2801.Электрические машины
..pdfРис. 5.4. Схема электрическая принципиальная опыта с нагрузкой с помощью генератора постоянного тока
Рис. 5.5. Схема соединения модулей стенда для опыта с нагрузкой с помощью генератора постоянного тока
51
Опыт проводится в следующем порядке:
–включить автоматический выключатель QF1 модуля питания стенда «АДКР-ГПТ»;
–включить кнопкой «Сеть» сопротивление якорной цепи
иустановить его максимальным (положение ∞ переключателя SA1). Установить номинальный ток возбуждения (переключатель SA2 в положение «0);
–включить автоматический выключатель QF1 модуля питания стенда «Трансформаторы»;
–включить контактор SB1 модуля питания стенда «Трансформаторы»;
–включить контактор SB3 модуля автотрансформатора;
–включить модуль измерителя мощности, нажав кнопку «Сеть»;
–плавно изменяя положение ручки автотрансформатора, установить номинальное напряжение, равное 380 В, и поддерживать его постоянным в процессе испытания. Записать показания измеряемых величин для первой точки в табл. 5.2;
–далее, уменьшая сопротивления в якорной цепи генератора переключателем SA1, увеличивать ток якоря до 5–6 А. Записать 5–6 замеров показаний активной мощности, тока и напряжения статора, тока и напряжения якоря генератора и скорости вращения ротора в табл. 5.2.
Б. Нагрузка создается встречным движением двигателя постоянного тока, запитанного от тиристорного преобразователя
Собрать схему подключения асинхронного двигателя к сети, приведенную на рис. 5.6. Подключить обмотку возбуждения и якорную цепь двигателя постоянного тока к модулю тиристорного преобразователя согласно рис. 5.6.
На рис. 5.6 используются следующие функциональные узлы стендов: 1 – «Модуль питания стенда»; 2 – «Модуль питания»; 3 – «Модуль измерителя мощности»; 4 – «Модуль тиристорного преобразователя»; 5 – «Модуль силовой».
52
Рис. 5.6. Схема соединения модулей стенда для опыта с нагрузкой с помощью встречного движения двигателя постоянного тока
Опыт проводится в следующем порядке:
–включить автоматический выключатель QF1 модуля питания стенда «АДКР-ГПТ»
–включить модуль измерителя мощности, нажав кнопку «Сеть»;
–кнопку «Сеть» подачи напряжения на тиристорный преобразователь установить в нижнее положение «Откл»;
–убрать сигнал разрешения на работу ТП (переключатель SA6), установить переключатель SA5 ТП в среднее положение,
апотенциометр RP1 повернуть в крайнее положение против часовой стрелки;
–установить на тиристорном преобразователе режим регулирования скорости двигателя постоянного тока (переключатель SA2 – в положение «Момент»);
53
–переключатель «Руч/Авт» SA3 ТП установить в положение «Руч», переключатель SA4 – в положение «НМ»;
–на силовом модуле включить кнопку «Сеть», вывести Rдоб из цепи якоря, установив переключатель SA1 положение «0»,
иустановить номинальный ток возбуждения (переключатель SA2 в положение «0»);
–нажатием кнопки «SB3» модуля питания стенда подать напряжение на асинхронный электродвигатель, который разгонится до скорости холостого хода;
–подать разрешение на работу ТП (переключатель SA6) и определить направление задания момента нагрузки. Для этого выбрать с помощью переключателя SA5 ТП произвольное направление вращения и, плавно задавая момент нагрузки потенциометром RP1, контролировать частоту вращения электродвигателя. Если частота вращения уменьшается, ДПТ создает тормозной момент. В этом случае необходимо вывести потенциометр RP1 в крайнее положение против часовой стрелки, изменить направление задания момента нагрузки установкой переключателя SA5 ТП противоположное в положение (генераторный режим);
–зафиксировать точку холостого хода и записать показания измеряемых величин для первой точки в табл. 5.2.
–далее, увеличивая ток нагрузки двигателя до 5–6 А, задать момент нагрузки потенциометром RP1 тиристорного преобразователя и занести результаты показаний для 5–6 замеров в табл. 5.2.
В. Нагрузка создается синхронным генератором на стенде «CГ-АДКР»
Собрать схему подключения асинхронного двигателя к сети через модуль измерителя мощности, приведенную на рис. 5.7. Подключить к синхронному генератору активную нагрузку согласно рис. 5.7.
Перед проведением работы установить модули стенда в исходное состояние:
54
–автоматический выключатель QF1 модуля «Сеть/Нагрузка» отключен (ручка выключателя находится в нижнем положении);
–установить кнопку «Сеть» блока возбуждения СГ модуля «Электрические машины» в отключенное положение (кнопка не светится);
–потенциометры RP1 и RP2 модуля «Электрические машины» установить в крайнее положение против часовой стрелки;
–тумблер SA4 установить в положение «Стоп»;
–тумблеры SA2, SA3, SA5 модулей перевести в положение
«Руч».
Рис. 5.7. Схема соединения модулей стенда «СГ-АДКР» для опыта с нагрузкой
На рис. 5.7 используются следующие функциональные узлы стендов: 1 – «Модуль Сеть/Нагрузка»; 2 – «Модуль Синхронизация/Измерения»; 3 – «Модуль Электрические машины».
Опыт проводится в следующем порядке:
– включить автоматический выключатель QF1 модуля «Сеть/Нагрузка»;
55
–нажать кнопку SB1 «Вкл» модуля «Сеть/Нагрузка» для запуска асинхронного двигателя;
–зафиксировать первую точку холостого хода и записать показания измеряемых величин для первой точки в табл. 5.2.
–включить кнопку «Сеть» блока возбуждения модуля «Элек-
трические машины» и установить ток возбуждения iв = 6А, переключательнагрузкиSA1 приэтомнаходитсяположении7 (разрыв);
–далее уменьшая сопротивление нагрузки генератора переключателем SA1 до нулевого положения записать замеры показаний активной мощности, тока и напряжения статора, тока и напряжения синхронного генератора и скорости вращения ротора в табл. 5.2.
Таблица 5 . 2 Данные опыта работы с нагрузкой
UAB |
UBC |
UCA |
IA |
IB |
IC |
P∑ |
Uсг |
Iсг |
n |
В |
В |
В |
А |
А |
А |
Вт |
В |
А |
об/мин |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обработка результатов испытаний
1. Рассчитать сопротивление фазы обмотки статора при 75 °С по формуле
R1(75 ) = R1[1 + 0,004(75 C – )],
где – температура окружающей среды во время опыта; R1 – измеренное сопротивление фазы статора.
2. Используя экспериментальные данные из табл. 5.1, рассчитать и построить в одних осях зависимости P0, I0, cosφ0 = f (U1). Результатырасчетов свестив табл. 5.3.
U1 |
U AB UBC UCA , I0 |
IA IB IC |
, cos 0 |
P0 |
. |
3 |
|
||||
|
3 |
|
3U1I0 |
P0 = P0∑ – определяется измерителем мощности.
56
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
5 . 3 |
||
|
|
Расчетные характеристики холостого хода |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
U |
1 |
U 2 |
P |
I |
0 |
cosφ0 |
3I 2 R |
P' P 3I 2 R |
||||
|
1 |
0 |
|
|
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
||
В |
В |
Вт |
А |
о.е. |
Вт |
|
|
Вт |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. Выполнить разделение потерь холостого хода. Потери холостого хода:
p p |
мг |
p |
p |
p |
p |
3I 2 R |
. |
0 |
мех |
0эл1 |
мг |
мех |
0 1 75 |
|
Потери в стали (∆pмг) и механические потери определяют из характеристик холостого хода. Вычитая из мощности Р0, потребляемой двигателем при холостом ходе, электрические потери в обмотке статора ∆p0эл при холостом ходе, получают сумму потерь в стали ∆pмг и механические потери ∆pмех:
Р Р Р Р 3I 2 R p p .
0 0 0эл1 0 0 1 75 мг мех
Рис. 5.8. Разделение потерь холостого хода
Для разделения потерь в стали и механических строят кри-
вую зависимости Р0 Р0 3I02 R1 75 pмг pмех f U1 . Экстраполируя ее до пересечения с осью ординат (рис. 5.8, a), полу-
чают точку пересечения кривой Р 3I 2 R |
f U |
1 |
с осью |
|
0 |
0 1 75 |
|
|
ординат.
57
Эта точка соответствует механическим потерям ∆pмех, так как теоретически при U1 = 0 и n = n1 потери в стали ∆pмг = 0.
На практике экстраполяция кривой Р0 f U1 может привести
к ошибке, так как крайняя левая точка этой кривой располагается на значительном расстоянии от оси ординат. Эта ошибка мо-
жет быть уменьшена, если построить зависимость Р0 f U1 2 ,
которая ближе к прямой и на которой опытные точки располагаются более удобно для экстраполяции (рис. 5.8, б).
Расчетные данные сводятся в табл. 5.3.
По данным |
табл. 5.3 построить зависимостиР0 Р0 |
3I02 R1 75 f U1 |
или Р0 Р0 3I02r1 75 f U12 и по графику |
определить ∆pмг и ∆pмех.
4. Определить коэффициент полезного действия по выражению
Р1 p ,
Р1
где ∆p = ∆pэл1 + ∆pэл2 + ∆pмг + ∆pмех + ∆pдоб.
Мощность P1 – определяется с помощью измерителя мощности (см. табл. 5.2).
Электрические потери в обмотке статора ∆pэл1 определяют по току статора и сопротивлению R1(75 ):
p |
эл1 |
3I 2 R |
, I |
IA IВ IC |
(см. табл. 5.2). |
|
|||||
|
1 1 75 |
1 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
Электрические потери в обмотке ротора ∆pэл2 определяют по скольжению S и электромагнитной мощности Рэм:
pэл2 Рэм S , Pэм Р1 pэл1 pмг , S n1n1 n ,
где n1 – синхронная скорость поля статора; n – измеренная скорость ротора (см. табл. 5.2).
58
Потери в стали ∆pмг и механические ∆pмех определяют для номинальногонапряженияметодомразделения потерь (см. рис. 5.8).
Добавочные потери обусловлены неравномерным распределением плотности переменного тока в обмотках, вихревыми токами, вызванными полями рассеяния в различных частях машины к пульсациями магнитного поля машины.
Согласно ГОСТ 11828–86 они составляют 0,5 % Р1н при номинальном токе I1н, при других нагрузках добавочные потери изменяются пропорционально квадрату тока:
pдоб 0,005Р1н II1 2 ,1н
где I1 – текущее значение тока статора; I1н – номинальное значе-
ние тока статора, P1н P2н .
н
Результаты расчета потерь свести в табл. 5.4.
Таблица 5 . 4 Результаты расчета потерь и коэффициента полезного действия.
Pэл1 |
Pмех |
Pмг |
P1 |
Pэм |
S |
Pэл2 |
Pдоб |
P |
|
Вт |
Вт |
Вт |
Вт |
Вт |
о.е |
Вт |
Вт |
Вт |
о.е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. По данным табл. 5.2 рассчитать рабочие характеристики асинхронного двигателя и результаты расчета свести в табл. 5.5.
Таблица 5 . 5 Расчет рабочих характеристик асинхронного двигателя
U1 |
I1 |
P1 |
P |
P2 |
|
n |
S |
cosφ |
В |
А |
Вт |
Вт |
Вт |
о.е. |
об/ми |
о.е |
о.е. |
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
59
Мощность на валу P2 |
Р1 p, |
коэффициент мощности |
|||
cos |
P1 |
|
. |
|
|
3U I |
|
|
|||
|
1 |
1 |
|
|
|
По данным табл. 5.5 построить в одних осях рабочие харак- |
|||||
теристики асинхронного |
двигателя |
Р1, I1, ,S,n,cos f P2 |
при U1 const, f1 const.
Контрольные вопросы
1.С какой целью и по какому принципу производят разделение магнитных и механических потерь?
2.Какие потери имеются в асинхронном двигателе?
3.Какие потери определяются при опыте по исследованию холостого хода?
4.Как определяются потери в обмотках статора и ротора?
5.Что такое добавочные потери?
6.Учитываются ли магнитные потери ротора при скольже-
ниях 0 < S < SH?
7.Что обозначает термин «постоянные и переменные по-
тери»?
8.От чего зависит величина магнитных и механических потерь?
9.При каком соотношении потерь КПД имеет максимальное значение?
10.Что называется коэффициентом полезного действия?
11.Как определяется электромагнитная мощность?
60