Определение коэффициента трансформации

Для определения коэффициента трансформации необходимо отсоединить обмотку ротора от пусковых сопротивлений. Затем к обмотке статора подводится пониженное напряжение U₁=0,5×U_н и измеряются все линейные напряжения на обмотках статора и ротора. Если напряжения несимметричны (отличаются более, чем на 5% друг от друга), то необходимо определить их средние значения. Если напряжения симметричны, то в дальнейшем производятся измерения только одного линейного напряжения обмотки статора и одного - обмотки ротора.

После проверки симметрии измеряют напряжения на обмотках статора U_сл и ротора U_рл для 3-4 значений напряжения U_сл=(0,5¸0,8)×U_н. Коэффициент трансформации по линейным напряжениям рассчитывается как [4]

. (2.1)

Строго говоря, коэффициент трансформации необходимо определять через отношение фазных напряжений. При разомкнутом роторе и пониженном напряжении на статоре ток в обмотке статора мал и согласно первому уравнению системы (1.11) U_сф » Е_сф. Как уже отмечалось, обмотка ротора соединяется в звезду и поэтому при разомкнутом роторе U_рф=Е_рф . Обмотка статора собрана треугольником, т.е. U_сл= U_сф »Е_сф. Следовательно, коэффициент трансформации:

k_uф=k_е= (2.2)

где k_е – коэффициент трансформации по ЭДС; W₁,W₂ – число витков в обмотках статора и ротора соответственно; k_об1, k_об2- обмоточные коэффициенты обмоток статора и ротора, соответственно.

Таким образом, коэффициент k_uф=k_е связывает между собой обмоточные параметры статора и ротора и определяется как в трансформаторе.

 

Опыт холостого хода

Режим холостого хода – вращение асинхронного двигателя без нагрузки, когда полезный момент на валу двигателя равен нулю: М₂=0 [1,6].

Опыт холостого хода проводится для определения характеристик холостого хода, которые представляют собой зависимости I_o, P_o, cos j_o=f (U₁).

Пуск АДФР осуществляется следующим образом. Замыкается выключатель В₂. Далее необходимо убедиться в том, что ротор индукционного регу-
лятора установлен в положение, обеспечивающее U_min, о чём свидетельствует ярко горящая левая сигнальная лампочка. Затем напряжение, подводимое от ИP к обмотке статора АДФР, плавно увеличивают до номинального значения (U_н). Пуск производится включением выключателя В₃. Как только пусковые токи в обмотке статора уменьшаются до значений I₁» I₀, необходимо зашунтировать пусковые сопротивления с помощью выключателя В₄ (загораются сигнальные лампочки при В₄ ). На этом операция пуска завершается.

После завершения пуска двигателя увеличивают напряжения на зажимах обмоток статора до значения U₁ » 1,3 ×U_н, затем постепенно уменьшают его до величин U₁ » 0,4×U_н. Учитывая характер получаемых зависимостей, целесообразно изменять напряжения U₁» 1,3×U_н до U₁» 0,8×U_н, через интервалы DU» 5%×U_н, затем (при U₁ £ 0,8×U_н) через DU» 10%×U_н, с тем чтобы получить 8¸10 точек. При этом в каждой точке измеряются линейные напряжения (U₀₁, U₀₂, U₀₃), линейные токи в трех фазах (I₀₁, I₀₂, I₀₃) и показания ваттметров a₁, a₂ для последующего расчета мощности по методу двух ваттметров. Данные измерений в делениях записываются в протокол испытаний (табл.2.1).

Таблица 2.1.

Опытные данные АД в режиме холостого хода.

№ п/п	U01	U02	U03	I01	I02	I03	a1	a2
Дел.	дел.	дел.	дел.	Дел.	дел.	дел.	Дел.
	Сv= В/дел.	СA= А/дел.	СW= Вт/дел.

 

По результатам опыта необходимо сделать следующие вычисления.

Среднее значение напряжения

U₁ = 1/3× (U₀₁ + U₀₂ + U₀₃) ×С_v,

где С_v - постоянная вольтметра в В/дел.

Среднее значение тока холостого хода I_o можно рассчитать по формуле:

I₀= 1/3× (I₀₁+ I₀₂ + I₀₃)× C_A, (2.3)

где С_А=I / N –постоянная амперметра в А/дел.,

здесь I-предел по току, установленный на первичной обмотке ТТ,

N- число делений всей шкалы амперметра.

Мощность, потребляемая асинхронным двигателем в режиме холостого хода Р₀ рассчитывается по формуле:

P₀=(a₁ ±a₂) ×C_w, (2.4)

где a₁ и a₂ – показания ваттметров в делениях,

- постоянная ваттметров,

здесь U- предел по напряжению, установленный на ваттметрах;

I - предел по току, установленный на первичной обмотке ТТ;

N – число делений всей шкалы ваттметра.

При холостом ходе двигатель не совершает полезной работы, и вся подведенная к нему мощность P₀ расходуется на потери:

- электрические потери в обмотке статора, равные

р_эл10 = 3× I_оф² × r₁ = I_ол² × r₁, (2.5)

где r₁ – сопротивление фазы обмотки статора постоянному току;

- р_мг – магнитные потери в сердечнике статора;

- р_мх – механические и добавочные потери холостого хода.

Электрическими и магнитными потерями ротора пренебрегают [6].

Таким образом,

Р₀= р_эл10 + р_мг + р_мх. (2.6)

Коэффициент мощности холостого хода определяется по формуле:

. (2.7)

Наиболее точные результаты расчета cos j₀ получаются согласно зависимости cos j₀=f (a₁/a₂) (табл. 1.1). По результатам опыта холостого хода можно произвести разделение потерь АД. Для этого, вычитая из мощности Р_0. электрические потери в первичной обмотке р_эл10 для каждого значения U₁, определяется сумма магнитных р_мг и механических р_мх потерь:

Р₀^¢ = P₀ - I_о² × r₁ = p_мг + р_мх . (2.8)

Расчетные данные опыта холостого хода заносят в табл. 2.2 и на её основе строят зависимости I₀, P₀, cos j₀=f (U₁) (рис.2.3) и P^¢₀=f (U₁²) (рис.2.4).

Таблица 2.2

Расчетные данные опыта холостого хода асинхронного двигателя.

№ п/п	U1	I0	pэл1о	Р0	Р0¢	U12	cos j0
	B	A	Вт	Вт	Вт	В2	по табл.	вычисл.

Рис. 2.3 Характеристики холостого хода АД.

 

 

	Рис. 2.4 Разделение потерь холостого хода АД.

 

Вид зависимостей, представленных на рис.2.3, можно объяснить следующим образом. Зависимость I₀=f (U₁) имеет вид кривой намагничивания. В начальной части (при малых напряжениях), когда магнитная система ненасыщена, она имеет прямолинейный характер, по мере насыщения (при U₁>0,4×U_н) магнитной цепи кривая I₀=f (U₁) приобретает вид, приближающийся к параболическому. Зависимость P₀=f (U₁) имеет практически параболический характер, т.к. потери р_мг ~B² ~Ф² ~Е₁² ~ U₁² и электрические потери р_эл10 ~ I₀², тогда как механические потери при n=const постоянны (р_мх= const).

Зависимость cos j₀=f (U₁) определяется соотношением составляющих тока холостого хода I_om и I_oа. При малых напряжениях cos j₀ достаточно высок, т.к. преобладает активная составляющая тока I_oа =I₀×cos j_0, необходимая для создания мощности, которая покрывает механические потери р_мх. При увеличении напряжения растет индуктивная составляющая тока I_om =I₀×sinj₀ в связи с увеличением магнитного потока, поэтому cos j₀ уменьшается, достигая величины (0,09 ¸ 0,18) при номинальном напряжении.

Поскольку р_мг ~ U₁², то зависимость Р₀^¢=f (U₁²) (рис.2.4) должна быть линейной, отсекающей на оси ординат при U₁²= 0 потери р_мх= const. Тогда разность между линией Р₀^¢=f (U₁²) и линией р_мх=const дает потери р_мг, соответствующие данному напряжению.

Следует отметить, что при значениях U₁>U_н зависимость Р₀^¢=f (U₁²) может несколько отклоняться от прямолинейной. Это связано с тем, что при больших U₁ получаются низкие значения cos j₀ и обычные ваттметры, рассчитанные на измерения в цепях с cos j₀ » 0,3 и выше, показывают несколько завышенные значения мощности. Для снижения этой погрешности при проведении опыта холостого хода целесообразно пользоваться так называемыми
низкокосинусными ваттметрами [3].

Характеристики холостого хода, представленные на рис. 2.3, позволяют определить значения I_он, Р_он и cos j_он, соответствующие номинальному напряжению U_н, а по рис.2.4 механические р_мх и магнитные р_мг потери при U_н².

Опыт короткого замыкания

Режимом короткого замыкания АД называется режим при s=1, т.е. при неподвижном роторе [1,6]. При коротком замыкании АД нужно затормозить специальным устройством, а выводные концы фаз ротора закоротить, замкнув выключатель В₄ (рис.2.2).

Заторможенный двигатель сначала включают при напряжении U₁= 0 на выходных зажимах индукционного регулятора (горит левая сигнальная лампа). Затем напряжение U₁ увеличивают до значения, при котором ток I_к=1,1×I_н. Далее постепенно уменьшают напряжение U₁ до значения, при котором I_к=0,5×I_н, снимая при этом 5- 6 точек. Опыт короткого замыкания следует проводить быстро, чтобы не допустить чрезмерного повышения температуры обмоток.

В процессе опыта измеряют напряжение короткого замыкания U_к1, U_к2, U_к3, токи короткого замыкания I_к1, I_к2, I_к3, показания ваттметров a₁ и a_2. Данные измерений в делениях заносят в таблицу 2.3.

Таблица 2.3

Опытные данные асинхронного двигателя

в режиме короткого замыкания n=0, s=1.

№ п/п	Uк1	Uк2	Uк3	Iк1	Iк2	Iк3	a1	a2
	дел.	дел.	дел.	Дел.	дел.	дел.
	CV= В/дел.	СА= А/дел.	Сw= Вт/дел.

 

По результатам опыта необходимо сделать следующие вычисления. Напряжение короткого замыкания:

. (2.9)

Ток короткого замыкания:

I_к= . (2.10)

Мощность: P_к=(a₁ ± a_2.)×С_w. (2.11)

Коэффициент мощности cos j_к= f (±a₁/a₂) определяют по табл. 1.1.

Полное сопротивление короткого замыкания при соединении обмоток треугольником:

. (2.12)

Активное и индуктивное сопротивления:

(2.13)

Вычисленные данные короткого замыкания заносят в табл. 2.4 и на её основе строят на рис.2.5 зависимости I_к, Р_к, cos j_к, r_к , x_к=f (U_1к).

 

Таблица 2.4.

Расчетные данные короткого замыкания.

№ п/п	U1к	Iк	Pк	zк	rк	Xк	сos jк
	В	А	Вт	Ом	Ом	Ом	по табл.	вычисл.

 

	Рис. 2.5 Характеристики короткого замыкания АД.

 

По рис. 2.5 определяют значение напряжения короткого замыкания U_кн, мощность P_кн,, cos j_кн, r_кн, x_кн, соответствующие I_к=I_н.

Параметры короткого замыкания x_к, r_к зависят в основном от формы и размеров пазов статора и ротора. Чаще всего асинхронные двигатели с фазным ротором имеют пазы открытой или полузакрытой формы, поэтому потоки рассеяния статора и ротора распределяются в среде с постоянной магнитной проницаемостью и таким образом индуктивное сопротивление x_к»const [6].

Активное сопротивление r_к также постоянно, т.к. опыт короткого замыкания проводится быстро и температура обмоток остаётся практически постоянной. Следовательно, z_к=const и зависимость I_к=f (U_1к) представляет собой прямую линию, исходящую из начала координат и

Мощность Р_к, потребляемая из сети, идет на покрытие магнитных потерь в сердечниках статора и ротора, которые пропорциональны U₁² и электрических потерь обмоток статора и ротора, которые пропорциональны I₁² и вследствие линейной зависимости I_к=f (U_1к) (рис.2.5.) пропорциональны U_1к². Поэтому Р_к=f (U_1к) представляет собой параболу. Опыт короткого замыкания проводится при пониженном напряжении U_1к» (0,1¸0,2)U_н, поэтому необходимо провести дополнительные вычисления тока, мощности и момента I_nн, Р_nн, М_nн при номинальном напряжении U_н и s=1 (режим пуска).

Если характеристика I_к=f (U_1к) имеет вид прямой, исходящей из начала координат, то пусковой ток I_пн можно рассчитать по формуле:

I_пн = I_н×U_н / U_кн, (2.14)

где I_н, U_н– номинальные значения тока и напряжения (щитковые данные),

U_кн – напряжение короткого замыкания при I_к=I_н..

В случае нелинейной характеристики I_к=f (U_1к) (рис.2.6) следует продолжить её прямолинейную часть до пересечения с осью абсцисс и определить DU_к, тогда:

. (2.15)

В соответствии с (2.14) и (2.15) мощность при пуске будет равна

(2.16)

где Р_{к н} - мощность короткого замыкания при I_н.

Значение пускового момента M_пн определяем по формуле:

(2.17)

Рис. 2.6 Характеристики короткого замыкания АД при наличии насыщения.

 

 

Момент короткого замыкания М_кн при номинальном токе I_н можно определить через мощность короткого замыкания Р_кн

(Нм), (2.18)

где W₁ =2×p×f₁/p -угловая синхронная частота вращения поля,

f₁ = 50 Гц,

р - число пар полюсов АД,

р_эл1 = I_н² – электрические потери в обмотке статора при номинальном токе I_н и температуре 75^оС:

,

r_1Jо – сопротивление фазы обмотки статора постоянному току,

J₀–температура окружающего воздуха при проведении опыта измерения r₁ постоянному току,

р_мгк – магнитные потери при коротком замыкании необходимо определять из рис.2.4 при напряжении U_{к н}.

Далее необходимо определить кратность пускового тока k_{n i} и пускового момента k_п

(2.19)

Номинальный момент M_н определяется по рабочим характеристикам при P_2н..

 

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: