Лабораторная работа №3

Указания по проведению эксперимента

Испытания проводятся на асинхронном двигателе с короткозамкнутой обмоткой ротора типа А51-6. Паспортные данные двигателя, имеющиеся на стенде, следует занести в протокол испытаний.

1. Измерение сопротивления обмотки статора при постоянном токе в практически холодном состоянии. Измерения проводятся методом омметра логометрической системы. Результаты измерений заносятся в табл. 3.1, куда записывают и температуру, при которой проводились измерения.

Измеряют также сопротивления обмотки методом моста, результаты измерений заносят в протокол и сравнивают полученные обоими методами результаты. Для удобства измерений все 6 выводов обмотки статора выведены на стенд.

 Таблица 3.1

u_об = ... ^оС

2. Определение тока и потерь холостого хода. При проведении этого опыта измеряют следующие величины: линейные напряжения и токи, потребляемую двигателем активную мощность и частоту сети. Схема проведения опыта приведена на рис. 3.1. Регулирование напряжения осуществляется автотрансформатором АТ. Подробно порядок проведения опыта холостого хода описан в [8].

 Электрические величины измеряются с помощью щитовых приборов, результаты измерений заносятся в табл. 3.2. Опыт холостого хода проводится на практически холодной машине, поэтому активные сопротивления фаз обмотки статора принимаются равными полученным в предыдущем опыте.

По результатам опыта холостого хода и измерения активных сопротивлений обмотки статора находят сумму магнитных и механических потерь

 Р_м + Р_мех = Р_о - (I₁₀²r₁ +I₂₀²r₂ + I₃₀²r₃)  ,  ( 3.1 )

где Р_о − измеренные потери холостого хода, I_io, r_i − ток соответствующей фазы и ее активное сопротивление. После этого в соответствии с рекомендациями [8,12] проводят разделение этих потерь, определяя отдельно механические (Р_мех) и магнитные (Р_м) потери для номинального напряжения и частоты. Если частота сети отличается от номинального значения, то следует привести результаты опыта к номинальной частоте. Для этого рассчитанное значение магнитных потерь следует пересчитать пропорционально степени 1,5 частоты, а механических потерь − пропорционально квадрату частоты.

Рис. 3.1. Схема для исследования асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

 Таблица 3.2

Р_м = ... Вт,  Р_мех = ... Вт.

3. Определение тока и потерь короткого замыкания. При проведении этого опыта к статору заторможенного двигателя подводится практически симметричное напряжение номинальной частоты. В процессе опыта измеряют линейные напряжения и токи, потребляемую двигателем активную мощность и развиваемый им момент. Активные сопротивления обмотки статора измеряют сразу после опыта. Схема проведения опыта соответствует рис. 3.1. Опыт проводится следующим образом:

А. Заторможенный двигатель включается на напряжение, равное 10¸15% номинального, затем напряжение плавно повышается до номинального значения (или близкого к нему) и в протокол (см. табл. 3.3) заносятся соответствующие ему величины. Опыт должен проводиться в течение не более 10¸15 с, после чего двигатель отключают от сети и методом омметра или моста измеряют активное сопротивление обмоток статора. Регулирование напряжения, как и в предыдущем опыте, осуществляется с помощью автотрансформатора АТ (см. рис. 3.1).

Б. Заторможенный двигатель включается на минимальное напряжение, после чего его увеличивают до значения, при котором по обмотке статора протекает номинальный ток. Заносят в протокол (табл. 3.3) соответствующие этому напряжению величины.

Результаты опытов  А и Б приводят к номинальному напряжению U_н   следующим образом:

            приведение тока −                               I _к.н = I _к  ^.  U_н /U_к  ,                      ( 3.2 )

             приведение момента −             M_к.н. = M_к ^. (I_к.н/I_к)²,                             ( 3.3 )

 где I_к ,M_к − опытные значения тока и момента.

 Таблица 3.3

R_C1-C4 = ... Ом,   R_C2-C5 = ... Ом,   R_C3-C6 = ... Ом

4. Определение перегрузочной способности двигателя

Максимальный вращающий момент определяется методом непосредственной нагрузки, в качестве которой используется электромагнитный тормоз. Определяют по тахометру соответствующую максимальному моменту скорость и последующим расчетом - критическое скольжение. В процессе опыта контролируются напряжение питания, частота вращения и момент сопротивления.

В связи с относительно большой перегрузочной способностью асинхронных двигателей опыт проводится при пониженном напряжении, для чего соединенную по схеме Y обмотку статора  (номинальное напряжение равно 220 В) включают непосредственно в сеть напряжением 127 В.

Предварительно определяют приближенное значение максимального момента, для чего после разгона двигатель плавно нагружают до тех пор, пока он не начнет резко тормозиться. Двигатель отключают от сети и запоминают примерную величину максимального момента. Затем вторично включают двигатель в сеть и, установив момент сопротивления несколько меньший измеренного максимального, начинают увеличивать его малыми ступенями ( 1¸1,5 деления по шкале электромагнитного тормоза). При каждом значении нагрузки заносят в протокол (табл. 3.4) значения момента и частоты вращения. Записывают также величину напряжения сети.

Когда двигатель начнет резко тормозиться, отключают его от сети. По данным табл. 3.4 выписывают значение максимального момента и критической частоты вращения.

Приводят максимальный момент к номинальному напряжению по формуле

 М_max.н = М_max.оп (U_н/ U_оп)²    .                             ( 3.4 )

   Таблица 3.4

U_оп = ... В

5. Нагрузка двигателя без отдачи энергии в сеть

Этот тип нагрузки является весьма распространенным при проведении испытаний двигателей небольшой мощности. В качестве нагрузочных устройств в этом случае применяют различные тормоза, среди которых в силу простоты и достаточной точности выделяются электромагнитные тормоза.

Перед проведением опыта нагрузки по паспортным данным определяют номинальный момент двигателя в кгс^.м (тормоз отградуирован в этих единицах):

M_н = 0,975 P_н / n_н  ,  ( 3. 5 )

 где P_н − номинальная мощность двигателя, кВт, n_н − его номинальная частота вращения, об/мин.

В соответствии с ГОСТ 25941-83 [13] при определении КПД непосредственным методом температура всех частей испытуемой машины должна быть равна рабочей температуре. Особенно это касается температуры обмоток, поскольку она определяет электрические потери. Неучет этого обстоятельства может привести к погрешности при определении КПД. Поэтому перед проведением опыта определяют температуру обмоток статора. Для этого методом омметра или моста измеряют активное сопротивление обмоток r_г  и по нему определяют температуру обмотки (^оС) перед началом опыта: 

u = (r_г - r_х )^.(235+u_х )/r_х  +u_х - u₀     ,    ( 3.6 )

 где r_{х -} активное сопротивление обмотки по п.1 экспериментальной части работы, Ом; u_х − температура обмотки в практически холодном состоянии по тому же пункту работы, ^оС;   u₀  − температура охлаждающей среды, ^оС.

Поскольку за время проведения опытов температура воздуха в лаборатории практически не изменяется, а двигатель перед началом испытаний в этот день не использовался, то можно считать, что u_х = u₀   и упростить формулу для u :

 u = (r_г - r_х )^.(235+u_х )/r_х .  ( 3.7 )

 Сразу после измерения сопротивлений обмотки статора включают двигатель в сеть методом переключения со звезды на треугольник и нагружают его номинальным моментом. В протокол заносят значение момента (по шкале электромагнитного тормоза), потребляемой активной мощности, линейных токов, напряжений и скольжения (измеряют стробоскопическим методом) или частоты вращения. Электрическая схема опыта соответствует рис. 3.1. По результатам измерений рассчитывают КПД и коэффициент мощности:

h = Р₂/Р₁  ,  cosj = P₁ /  U_л I_л  .   ( 3.8 )