізків

70

Соседние файлы в папке ел.маш.лекции.практ.и т.д