Исследование рабочих характеристик

Опыт проводить по схеме (рисунок 4.2) в следующей последовательности:

Включить автоматический выключатель «СЕТЬ».

Включить выключатель SA1.

Для включения обмотки статора по схеме «треугольник», установить переключатель SА3 в положение «Включено».

Установить режим работы Инвертора:

- «независимое управление» – положение «Включено»;

- «U/f=const» – положение «Выключено»;

- установить выключатель SA30 «PV1/PW1» в положение «PV1»;

- установить выключатель SA31 «PV2/PW2» в положение «PW2»;

- установить выключатель SA32 «PV3/j» в положение «PV3»;

- с помощью регулятора RP4 «Задание частоты» установить значение частоты f=50Гц (контролировать по прибору HZ1);

- с помощью регулятора RP5 «Задание напряжения» инвертора установить значение напряжения U₁=0В (контролировать по вольтметру PV4).

Подключить исследуемый двигатель к выходу Инвертора, нажав кнопку SВ1.

При помощи регулятора RP5 «Задание напряжения» плавно увеличить напряжение на статоре асинхронного двигателя до номинального значения U₁=220В (контролировать по вольтметру PV4).

Прогреть асинхронный двигатель в течение 5 минут.

Чтобы создать механическую нагрузку на валу исследуемого двигателя, нужно подключить к сети вспомогательную машину М3, которая работает в генераторном режиме.

Для этого необходимо:

- установить выключатель SA25 ШИП2 в положение «Включено»;

- с помощью регулятора RP3 «Задание тока» ШИП2 установить номинальное значение тока возбуждения вспомогательной машины М3 (контролировать по амперметру PА6).

Установить режим работы ШИП1: SA20 «Отключить замкнутую СУ», SA21 «Задание тока», SA22 «Генераторный режим».

При помощи регулятора RP5 «Задание напряжения» плавно увеличить напряжение на статоре асинхронного двигателя до номинального значения U₁=220В и поддерживать его постоянным в течение всего опыта (контролировать по вольтметру PV4).

Включить ШИП1 – тумблер SA23 в положение «Вкл».

Увеличивая ток в цепи якоря вспомогательной машины М3 с помощью регулятора RP1 «Задание» ШИП1, снять показания приборов в 5 точках и занести их в таблицу 4.4.

Таблица 4.4 - Рабочие характеристики

Завершив эксперимент, необходимо:

- с помощью регулятора RP1 «Задание» ШИП1 уменьшить напряжение до нуля (контролировать по прибору PV3);

- выключить ШИП1 – тумблер SA23 в положение «Выкл»;

- уменьшить напряжение на выходе инвертора до нуля (контролировать по прибору PV4);

- отключить исследуемый двигатель, нажав кнопку SB2;

- с помощью регулятора RP3 «Задание тока» ШИП2 установить значение тока возбуждения вспомогательной машины М3 равное нулю (контролировать по амперметру PА6).

- установить выключатель SA25 ШИП2 в положение «Выключено»;

Выключить выключатель SA1.

Выключить автоматический выключатель «СЕТЬ».

По опытным данным построить в одной системе координат рабочие характеристики асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором: I₁ , P₁ , n , s, cosj, М, h=f(P₂).

Величины s, М, Р₂ и h определяют по формулам:

Частота вращения ротора  , об/мин; (4.28)

Скольжение                ,%;  (4.29)

Коэффициент мощности              (4.30)

Электромагнитный момент двигателя постоянного тока независимого возбуждения:

                   , Н·м;  (4.31)

где коэффициент ДПТ  ;  (4.32)

Полезный момент на валу двигателя постоянного тока независимого возбуждения:

                   , Н·м;    (4.33)

где  - момент сопротивления, возникающий в двигателе постоянного тока от магнитных, механических и добавочных потерь.

                   , Н·м;         (4.34)

где            , Вт;       (4.35)

Для определения этих потерь иногда пользуются экспериментальным методом.

Включают двигатель постоянного тока независимого возбуждения на холостом ходу в двигательный режим. При этом измеряют ток якоря I_a0 в режиме холостого хода и подведенное напряжение U₀ и определяют мощность холостого хода Р₀ в цепи якоря, которая представляет собой сумму магнитных и механических потерь:

              , Вт;     (4.36)

Пользуясь этим методом, нужно помнить, что для получения правильных результатов необходимо подвести к двигателю такое напряжение , чтобы ЭДС якоря в режиме холостого хода Е₀ была равна ЭДС якоря в режиме номинальной нагрузки двигателя Е_ном.

Известно, что ЭДС якоря в двигательном режиме машины постоянного тока меньше подведенного напряжения на величину падений напряжений в обмотках, включенных последовательно в цепь якоря (обмотка якоря, обмотка добавочных полюсов и т. д.),  и падения напряжения в щетках . Учитывая это, можно записать следующие выражения ЭДС якоря.

Для режима холостого хода:

       ,В.   (4.37)

Для режима номинальной нагрузки

       ,В.    (4.38)

Принимая во внимание условие равенства ЭДС якоря , получим то значение напряжения холостого хода U₀, которое необходимо подвести к двигателю в опыте холостого хода:

       (4.39)

где  — сумма сопротивлений обмоток в цепи якоря (Ом), приведенных к рабочей температуре Т₂°С;

          , Ом     (4.40)

где  — активное сопротивление при температуре Т₁;

Т₂ – рабочая температура двигателя;

α = 0,004 – температурный коэффициент меди.

 — падение напряжения на щетках, обычно принимают =2В;

 и  — токи в цепи якоря в режиме холостого хода и в режиме номинальной нагрузки.

Согласно ГОСТ, для двигателей постоянного тока без компенсационной обмотки значение добавочных потерь Р_Д принимают равным 1% от подводимой мощности:

               , Вт.       (4.41)

Мощность двигателя постоянного тока (электрическая мощность или подводимая мощность):

                , Вт.        (4.42)

Полезная мощность асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором:

               , Вт.        (4.43)

КПД асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором:

              , [%].        (4.44)

Контрольные вопросы