Описание лабораторной установки

Лабораторная установка состоит из трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором М, соединенного муфтой с ге­нератором постоянного тока ГПТ (рис.3.2.). К ГПТ подключен нарузочный реостат R_н. Изменение нагрузки на валу асинхронного двига­теля производится от холостого хода до 125% номинальной мощности Р_Н переключением секций реостата R_н и реостатом возбуждения гене­ратора R_В.

Электрические измерения в цепи асинхронного двигателя выпол­няются с помощью комплекта измерительных приборов, состоящего из двух однофазных ваттметров, вольтметра и амперметра. Частота вра­щения ротора измеряется электронным тахометром Т. Расположение приборов на монтажной панели показано на рис.3.3.

Трехфазный асинхронный двигатель является симметричной на­грузкой, поэтому измерить потребляемую активную и реактивную мощности можно однофазными ваттметрами в одной из фаз двигателя и утроить их показания. Однако схемы включения ваттметров активной и реактивной мощностей имеют свои особенности.

Рис. 3.2. Принципиальная электрическая схема установки для ис­следования трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Для измерения активной мощности в одной фазе двигателя катуш­ка напряжения ваттметра Wa (рис.3.2 ) должна быть включена на фаз­ное напряжение. Начало катушки U* присоединяется к тому линейному проводу сети, в который включена токовая катушка ваттметра (ее вы­воды обозначены I* и 5А). Конец катушки напряжения (обозначен "150В") присоединяется к нулевому проводу сети, а если он отсутству­ет, то к искусственной нулевой точке N. Для этого используют резисто­ры RI и R2, равные сопротивлению катушки напряжения ваттметра (в нашем случае 5 кОм). Вместе с катушкой они образуют симметричную схему звезда. При линейном напряжении сети 220 В, катушка ваттметра окажется под фазным напряжением 127 В, что меньше ее предельного напряжения, равного 150 В.

а б

Рис. 3.3. Устройство монтажной панели: а - асинхронного двигате­ля; б - генератора постоянного тока

Токовые катушки ваттметров и амперметра рассчитаны на 5 А, что меньше тока двигателя. Для расширения предела измерения этих при­боров по току они включены через трансформатор тока ТТ (рис.3.2). Коэффициент трансформации:

Ктт = I₁ / I₂ = 20А / 5А = 4,

где – I₁ и I₂ - соответственно первичный и вторичный токи транс­форматора.

Для измерения реактивной мощности, потребляемой двигателем, используется однофазный варметр Wp (рис.3.2). В отличие от ваттметра его катушка напряжения включается на "чужие фазы" А и В по отно­шению к токовой катушке (в этом случае показания прибора пропор­циональны sinj). Так как катушка напряжения варметра рассчитана на 150 В, а линейное напряжение сети 220 В, последовательно с ней вклю­чают добавочное сопротивление R3 = 5 кOм, равное сопротивлению катушки. Напряжение на ваттметре составит 220/2=110 В, то есть не превысит допустимое.

Для определения постоянных измерительных приборов необходи­мо знать число делений шкалы, пределы измерений по напряжению и току, учесть особенности схемы.

Ваттметр Wa рассчитан на напряжение 150 В и ток 5 А. При этих значениях стрелка прибора отклонится на 150 делений шкалы, мощность составит 150 В • 5 А = 750 Вт, одно деление шкалы равно 750 Вт: 150 дел = 5 Вт/дел. Чтобы учесть действительный ток двигателя, нужно эту величину (постоянную прибора) умножить на Ктт, а для учета ак­тивной мощности во всех трех фазах двигателя - умножить на 3. Тогда постоянная ваттметра в схеме составит:

Квт = (5 Вт/дел)• Ктт • 3, Вт/дел.

Постоянная варметра Wp определяется так. Катушка напряжения включена на линейное, а не на фазное напряжение, как это было у ваттметра. Поэтому для пересчета на три фазы нужно показания при­бора умножить не на 3, а на (так как U_Л = • U_Ф). Кроме того, ка­тушка напряжения измеряет только половину напряжения сети и пока­зания прибора нужно умножить на 2. Тогда постоянная варметра в схеме составит:

Квар = 5 Вт/дел Ктт × 2, ВАр/дел.

Постоянная амперметра, рассчитанного на ток 5 А и имеющего шкалу 100 делений с учетом Ктт составит:

Ка = 5 А /100 дел ×Ктт, А/дел.