Лабораторная работа №4

Указания по проведению эксперимента

Испытания проводятся на асинхронном двигателе типа АК51/6 с фазной обмоткой на роторе. Паспортные данные двигателя, имеющиеся на стенде, следует занести в протокол испытаний.

1. Определение начал и концов трехфазной обмотки статора.

Этот опыт аналогичен опыту по определению начал и концов обмоток трансформатора (см. лабораторную работу №1 настоящего сборника). Сначала с помощью тестера или омметра определяют пары выводов, принадлежащих одной фазе, и условно маркируют их буквами (например, А-А’, В-В’, С-С’). После этого произвольно задают начало С₁ и конец С₄ одной из трех обмоток.

К этой обмотке подают питание от низковольтного источника постоянного тока (см. рис. 4.1) таким образом, чтобы положительный полюс источника соединялся с началом обмотки С₁, а отрицательный − с концом С₄. К этой же обмотке подключают вольтметр постоянного тока V₁. Второй такой же вольтметр подключают ко второй обмотке (плюс вольтметра соединяют с зажимом В, минус − с В’). При замыкании рубильника Р по обмотке С₁-С₄ начнет протекать ток и вызванное им изменение потока наведет электродвижущую силу во всех трех обмотках. Направление этой ЭДС определяется вторым вольтметром V₂. Для исключения погрешности, связанной с протеканием токов в обмотке ротора, последнюю размыкают.

Если при замыкании рубильника оба вольтметра отклоняются в одну сторону, это означает, что выводу В соответствует конец обмотки, а выводу В’ − ее начало. Если вольтметры отклоняются в разные стороны, то зажиму В соответствует начало обмотки, а зажиму В’ − ее конец.

Из этого описания видно, что результаты опыта аналогичны определению начал и концов разных фаз обмоток трансформатора. Это объясняется тем, что между обмотками фаз двигателя имеется пространственный сдвиг в 120 эл. град. Поэтому по отношению к магнитному потоку первой фазы С1-С4 обмотки двух других фаз оказываются включенными “встречно”.

После маркировки второй фазы (В-В’) вольтметр V2  переносится на обмотку третьей фазы (C-C’) и опыт повторяется. В соответствии с ГОСТ 183-74 принята следующая маркировка фазных обмоток статора: начала фаз − С1, С2, С3, концы этих фаз − С4, С5, С6.

По окончании опыта проверяют соответствие маркировки фаз имеющейся на колодке выводов.

2. Измерение сопротивления изоляции.

Измерение сопротивления изоляции обмоток относительно корпуса и между обмотками в соответствии с [12] проводится с помощью мегомметра напряжением 500 В (для двигателей с номинальным напряжением до 500 В включительно) или напряжением 1000 В (при номинальном напряжении двигателя большем 500 В). Измерение сопротивления изоляции обмоток двигателя следует проводить в практически холодном состоянии до начала испытаний по другим пунктам программы, а также в нагретом состоянии при температуре обмоток, близкой к рабочей.

Схема опыта приведена на рис. 4.2. Измерение сопротивления изоляции производится для каждой электрической цепи, имеющей отдельные выводы; все прочие электрические цепи должны быть соединены с корпусом машины. При измерении сопротивления корпусной изоляции мегомметр М включается между одной из фазных обмоток статора и корпусом машины (на заземляющий болт), а две другие фазы соединяются с корпусом (см. рис. 4.2,а). При измерении сопротивления изоляции между обмотками мегомметр включается между двумя фазами, а третья замыкается на корпус. Обмотка ротора жестко соединена в звезду, поэтому для нее проводится лишь одно измерение − сопротивление корпусной изоляции, для чего мегомметр включается между контактным кольцом и заземляющим болтом.

Во время измерения сопротивления изоляции соответствующая емкость обмотки может зарядиться. Поэтому по окончании каждого опыта ее следует разрядить путем соединения соответствующей электрической цепи с заземленным корпусом машины.

Результаты измерения сопротивления изоляции в холодном состоянии заносят в табл. 4.1, куда записывают и температуру обмоток.

Таблица 4.1

3. Испытание на нагревание.

Перед выполнением этого пункта методом моста или омметра измеряют активное сопротивление обмоток статора постоянному току и заносят результаты измерений в первый столбец табл. 4.2. После этого согласовывают направление вращения асинхронного двигателя и машины постоянного тока. Для этого запускают асинхронный двигатель с помощью пускового реостата и запоминают направление его вращения. После отключения двигателя от сети и его остановки запускают машину постоянного тока, запоминают направление ее вращения и отключают ее от сети. Если направления вращения обеих машин не совпадают, то изменяют чередование фаз у асинхронного двигателя и повторно проверяют согласованность вращения машин.

После согласования направления вращения обмотку ротора асинхронного двигателя закорачивают с помощью пускового реостата и запускают машину постоянного тока, доводя ее частоту вращения до синхронной (контроль − по тахометру). Проверка правильности показаний тахометра осуществляется следующим образом. При вращающемся агрегате “машина постоянного тока − асинхронный двигатель” включают двигатель в сеть и регулируют скорость агрегата возбуждением машины постоянного тока, добиваясь нулевого значения тока в роторе асинхронного двигателя. Нулевому току соответствует синхронная скорость.

Сравнивают значение синхронной скорости (по паспорту двигателя) с показаниями тахометра и берут поправку на показания последнего.

Затем снижают скорость агрегата, добиваясь, чтобы по обмоткам статора асинхронного двигателя протекали номинальные токи. Контроль токов осуществляется по щитовым амперметрам на стенде. Этот момент соответствует времени  t = 0 (см. табл. 4.2), здесь же отмечают текущее время суток (время по часам). Во время проведения этого опыта необходимо постоянно поддерживать номинальный ток в обмотке статора.

Измерение превышения температуры Du‘ проводят по методу сопротивления (один из методов определения температуры, предусмотренный ГОСТ 11828-86) следующим образом. Через 30 мин. работы отключают асинхронный двигатель и машину постоянного тока от сети и, дождавшись полной остановки агрегата, методом моста или омметра измеряют активное сопротивление обмотки статора. Результаты измерений заносят в табл. 4.2. Снова запускают агрегат, как описано в начале этого пункта (без проверки согласования направления вращения обеих машин) и доводят ток асинхронного двигателя до  номинального значения.

Эту операцию повторяют несколько раз через каждые 30 мин работы. Испытание на нагревание прекращают, когда разность превышений температуры в двух последующих измерениях не превышает 1^оС, что соответствует изменению активного сопротивления примерно на 1%. После окончания испытаний на нагревание снова запускают агрегат, доводят ток статора асинхронного двигателя до номинального значения и записывают в табл. 4.3 результаты измерения электрических величин (по показаниям щитовых приборов на стенде) и скорости агрегата (по тахометру). После этого агрегат отключают от сети и после его полной остановки измеряют сопротивления изоляции в горячем состоянии по схемам, описанным в п.2  экспериментальной части работы.  Результаты измерений заносят в табл. 4.1.

Если первое измерение активного сопротивления обмотки статора можно провести не ранее, чем через 20 с после отключения агрегата, то необходимо вносить поправку в расчеты температуры, с целью чего строится кривая остывания двигателя, показанная на рис. 4.3. Эту кривую можно построить после первых 30 мин. работы под нагрузкой. Порядок ее построения следующий. Проводят измерение активного сопротивления  обмотки одной из фаз асинхронного двигателя сразу после остановки агрегата, запомнив при этом время его торможения t₁ по секундомеру (время между отключением агрегата и его полным остановом). Повторяют измерения активного сопротивления той же фазы через 10 и 20 с после первого измерения. Заносят время измерения и его результаты в табл. 4.4. Затем включают агрегат в сеть и продолжают испытание на нагревание.

 Таблица 4.2

Таблица 4.3

Рис. 4.3. Кривая остывания двигателя

По результатам измерения сопротивлений (табл. 4.4) определяют превышение температуры обмотки (^оС) в соответствии с формулой:

Du_i = (R_i - R_o)^.(235 - u_o)/R_o  , (4.1)   

  где R_i = R_1,2,3,  Du_i = Du_1,2,3 − активные сопротивления обмотки и ее превышения температуры в моменты времени t = t_1,2,3; R_o, u_o − активное сопротивление обмотки и ее температура в начале испытаний на нагревание.

 Таблица 4.4

После этого рассчитывают логарифм превышения температуры lg Du_1,2,3 заносят результаты расчетов в табл. 4.4 и строят кривую остывания рис. 4.3. Экстраполируют кривую остывания до пересечения с осью ординат, находя lg Du_нач и соответствующее ему превышение температуры Du_нач.