Холостой ход трехфазного двигателя. Методические указания

Характеристики холостого хода представляют собой зависимости тока, мощностей 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 U_Н до величины U₀ = 0,4 U_Н, при котором еще возможна устойчивая работа двигателя.

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. 5.1.

В таблице приняты обозначения: U_0Л – линейное напряжение сети, В; I_0Л – линейный ток сети, А; P_W0 – активная мощность одной фазы, Вт; Q_W0 – реактивная мощность одной фазы, вар; n₀ – частота вращения вала, об/мин. Остальные величины пояснены в ходе расчета.

Таблица 5.1. 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

Обработка результатов испытаний. В зависимости от схемы соединения обмоток статора асинхронного двигателя необходимо определить величины фазных напряжения и тока. Все формулы в дальнейших расчетах даны для фазных величин

Мощность, потребляемая двигателем из сети, равна утроенному показанию однофазного ваттметра, Р₀ = 3Р_W0. Аналогично находится и потребляемая реактивная мощность, Q₀ = 3Q_W0.

После определения базовых величин режима холостого хода рассчитывается коэффициент мощности:

.

Электрические потери в обмотке статора двигателя, сумма потерь механических, в стали и добавочных потерь машины определятся как

р_эл1 = 3(I_0Ф)² r_{1 75}; р_Σ = р_мх + р_ст + р_д = Р₀ – р_эл1.

Приняты следующие обозначения величин: р_эл1 – электрические потери в обмотке статора, Вт; I_0Ф – фазный ток, равный измеренному амперметром линейному току (I_0Ф = I_0Л, схема обмоток «звезда» Y), А; r_{1 75} – активное сопротивление фазы обмотки, приведенное к рабочей температуре 75^оС (см. п. 1.4), Ом; р_Σ – сумма потерь двигателя механических, в стали сердечника и добавочных, Вт; р_мх – потери механические, Вт; р_ст – потери в стали сердечника статора, Вт; р_д – добавочные потери, р_д = 0,005 Р_Н, 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. По полученным результатам опыта строят на шкальной диаграмме зависимости I₀; P₀; Q₀; n₀; cosφ₀ = f (U₀) согласно требованиям к техническому отчету [2, 3] (рис. А.2). Вид получаемых зависимостей показан на рис. 1.1.

Затем для разделения потерь в стали и механических строят зависимость р_S = р_ст + р_мх + р_д = f (U₀²). Она представляет собой почти прямую линию (рис. Б.1). Точка пересечения продолжения этой прямой с осью ординат определяет механические потери двигателя и в соответствующей номинальному напряжению точке – потери в стали.