- •1.Цель работы:
- •2.Приборы и оборудование
- •3. Основные технические данные двигателей
- •4. Теоретическая часть
- •4.1. Определение параметров г- образной схемы замещения с помощью опытов холостого хода и короткого замыкания.
- •4.2. Аналитический расчет рабочих характеристик асинхронного двигателя с использованием параметров схемы замещения.
- •5. Описание лабораторного стенда
- •5.1 Приборный блок
- •Перечень основных узлов стенда иад:
- •5.2 Электромеханический агрегат.
- •6.Указания по выполнению работы.
- •6.1. Не допускается работа студентов со стендом при снятых панелях приборного блока и крышках клеммных колодок двигателей.
- •6.2. Проверка работоспособности стенда.
- •6.2.1. Проверка наличия напряжения питания на стенде.
- •6.2.2. Проверка асинхронного двигателя.
- •6.2.3. Настройка источника тока.
- •6.3. Экспериментальное определение параметров г-образной схемы замещения ад.
- •6.3.1 Опыт холостого хода.
- •6.3.2 Измерение активного сопротивления фазы
- •6.3.3 Опыт короткого замыкания.
- •6.4. Аналитический расчет рабочих характеристик асинхронного двигателя с использованием параметров схемы замещения.
- •7. Указания по оформлению отчета.
- •Цель работы.
- •8. Контрольные вопросы.
- •9. Список использованой литературы.
4.1. Определение параметров г- образной схемы замещения с помощью опытов холостого хода и короткого замыкания.
Параметры схемы замещения находят с помощью опытов холостого хода и короткого замыкания. Эти опыты позволяют определить параметры Г-образной схемы замещения. Снятие опытным путем рабочих характеристик асинхронных машин часто представляет большие трудности, причем особенно трудно с достаточной точностью снимать рабочие характеристики асинхронных двигателей большой мощности. Провести опыты холостого хода и короткого замыкания значительно проще. При проведении опыта холостого хода машина работает в режиме двигателя, когда нагрузка на валу равна нулю. В опыте холостого хода измеряют линейное напряжение U0л=U1ф между всеми фазами, частоту сети f1, ток I0ф=I0 в каждой фазе статора и потребляемую мощность P0. По полученным экспериментальным данным находят
cosφ0=P0/(m1U1фI0) (4.1)
У двигателей единых серий I0=(0,25 – 0,5)Iном, cosφ0=0,1 – 0,2.
Обычно проводят несколько измерений при различных значениях линейного напряжения и строят зависимости I0, P0, cosφ0=f(U1). Примерные характеристики холостого хода приведены на рис.4.3.
Рис. 4.3. Характеристики холостого хода асинхронного двигателя
Коэффициент мощности при увеличении напряжения из-за насыщения уменьшается. Потери растут приблизительно пропорционально квадрату напряжения, ток из-за насыщения изменяется по закону, отличному от линейного. При холостом ходе потери Р0 равны сумме потерь в меди обмотки статора Рэ0, механических потерь Рмех, потерь в магнитопроводе Рст:
Р0=Рэ0+Рмех+Рст (4.2)
Потери в обмотке статора можно рассчитать, зная R1. Хотя эти потери обычно невелики, так как ток холостого хода меньше номинального, однако в машинах малой мощности им пренебрегать не следует. Механические потери не зависят от напряжения, так как частота вращения в опыте холостого хода практически не изменяется. Зная суммарные потери Рмех + Рст можно разделить их на потери в стали и механические. Для этого строят зависимость
Р0 – Рэ0 = Рмех +Рст = f (U12) (4.3)
при f = const (рис. 4.4).
Рис. 4.4. Разделение потерь холостого хода асинхронного двигателя
Так как Рст U12 , а Рмех const, то из опыта холостого хода можно найти Рст и Рмех.
Опыт короткого замыкания проводят при заторможенном роторе, замкнутой накоротко его обмотке и пониженном напряжении. Ток I1 при этом может превышать номинальное значение не более, чем в 1,2 раза. В опыте короткого замыкания снимают характеристики Ik, Pk, cosφk =f (Uk) при f = const. Эти характеристики приведены на рис. 4.5.
Рис. 4.5. Характеристики короткого замыкания асинхронного двигателя
Так как опыт короткого замыкания проводится при пониженном напряжении, машина ненасыщенна и cosφk = const. Ток Ik зависит от напряжения практически линейно. Потери короткого замыкания Рk – это в основном электрические потери в обмотках статора и ротора. Сопротивление короткого замыкания Rk равно:
Rk = Pk/(m1Ik2) (4.4)
Потерями в стали можно пренебречь, так как опыт проводится при пониженном напряжении, а Рст U12. Тогда из опыта можно определить параметры Г – образной схемы замещения:
cosφk = Pk/(m1UkIk) (4.5)
Zk = Uk/Ik (4.6)
Xk = (Zk2 – Rk2)1/2 Rk = Pk/(3·I2) (4.7)
Сопротивление обмотки статора можно найти соответствующим измерением.
Опыты холостого хода и короткого замыкания позволяют определить параметры схем замещения, приведенных на рис. 4.2 а-в. При этом индуктивные сопротивления X1 и X2’ в первом приближении можно считать одинаковыми.
Из опыта холостого хода при номинальном напряжении можно найти:
R0 = P0/(mI02) (4.8)
R0 =r1 +rM, rM = R0 – r1 (4.9)
Z0 = U1ф/I0, X0 = (Z02 – R02)1/2 (4.10)
X1 = Xk/2, XM = X0 – X1 (4.11)
Таким образом, определяются параметры левой ветви Г- образной схемы замещения, или параметры, имитирующие первичную цепь и намагничивающую ветвь Т – образной схемы.
Параметры правой ветви Т – образной схемы замещения определяются из опыта короткого замыкания:
r2’ = Rk – r1, x’2 = x1 = Xk/2 (4.12)
Для определения параметров Г образной схемы замещения рис. 4.2б необходимо определить комплекс С1. Он определяется по следующей формуле:
C1 = 1+ Z1/ZM (4.13)
Остальные параметры те же, что и в Т – образной схеме.
Найдя параметры схемы замещения, можно расчетным путем построить рабочие характеристики. Для их построения воспользуемся упрощенной Г – образной схемой замещения, то есть положим c1=1. Расчет проводится по следующим формулам, приведенным в [3].