Характеристики холостого хода представляют собой зависимости тока, мощности активной и реактивной, частоты вращения вала и коэффициента мощности от подводимого напряжения в режиме холостого хода:
I0; P0; Q0; n0; cosφ0 = f (U0).
Порядок проведения опыта холостого хода изложен в п. 1.5 данных методических указаний. Измерительные приборы, замеряющие ток и мощность, выбираются по величине тока холостого хода. У асинхронных двигателей он составляет 25 – 50 % от номинального тока, а для двигателей малой мощности до 80 %. Подводимое к двигателю напряжение U0 изменяется от повышенного на 10 – 20 % относительно его номинального значения U0 = 1,2 UН до величины U0 = 0,4 UН, при которой еще возможна устойчивая работа двигателя. У исследуемого двигателя IН = 0,35 А и UНЛ = 127 В. Дальнейшее уменьшение напряжения ведет к заметному снижению частоты вращения вала и увеличению потребляемого тока. Для контроля этого эффекта полезно снять зависимость реактивной мощности Q0 и частоты вращения n0 вала двигателя от величины напряжения холостого хода. Как только потребляемый из сети ток начнет расти по мере уменьшения напряжения, следует прервать проведение опыта.
|
|
Изменение напряжения на двигателе производится переключением отпаек обмоток трехфазных трансформаторных групп на первичной и вторичной сторонах. Следует иметь в виду, что переключение напряжения на первичной стороне в сторону больших напряжений ведет к уменьшению напряжения на вторичной стороне. На вторичной стороне трансформатора для уменьшения напряжения на двигателе следует переключатель устанавливать на меньшие значения. Во всем диапазоне измерений делают 6 – 7 замеров. При этом надо снять точку при напряжении несколько ниже половины его номинального значения. Данные измерений занести в табл. 4.1.
В таблице приняты обозначения: U0Л – линейное напряжение сети, В; I0Л – линейный ток сети, А; PW0 – активная мощность одной фазы, Вт; QW0 – реактивная мощность одной фазы, вар; n0 – частота вращения вала, об/мин. Остальные величины пояснены в ходе расчета.
Таблица 4.1. Характеристики холостого хода
Из опыта | Из расчета | |||||||||
U0Л, B | I0Л, A | PW0, Вт | QW0, вар | n0, об/мин | U0Ф, B | Q0, вар | Р0, Вт | рэл1, Вт | рмх+рст+рд Вт | cosφ0 |
Студенты-электромеханики проводят опыт на типовом асинхронном двигателе с короткозамкнутым ротором при включении обмоток статора треугольником (Δ).
Реальные испытания асинхронного двигателя лучше проводить с использованием измерительных комплектов К50 или К505, которыми токи, напряжения и мощности могут измеряться в каждой фазе отдельно без переборки схемы. Ток и напряжение холостого хода берутся как средние арифметические значения токов и напряжений фаз. Мощность холостого хода Р0 определяется суммированием модулей мощностей всех фаз. Измерения при использовании измерительных комплектов длительны, но позволяют получить более точную и достоверную информацию о машине (симметричность напряжений и токов, равенство сопротивлений фаз обмоток и т.д.).
|
|
Обработка результатов испытаний. Обмотки статора асинхронного двигателя соединены звездой (Y). Поэтому линейное напряжение сети U0Л равно линейному напряжению двигателя и определится по показанию вольтметра. Потребляемый двигателем из сети линейный ток холостого хода I0Л, равный фазному току, определится по показанию включенного амперметра I0Ф = I0Л.
Мощность, потребляемая двигателем из сети, равна утроенному показанию однофазного ваттметра, Р0 = 3РW0. Аналогично находится и потребляемая реактивная мощность, Q0 = 3QW0.
После определения базовых величин режима холостого хода рассчитывается фазное напряжение двигателя и коэффициент мощности:
; .
Электрические потери в обмотке статора двигателя, сумма потерь механических, в стали и добавочных потерь машины определятся по формулам:
рэл1 = 3(I0Ф)2 r1 75; рΣ = рмх + рст + рд = Р0 – рэл1.
Приняты следующие обозначения величин: рэл1 – электрические потери в обмотке статора, Вт; I0Ф – фазный ток, равный измеренному амперметром линейному току (I0Ф = I0Л), схема обмоток «звезда» (Y), А; r1 75 – активное сопротивление фазы обмотки, которое приведено к рабочей температуре 75оС (см. п. 1.4), Ом; рΣ – сумма потерь двигателя механических, в стали сердечника и добавочных, Вт; рмх – механические потери, Вт; рст – потери в стали сердечника статора, Вт; рд – добавочные потери, рд = 0,005 РН, Вт; P0 – полная активная мощность холостого хода, Вт.
Потерями в обмотке ротора при холостом ходе обычно пренебрегают, так как ток холостого хода ротора мал, а потери в стали сердечника ротора пренебрежимо малы до скольжения s = 0,2, при котором частота перемагничивания не превышает 10 Гц. В расчетных данных должны быть результаты, позволяющие получить по построенным опытным кривым точки, соответствующие номинальному напряжению U = UН и напряжению, равному половине его номинального значения, U = 0,5 UН. По полученным результатам опыта строят зависимости I0; P0; Q0; n0; cosφ0 = f (U0) на шкальной диаграмме согласно требованиям к техническому отчету [2, 3] (рис. А.2). Вид получаемых зависимостей показан на рис. 1.1. Неиспользованные результаты расчета потребуются в дальнейшем для построения круговой диаграммы двигателя.
Только для студентов-электромехаников!
Обработка результатов испытаний при включении обмоток статора треугольником (Δ). Обмотки статора асинхронного двигателя соединены треугольником (Δ), поэтому линейное напряжение сети U0Л равно напряжению фазы U0Ф двигателя и соответствует показанию вольтметра (U0Ф = U0Л). Линейный ток холостого хода I0Л двигателя больше фазного тока I0Ф.
Мощность, потребляемая двигателем из сети, равна утроенному показанию однофазного ваттметра, Р0 = 3РW0. Аналогично определяется и потребляемая реактивная мощность, Q0 = 3QW0.
После определения базовых величин режима холостого хода рассчитываются фазный ток двигателя и коэффициент мощности:
; .
Электрические потери в обмотке статора двигателя, сумма потерь механических, в стали и добавочных потерь машины определятся как
рэл1 = 3(I0Ф)2 r1 75о = (I0Л)2 r1 75о; рΣ = рмх + рст + рд = Р0 – рэл1.
Приняты следующие обозначения величин: рэл1 – электрические потери в обмотке статора, Вт; I0Ф – фазный ток, А, r1 75о – активное сопротивление фазы обмотки, приведенное к рабочей температуре 75оС (см. п. 1.4), Ом; рΣ – сумма потерь двигателя механических, в стали и добавочных, Вт; рмх – механические потери, Вт; рст – потери в стали, Вт; рд – добавочные потери рд = 0,005 РН, Вт; P0 – полная активная мощность холостого хода, Вт.
|
|
Потерями в обмотке ротора при холостом ходе обычно пренебрегают, так как ток холостого хода ротора мал, а потери в стали сердечника ротора пренебрежимо малы до скольжения s = 0,2, при котором частота перемагничивания не превышает 10 Гц. Построенные опытные кривые должны включать в себя точки, соответствующие номинальному напряжению U = UН и напряжению, равному половине его номинального значения, U = 0,5 UН. По полученным результатам опыта строят зависимости I0; P0; Q0; n0; cosφ0 = f (U0) на шкальной диаграмме согласно требованиям к техническому отчету [2, 3] (рис. А.2). Вид получаемых зависимостей показан на рис. 1.1. Неиспользованные результаты расчета потребуются в дальнейшем для построения круговой диаграммы двигателя.