Опыт короткого замыкания

В опыте короткого замыкания ротор двигателя должен быть замкнут накоротко и застопорен. Напряжение, подводимое к обмотке статора, должно быть снижено до минимально возможного значения. Следует убедиться в малом значении напряжения, подключив к зажимам питающей сети (трехполюсный выключатель А6, рис. 4.1.) вольтметр при отключенном двигателе. Изменяют напряжение на двигателе установкой переключателей первичной и вторичной обмоток трехфазных трансформаторов на соответствующие отпайки. Наименьшее напряжение, даваемое трансформатором, достигается при установке переключателей первичных обмоток на отпайки 245 В, а вторичных – на отпайки 133 В. Особенности проведения опыта короткого замыкания изложены в п. 1.5 данных методических указаний.

Величины индуктивного сопротивления х_К и тока I_К в режиме короткого замыкания зависят от взаимного расположения зубцов ротора и статора. Поэтому следует подать на обмотку статора небольшое напряжение, при котором ротор еще не может развернуться, но возможен отсчет тока в обмотке статора по включенному амперметру. Медленно поворачивая ротор руками или специальным приспособлением для двигателей большой мощности, находят положение, соответствующее среднему значению тока в обмотке статора. В этом положении ротор закрепляется специальным стопорящим устройством. В двигателе, используемом в лаборатории, положение ротора мало влияет на параметры двигателя. Поэтому специальная установка ротора относительно статора необязательна.

При проведении опыта короткого замыкания напряжение сети быстро повышают до такого значения, при котором ток двигателя для данной схемы соединения обмоток превышает номинальное значение на 10 – 15 %, и записывают показания приборов. Затем подводимое напряжение уменьшают до нуля, делая при этом 5 – 6 замеров напряжения, тока и мощности. Данные опыта заносят в табл. 3.2.

В таблице приняты обозначения: U_КЛ – линейное напряжение сети, В; I_КЛ – линейный ток, потребляемый двигателем из сети, А; P_WК – измеренная активная мощность одной фазы, Вт; Q_WК – реактивная мощность одной фазы, вар. Остальные величины пояснены в ходе расчета.

Таблица 4.2. Характеристики короткого замыкания

Студенты-электромеханики проводят опыт на типовом асинхронном двигателе с короткозамкнутым ротором при включении обмоток статора звездой (Y) для уменьшения протекающих по двигателю токов. Номинальный ток фазы двигателя 0,42 А.

Обработка результатов испытаний. Линейное напряжение сети U_К определится по показанию вольтметра. Фазное напряжение двигателя U_КФ = U_КЛ/√3. Фазный ток короткого замыкания I_К, равный линейному току, потребляемому двигателем, определится по показанию амперметра.

Мощность активная, потребляемая двигателем из сети, равна утроенному показанию ваттметра, Р_К = 3Р_WК. Показания ваттметра Р_WК умножаются на 3, так как прибор в силовую цепь включается как однофазный. Аналогично определяется и потребляемая двигателем реактивная мощность, Q_К = 3Q_WК.

По данным опыта короткого замыкания определяют сопротивления короткого замыкания и коэффициент мощности:

; ; ; .

Эти величины необходимо также рассчитать при номинальном значении тока двигателя I_К = I_Н и соответствующих данному току P_К и U_К. Требуемые для расчета значения величин определяют из построенных по опытным данным графиков. На шкальной диаграмме строят зависимости I_К; P_К; cos = f (U_К) по результатам опыта и расчета согласно требованиям к выполнению технического отчета [2, 3] (рис. А.2). Вид получаемых характеристик представлен на рис. 1.2.

По результатам опыта короткого замыкания можно рассчитать начальный пусковой ток двигателя I_П при прямом пуске от сети и кратность пускового тока k_п:

I_П = I_Н U_Н/U_К; k_п = I_П/I_Н.

Здесь I_Н и U_Н – соответственно номинальный ток и номинальное напряжение двигателя; U_К – напряжение короткого замыкания двигателя, которое соответствует номинальному току I_Н двигателя при проведении опыта короткого замыкания. Величина кратности пускового тока асинхронных двигателей согласно требованиям стандартов должна находиться в диапазоне 4,0 – 7,5.

По известным сопротивлениям короткого замыкания двигателя, соответствующим номинальному току, можно определить активное сопротивление ротора, приведенное к обмотке статора, R₂ = r_к – r₁, где r₁ – сопротивление фазы обмотки статора двигателя, измеренное омметром. Далее можно рассчитать начальный пусковой момент асинхронного двигателя М_П, используя значения номинального напряжения при прямом пуске или их соответствующие значения при других видах пуска:

.

Здесь m – число фаз сети, равное 3; p – число пар полюсов двигателя; f – частота напряжения сети, Гц. В приведенных формулах большие буквы обозначают для сопротивлений теоретические величины с учетом их приведения к Г-образной схеме замещения. Маленькими буквами обозначены сопротивления, величины которых можно измерить или рассчитать по опытным данным. Они не тождественны, так как при расчете из опытных данных не учитываются некоторые факторы.