 |
Определение допустимого разброса значений номинальных
|
|
|
|
параметров трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Цель работы
Целью работы является расчет зон изменения параметров приемо-сдаточных испытаний, определяющих допустимый разброс номинальных показателей трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
Теоретические предпосылки
К номинальным показателям асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором типа “беличье колесо”, которые регламентируются стандартами, относятся: КПД, коэффициент мощности, максимальный момент, пусковые момент и ток.
Перечисленные показатели могут быть найдены в результате проведения периодических, типовых или приемочных испытаний. Однако этим испытаниям подвергается лишь незначительная часть выпускаемых электродвигателей (партии из 2…3 штук). Подавляющее же большинство выпускаемых электродвигателей проходит только приемосдаточные испытания (ПСИ), где определение указанных выше показателей не предусматривается.
Тем не менее оценка соответствия номинальных показателей каждого двигателя требованиям стандарта (с учетом существующих допусков на эти показатели) возможна в силу объективно существующих функциональных зависимостей между номинальными показателями и параметрами, определяемыми в процессе проведения ПСИ.
Действительно, параметры опытов холостого хода и короткого замыкания, получаемые при проведении ПСИ, используются при построении круговой диаграммы, из которой могут быть определены указанные выше номинальные показатели.
При изменении скольжения происходит изменение параметров схемы замещения двигателя, обусловленное изменением частоты тока в обмотке ротора и величины потоков рассеяния. Указанные факторы приводят к изменению активного сопротивления клетки ротора (из-за эффекта вытеснения тока) и индуктивных сопротивлений рассеяния обмоток ротора и статора вследствие насыщения частей магнитопровода (зубцовой зоны), по которым они замыкаются.
|
|
|
Поскольку диаметр круга определяется как
D = U 1ф/ x к ,
то в соответствии с тремя основными режимами (номинальным, критическим и пусковым) необходимо рассматривать три круга тока. Указанные круговые диаграммы строятся на основании опытов холостого хода и короткого замыкания исходя из следующих предпосылок:
· для номинального режима диаметр круга определяется величиной x к, взятой из опыта к.з. для напряжения соответствующего номинальному току;
· для критического режима величина x к берется соответствующей току критического режима;
· для режима пуска x к соответствует току при U 1 = U 1н.
Анализ зависимостей между номинальными показателями и параметрами ПСИ показывает, что [1]:
.
Это позволяет построить в координатах [ I 0; I k], [ P 0; P k], [ I k; P k] области (зоны) изменения указанных параметров, границы которых определяются допустимыми значениями номинальных показателей, т.е. значениями:
.
3. Экспериментальная часть работы
Для установления границ допустимого разброса параметров, определяемых в ходе приемосдаточных испытаний, в качестве исходных данных используются паспортные данные и результаты обработки данных опытов холостого хода и короткого замыкания. Схема экспериментальной установки, позволяющая проведение указанных опытов, представлена на рис.3.
 |
Рис.3
3.1.Опыт холостого хода
В отличие от других типов электрических машин опыт холостого хода асинхронного двигателя может быть проведен только одним способом – в режиме двигателя при питании от источника регулируемого напряжения номинальной частоты.
|
|
|
Опыту холостого хода должен предшествовать прогрев подшипников при работе без нагрузки, который для двигателей, например до 10 кВт, должен иметь продолжительность не менее 30 мин.
Снятие характеристик х.х. осуществляется постепенным понижением напряжения, начиная с наибольшего значения, но не превосходящего 130 % от номинального, и кончая возможно более низким. При очень низком напряжении происходит увеличение скольжения, что и ограничивает нижний предел напряжений.
Измерение подводимой мощности при х.х. происходит при очень низких значениях коэффициента мощности, а поэтому не отличается точностью. Очень хорошим средством контроля правильности измерений является сравнение значений коэффициентов мощности получаемых как
и
.
Здесь Р 110 и Р 1110 – показания ваттметров, измеряющих потребляемую двигателем активную мощность;
x – отношение меньшего по абсолютной величине показания ваттметра к большему.
Чем лучше совпадают оба эти значения cosφ0 на протяжении всех отсчетов, тем более надежными можно их считать.
Результаты измерений заносятся в таблицу по форме 1.
Форма 1
| U A | U B | U C | U 1 | I A | I B | I C | I 10 | P 110 | P 1110 | P 10 |
| В | А | делений | Вт | |||||||
3.2. Опыт короткого замыкания
Под опытом короткого замыкания асинхронного двигателя подразумевается питание обмотки статора при замкнутом накоротко (для фазных роторов) и заторможенном роторе, которое воспроизводит начальные пусковые условия.
Главная трудность при проведении данного опыта заключается в том, что вся подводимая к электродвигателю мощность выделяется в нем в виде тепла быстро повышающего температуру обмоток статора и ротора, что увеличивает их сопротивления.
По этим причинам ГОСТ требует проведения опыта к.з. до напряжения отличающегося от номинального не более чем на 10 % только для двигателей мощностью до 10 кВт. При больших мощностях напряжение должно быть значительно понижено. Продолжительность отсчета показаний не должна превышать 10 с. Обычно опыт следует вести переходя от больших напряжений к меньшим. Обязательным условием является контроль температуры обмоток путем измерения их сопротивления.
|
|
|
Результаты измерений заносятся в таблицу по форме 2.
Форма 2
| U A | U B | U C | U 1k | I A | I B | I C | I 1k | P 11k | P 111k | P 1k |
| В | А | делений | Вт | |||||||
4. Обработка экспериментальных данных
4.1. Опыт холостого хода
По данным таблицы по форме 1 на графике 1 строятся зависимости Р 10, I 10= f (U 1) и Р 10= f (I 10). Из первых двух зависимостей определяются величина тока холостого хода и потерь при номинальном напряжении.
Затем производится разделение потерь, для чего выделяется сумма потерь в стали и механических
.
Эти данные заносятся в таблицу по форме 3.
Форма 3
| U 1 | I 10 | P 10 | р м10 | р ст+ р мх | U 21 | р мх | р ст |
| В | А | Вт | В2 | Вт | |||
На графике 3 строится зависимость (р мх+ р ст) = f (U 12). Экстраполяция ее нижней прямолинейной части до пересечения с осью ординат дает величину механических потерь как отрезок отсекаемый этой прямой на оси ординат. В результате получаем потери в стали при номинальном напряжении и механические потери.
При U 1= U 1н определяется реактивная составляющая тока холостого хода
,
а также – активная составляющая тока идеального холостого хода
.
Тогда ток идеального холостого хода при U 1= U 1н равен
,
а соответствующий ему коэффициент мощности
.
4.2. Опыт короткого замыкания
По данным таблицы по форме 2 на графике 3 строятся зависимости I 1k и Р 1k= f (U 1k), а также – зависимость P 1k= f (I 1k).
Из этих зависимостей определяются: I 1k= I k= I п; P 1k= P k= P п; cos φп= P п/ m 1 U 1фн I п.
|
|
|
