Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Дослідження асинхронного двигуна

ПРИ ВІДХИЛЕННЯХ НАПРУГИ ВІД НОМІНАЛЬНОГО

ЗНАЧЕННЯ

1. Мета роботи

Дослідити вплив якості напруги живлячої мережі на роботу асинхронного двигуна.

2. Програма роботи

2.1 Зняти і побудувати криві залежності P₀, Q₀, I₀, соsφ₀у функції напруги при значеннях U = 180, 190, 200. 210, 220, 230, 240, 260 В.

2.2 На основі отриманих дослідних даних холостого ходу електродвигуна побудувати векторну діаграму I₀=ƒ(U).

2.3 Зняти та побудувати криві залежностей P₁; Q₁; I₁; n; cosφ в функції P₂ при значеннях 0,5 Р_нта Р_н і напрузі U = 180, 190,200, 210, 220, 230, 240, 260 Β.

2.4 Визначити розрахунковим шляхом споживання реактивної потужності Q₀ = ƒ(U) та Q = ƒ(U) при P = 0,5P_н і P = P_н.

2.5 Перевірити, як впливає асиметрія напруги мережі на основні параметри електродвигуна при Р₂=0,5 Р_н та Р₂=Р_н

3 Методична вказівка по підготовці до роботи

3.1 Вивчити по [I с. 440…444]; [2 с. 502…510] і додатку А режими роботи асинхронних електродвигунів і вплив відхилення напруги на їх затискачах на основні параметри.

3.2 Вивчити особливості виконання роботи по пунктах 2.1 … 2.5 програми досліджень.

3.3 Відповісти на контрольні питання.

4 Порядок роботи

4.1 Дослідження і побудова кривих залежностей P₀, Q₀, I₀, соsφ₀в функції напруги.

Ознайомитись з експериментальною установкою і записати паспортні дані електричних машин, пускових і регулювальних апаратів, вимірювальних приладів. Зібрати схему (рисунок 1).

Рисунок 1 – Схема електрична принципова експериментальної установки

Для вимірювання лінійних напруг, потужностей Q і P, а також лінійних струмів в схемі використаний комплект приладів К-506. Для вимірів фазних напруг при їх несимметрії використовуються вольтметри, включені між лінійними і нульовими дротами.

Для визначення навантаження генератора постійного струму в коло його якоря включені амперметр і вольтметр. Навантаження генератора, а отже і двигуна міняються включенням опору (положення перемикача I, II, III).

Залежності необхідно знімати таким чином:

- електродвигун від’єднати від генератора (розчепити муфту);

- включити автоматичний вимикач QF і на індукційному регуляторі рукояткою встановити лінійну напругу 260 В;

- включити магнітний пускач КМ і двигун пустити на холостому ході;

- за тахометром визначити частоту обертання двигуна;

- по приладах комплекту К-506 зняти відповідні показання P₀, Q₀, I₀ і визначити

cos j₀. Дані вимірювань звести в таблицю 1.

Таблиця 1 – Результати експериментальних досліджень

U_л,B	P₀,Вт	Q₀,вар	I₀,А	сosφ ₀	n, об/мин

4.2 Дослідження і побудова кривих залежностей P₁; Q₁; I₁; n; cosφу функції потужності Р₂.

Залежності по пункту 2.3 програми знімаються аналогічно рекомендаціям, приведеним в пункті 4.1, додатково слід зробити: 1) з'єднати вал електродвигуна з валом генератора муфтою; 2) встановити перемикач спочатку в положення I, надалі в II, III; 3) включити магнітний пускач КМ і при відповідних навантаженнях на валу двигуна провести виміри P, Q, I, n, U_г, I_г,визначити сosφ. Дослідження провести при величинах напруг, приведених в п. 2.3 програми, результати заносяться в таблицю 2.

Таблиця 2 - Результати експериментальних досліджень

Відповідне положення перемикача	Р₁, Вт	Q, вар	I₁, А	сosφ	n, об/мин	U_г, В	I_г, А

I положення








II положення








III положення

4.3 Визначення розрахунковим шляхом споживання реактивної потужності Q_o = ƒ (U) і Q = ƒ (U) при P = 0,5 P_н і P = P_н.

Споживання реактивної потужності виконуються розрахунковим шляхом згідно рекомендаціям, приведеним в додатку А.

4.4 Дослідження впливу асиметрії напруги на основні параметри електродвигуна

При виконанні пункту 2.5 програми необхідно накладку Н у фазах А і С поставити в положення 1 – 3 і за допомогою регуляторів напруги Т встановити значення напруги у фазах Uа = 100 В; Ub = 127 В; Uc = 150 В за вольтметрами РV. Потім зробити виміри P, Q, I, n, сosφ, Uг, Iг при значеннях навантаження Р₂, відповідних положенням перемикача II і III. Дані вимірів занести в таблицю 3.

Таблиця 3 – Таблиця експериментальних досліджень

U_А, В

U_В, В

U_С, В

P₁, Вт

Q, вар

I_А, А

I_В, А

I_С, А

сosφ

n, об/хв

Uг, В

Iг, А

III

4.5 Після завершення роботи зробіть відповідні теоретичні і практичні висновки про вплив якості напруги мережі на роботу електродвигуна.

Зміст звіту

5.1 Зробіть короткий опис виконуваних операцій по пп. 2.1 …2.5 програми.

5.2 Викреслите електричну схему, використану при дослідженні асинхронного двигуна.

5.3 За наслідками досліджень побудуйте векторні діаграми і залежності, вказані в пп.. 2.1 … 2.5, приведіть результати розрахунків і таблиці.

5.4 У висновках, опираючись на конкретні результати досліджень, дайте висновок про вплив якості напруги живлячої мережі на параметри двигуна.

6 Контрольні питання

6.1 Як впливають відхилення і коливання напруги мережі на експлуатаційні показники асинхронного двигуна (сosφі η)?

6.2 Як впливає відхилення напруги в мережі на величину реактивної потужності, споживаної асинхронними двигунами?

6.3 Як впливає зміна якості напруги мережі і величина навантаження на втрати в асинхронному двигуні?

6.4 Як впливає зміна напруги мережі на струм статора асинхронного двигуна і на його частоту обертання?

6.5 На які параметри асинхронного двигуна робить вплив несиметрія напруги?

6.6 Як змінюється коефіцієнт потужності двигуна при переході від холостого ходу до номінального навантаження? Чим ця зміна пояснюється?

6.7 Чому струм холостого ходу асинхронного двигуна значно більший ніж трансформатора?

6.8 Чому залежність I₀ = ƒ (U₀) не прямолінійна?

6.9 Чим обумовлюється зменшення коефіцієнта потужності при холостому ході двигуна із збільшенням підведеної напруги?

7 Література

1. Костенко М. П. Электрические машины / М. П. Костенко, Л. М. Пиотровский.– Л.: Энергия, 1973.

2. Вольдек А. И. Электрические машины / А. И. Вольдек.– Л.: Энергия, 1974.

Додаток А

Велика протяжність і розгалуженість сільських мереж 0,38 кВ обумовлює значні відхилення напруги в перебігу доби. Використання однофазних струмоприймачів при малій щільності навантаження і застосуванні трансформаторів 10/0,4 кВ із схемою з'єднання обмоток Y/Y викликає неприпустимо високу несиметрію напруги. Відхилення напруги від встановлених ГОСТом норм негативно діє на роботу практично всіх споживачів електроенергії, у тому числі і асинхронних електродвигунів.

При коливаннях напруги в мережі зміни параметрів асинхронного двигуна можна прослідити за формулою:

(1)

з якої виходить, що при Р = соnst зниження напруги викликає зростання струму статора. Проте це може й не спостерігатися. Річ у тому, що зростання напруги вище номінального значення викликає різке збільшення струму холостого ходу, особливо, в області насичення сталі магнітопровода (рисунок А1). Оскільки первинний струм дорівнює геометричній сумі і навантажувальній складовій первинного струму, що дорівнює – I₂, тобто I₁ = I₀ + (- I₂), то зниження (- I₂)не може компенсувати зростання I₀ і величина I₁збільшується.

Рисунок А1 – Залежність кривої намагнічення в функції струму

Потужність Р_о покриває втрати в:

- в обмотках статора; Р_обм ₁ = 3I_оф × R₁

- в сталі реостата; P_c

_-механічні і додаткові втрати; Р_мех.

Втрати в обмотці і сталі сердечника ротора можна не враховувати, так як при холостому ході вони досить невеликі. Таким чином,

Р_о=3I²_оф × R₁+P_c+ P_мех. (2)

Оскільки струм I_о відносно великий, то не можна не враховувати втрати 3I²_оф × R₁

Для правильного визначення втрат 3I²_оф × R, слід змінити опір обмотки статора безпосередньо після досліду холостого ходу.

Струм холостого ходу електродвигуна складається з двох складових I_oа – активної і I_o_m – індуктивної.

I_о= I_oа + I_o_m (3)

Крива I_o_m = I_о ·cosφ = ƒ(U) має типовий вид кривої намагнічення (рисунок А1).

В таблиці А1 приведені середні значення відношень, одержаних по кривій намагнічення для декількох серій двигунів малої і середньої потужності.

Таблиця А1- Середня крива намагнічення трифазних асинхронних двигунів

	0,50	0,75	0,90	1,0	1,10	1,15	1,2
	0,38	0,63	0,82	1,0	1,30	1,51	1,79

Починаючи з U₁= 0,8·U_н і вище, криві I₀ і I₀_m практично співпадають, оскільки при цих напругах активна складова струму холостого ходу I=I·cosφ звичайно не перевищує 0,10 від струму I

Реактивна потужність асинхронного двигуна на холостому ході дорівнює:

Q = 1,73 IU × 10, (4)

де I - струм х.х. двигуна;

U - номінальна напруга мережі.

Реактивна потужність х.х. асинхронного двигуна може бути визначена за виразом

(5)

де С– коефіцієнт, що залежить від кількості пар полюсів, частоти, конструкції обмоток двигуна;

U_н- номінальна напруга мережі, В;

μ – магнітна проникність магнітопровода;

V – об'єм магнітопровода, см³.

Розглянувши цей вираз, можна зробити ряд важливих висновків:

- Q залежить від квадрата напруги мережі. Так, при підвищенні напруги на затисках асинхронного двигуна на 1 % збільшиться споживання реактивної потужності приблизно на 3 %;

- Q залежить від об'єму магнітопровода. Це пояснює, чому зростає споживання реактивної потужності при зменшенні частоти обертання двигуна: у більш тихохідних двигунів при тій же потужності об'єм магнітопроводу більше;

- Q обернено пропорційно до магнітної проникності магнітопроводу (при збільшенні μ споживання реактивної потужності знижується). Реактивна потужність х.х. асинхронного двигуна звичайно складає 50…80 % реактивної потужності, споживаної асинхронним двигуном при номінальному навантаженні.

Реактивна потужність Q_н, споживана асинхронним двигуном при номінальному навантаженні дорівнює:

, (6)

де Q_р- реактивна потужність розсіяння, обумовлена номінальним навантаженням двигуна;

P - номінальна потужність двигуна;

tgφ - тангенс відповідний сosφ_н двигуна при номінальному навантаженні;

η – к.п.д. двигуна при номінальному навантаженні;

Величини P, η, сosφ_н можна прийняти з паспорта асинхронного двигуна.

Споживана асинхронним двигуном реактивна потужність залежить від його завантаження

Q = Q + Q = Q + βQ, (7)

де Q_р - реактивна потужність розсіяння при частковому навантаженні;

β – коефіцієнт завантаження двигуна, який дорівнює відношенню ;

Р - навантаження двигуна в даний момент.

Коефіцієнт потужності холостого ходу асинхронного двигуна визначається за формулою:

(8)

Коефіцієнт потужності при конкретному навантаженні асинхронного двигуна доцільно визначати через тангенс tgφ = .

На рисунку А2 показана залежність соs φдвигуна від навантаження. З кривої на рисунку А2 видно, що сos φдвигуна, який характеризує відносне споживання реактивної потужності, досягає максимального значення при навантаженні, декілька меншому за номінальне. При подальшому збільшенні навантаження вище за номінальне сos φзменшується, оскільки ростуть магнітні потоки розсіяння і споживання реактивної потужності збільшується.

1,0 cosj 0,8 0,6 0,4

0 0,5 1,0

1,5

Рисунок А2 - Залежність сos φасинхронного двигуна від навантаження

⇐ Предыдущая 1 23