• 3 Дослід короткого замикання
  • Самостійна робота №13 Тема
  • Питання, що виносяться на самостійне вивчення
  • Питання для самоконтролю
  • 1 Аналітичний метод розрахунку робочих характеристик асинхронних двигунів
  • 2 Приклад розрахунку

  • Скачать 14.91 Mb.


    страница15/68
    Дата29.01.2019
    Размер14.91 Mb.
    ТипУчебник

    Скачать 14.91 Mb.

    Конструкція трансформаторів


    1   ...   11   12   13   14   15   16   17   18   ...   68

    Для асинхронних двигунів з фазним ротором у досвіді холостого ходу визначають коефіцієнт трансформації напруг між обмотками статора й ротора.




    Рис. 14.2. Характеристики х.х. трифазного асинхронного двигуна (3,0 кВт, 220/380 В, 1430 об/хв)
    Цей коефіцієнт із достатньою точністю може бути визначений по відношенню середніх арифметичних лінійних (междуфазовых) напруг статора до аналогічних напруг ротора.
    3 Дослід короткого замикання

    Схема з'єднань асинхронного двигуна при досліді к. з. залишається, як й при досліді х.х. (див. мал. 14.1). Але при цьому вимірювальні прилади повинні бути обрані відповідно до меж виміру струму, напруги й потужності. Ротор двигуна варто жорстко закріпити, попередньо встановивши його в положення, що відповідає середньому струму к. з. Із цією метою до двигуна підводять невелику напругу (UK = 0,1Uном) і, повільно повертаючи ротор, стежать за показанням амперметра, стрілка якого буде коливатися залежно від положення ротора двигуна. Пояснюється це взаємним зсувом зубцевих зон ротора й статора, що викликає коливання індуктивних опорів обмоток двигуна.

    Граничне значення струму статора при досліді к. з. установлюють виходячи із припустимого струмового навантаження живильної мережі й можливості провести досвід у мінімальний строк, щоб не викликати небезпечного перегріву двигуна. Для двигунів потужністю до 1 квт можливо проведення досвіду починаючи з номінальної напруги UK = 0,1Uном .У цьому випадку граничний струм Iк = (1,5 ÷ 2,5) х I1ном. Для двигунів більшої потужності сила граничного струму Iк = (2,5 ÷ 5) х I1ном. При виконанні досвіду к. з. у навчальних цілях можна обмежитися граничним струмом Iк = (1,5 ÷ 2,5) х I1ном. При виконанні досліду к.з. бажане з'єднання обмотки статора зіркою.

    Визначивши діапазон зміни струму статора при досвіді к. з., досвід починають із граничного значення цього струму, установивши на індукційному регуляторі відповідна напруга к. з. UK. Потім поступово знижують ця напруга до значення, при якому струм Iк досягне нижньої межі встановленого діапазону його значень. При цьому знімають показання приладів для 5—7 крапок, одна йз яких повинна відповідати номінальному струму статора (IК = I1ном). Тривалість досвіду повинна бути мінімально можливої. Із цією метою вимірюють лише одну лінійну напругу (наприклад, UкАВ), тому що деяка несиметрія лінійних напруг при досвіді к. з. не має значення. Лінійні струми вимірюють хоча б у двох лінійних проводах (наприклад, IкА й IкВ). За розрахункове значення струму к. з. приймають середнє арифметичне цих двох значень. Після зняття останніх показань приладів двигун варто відключити й відразу ж зробити вимір активного опору фази обмотки статора r/1 ,щоб визначити температуру обмотки. Лінійні напруги й струми перераховують на фазні Uк й Iк по формулах, аналогічним (14.3) і (14.4).

    Ваттметр W вимірює активну потужність к. з. Pк За отриманим значенням напруг UK, струмів Iк і потужностей Рк обчислюють наступні параметри:

    коефіцієнт потужності при к.з.



    cos φдо = Pк (m1 Uк Iк); (14.9)

    повний опір к.з. (Ом)



    zк = Uк / Iк; (14.10)

    активного й індуктивного складового цього опору (Ом)



    rк = rк соs φдо; (14.11)

    xк = (14.12)

    Обмірювані й обчислені величини заносять у таблицю, а потім будують характеристики к. з.: Iк; Рк й cos φдо = f(Uк) (мал. 14.3).

    При досвіді к. з. обмотки двигуна швидко нагріваються до робочої температури, тому що при нерухомому роторі двигун не вентилюється. Температуру (°З) обмотки Θ1, звичайно визначають по опорі фази r/2 , обмірюваному безпосередньо после проведення досвіду, по формулі

    Θ1 = [(r/1 – r1.20)(255/r1.20) ] + 20, (14.13)

    де — r1.20 опір фази обмотки статора в холодному стані (звичайно при температурі 20 °С), Ом.





    Рис. 14.3. Характеристики к.з. трифазного асинхронного двигуна (3,0 кВт, 220/380В, 1430 об/хв)

    Якщо ж температура обмотки виявилася менше розрахункової робочої температури Θ2 для відповідного класу нагревостойкости ізоляції двигуна (див. § 8.4), той активний опір к. з. кк (Ом) перераховують на робочу температуру:



    rк = r/до [1 + α(Θ2 – Θ1)] (14.14)

    де rк' - активний опір к. з. при температурі Θ1 отличающейся від розрахункової робочої; α = 0,004.

    Потім перераховують на робочу температуру повний опір к. з. zk = , напруга к. з. Uк = Iк zk і потужність к. з. Рк = m1 I2к rк.

    На характеристиках к. з. (мал. 14.3) відзначають значення величин Рк. ном, Uк.ном, що відповідають току к. з. Iк = I1ном.

    Струм і потужність к. з. перераховують на номінальну напругу U1ном:

    I/до = Iп ≈ I1ном (U1ном / Uк.ном); (14.15)

    Р/до ≈ Рк. ном (U1ном / Uк.ном)2 (14.16)

    Варто мати на увазі, що таке перерахування є наближеним, тому що при UK = U1ном наступає магнітне насичення сердечників (особливо зубцовых шарів) статора й ротора; це приводить до зменшення індуктивного опору хк, що не враховується формулами (14.15) і (14.16). Кратність пускового струму дорівнює Iп /Iном.

    Електромагнітна потужність у режимі к. з., передана на ротор двигуна, дорівнює електричним втратам в обмотці ротора РЭ2до, тому електромагнітний момент при досвіді к. з. (Нм)

    Мк ≈ Мп = Pэ2до 1 = (Рк. ном - Рэ1до - Рм. к)1,

    де Рэ1до = m1 I2к. ном r1 — електричні втрати в обмотці статора при досвіді к. з.

    Магнітні втрати при досвіді к. з. Рм. до приблизно визначають по характеристиках х.х. (див. мал. 14.2) при напрузі U1 = UK. У режимі х.х. магнітний потік Ф більше, ніж у режимі к. з., але якщо в режимі х.х. магнітні втрати відбуваються тільки в сердечнику статора (див. § 13.1), те в режимі к. з. (s = 1) магнітні втрати відбуваються ще й у сердечнику ротора, тому що f2 = f1.

    Початковий пусковий момент одержують перерахуванням моменту Мк на початковий пусковий струм Iп:



    Мп ≈ МК (IП/ IК)2.

    Потім визначають кратність пускового моменту Мп/ Мном.



    Самостійна робота №13
    Тема: Аналітичний метод розрахунків робочих характеристик АД.

    Мета: вивчити принцип розрахунку робочих характеристик АД аналітичним методом.

    Питання, що виносяться на самостійне вивчення:

    1 Аналітичний метод розрахунку робочих характеристик асинхронних двигунів

    2 Приклад розрахунку

    Література: Электрические машины: учебник для студ. образоват. учреждений сред. проф. образования/ М. М. Кацман. – 6-е изд., испр. и доп. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 496 с.

    Питання для самоконтролю:

    1 Які переваги аналітичного метода розрахунків робочих характеристик АД?

    2 Опишіть послідовність розрахунків при аналітичному методі визначення робочих характеристик АД.

    1 Аналітичний метод розрахунку робочих характеристик асинхронних двигунів

    Розглянутий графічний метод розрахунку робочих характеристик асинхронних двигунів із застосуванням кругової діаграми має істотний недолік — необхідність побудови цієї діаграми й неминучу неточність як при побудові, так і при її наступному використанні, пов'язані з додатковими побудовами, вимірами відрізків і т.п. Аналітичний метод розрахунку робочих характеристик не передбачає яких-небудь графічних зображень і вимірів, а деяке збільшення обсягу математичних обчислень за умови застосування найпростішої обчислювальної техніки не викликає яких-небудь утруднень. Аналітичний метод розрахунку заснований на схемі заміщення асинхронного двигуна. Вихідними при цьому є паспортні дані двигуна (Рном, U1HOM, n2ном) і результати виконання дослідів холостого ходу й короткого замикання.

    Розрахунок ведуть у наступному порядку.

    Визначають наведений активний опір ротора (Ом):



    r2' = rк – r1, (14.30)

    потім критичне ковзання:



    sкрr2'/ xк (14.31)

    і номінальне ковзання:



    sном = (n1 - n2ном)/ n1 (14.32)

    Задавшись рядом значень ковзання (усього 6—7 значень, у тому числі номінальне shom і критичне sкр), визначають необхідні для побудови робочих характеристик величини.

    Еквівалентний активний опір (Ом)

    rэк = r1 +r2'/ s. (14.33)

    Еквівалентний повний опір робочого контуру схеми заміщення (Ом)

    Zэк = (14-34)

    Коефіцієнт потужності робочого контуру схеми заміщення



    cos φ2 = rэк / zэк. (14.35)

    Наведений струм ротора, (А)



    I/2 = U1 /zэк (14.36)

    і його активна й реактивна складові (А)



    I/2a = I/2 соs φ2; (14.37) I/2p = I/2 sin φ2. (14.38)

    Активні й реактивна складові токи статора (А)



    I= I + I/; (14-39)

    I1p = I0p + I2p (14-40)

    Тут I = I0 соs φ0 — активна складова струму холостого ходу; I0p = I0 sin φ0 — реактивна складова цього струму.

    Струм в обмотці статора (А)

    I1 = (14.41)

    Коефіцієнт потужності двигуна


    cos φ1 = I1a/ I1 (14.42)

    Споживана двигуном потужність (Вт)



    P1 = m1U1I1a (14.43)
    Електричні втрати статора Рэ1 визначають по (13.2), електромагнітну потужність Рем — по (13.6), електромагнітний момент М — по (13.11), електричні втрати в роторі Рэ2 — по (13.5), додаткові втрати Рдоб — по (13.7) і (13.8).

    Корисна потужність двигуна (Вт)



    Р2 = Рем – Рэ2 – Рмех – Рдоб, (14.44)

    де Рмех — механічні втрати, Вт; їх визначають із досвіду холостого ходу (див. мал. 14.2).

    Коефіцієнт корисної дії двигуна визначають по (13.10), частоту обертання ротора — по (10.2). Корисний момент (момент на валу) двигуна (Н м)

    М2 = 9,55Р2/ n2. (14.45)

    Результати розрахунку зводять у таблицю (див. табл. 14.1), а потім будують робочі характеристики двигуна (див. мал. 13.7).


    2 Приклад розрахунку

    Трифазний асинхронний двигун має паспортні дані: Рном =3,0 квт, Uном = 220/380 У, I1ном = 6,3 А, nном = 1430 про/хв. Активний опір фази обмотки статора при робочій температурі r1 = 1,70 Ом. Характеристики х.х. двигуна наведені на мал. 14.2 (I0ном = 1,83 А, Рном = 300 Вт, Р/0ном = 283 Вт, Рмех = 200 Вт, соs φ0ном = 0,24, обмотка статора з'єднана зіркою). Характеристики к. з. наведені на мал. 14.3 (Рк. ном = 418 Вт, Uк.ном = 59,5 У, Iк.ном = 6,3 А, cos φк. ном =0,372).

    Потрібно розрахувати дані й побудувати робочі характеристики двигуна та визначити перевантажувальну його здатність.

    Рішення. Активні й реактивна складові токи х.х.

    I0a = I0 cos φ0ном = 1,83 • 0,24 = 0,44 А,

    I0p = I0 sin φ0ном = 1,83 • 0,97 = 1,77 А.

    Повний опір кз. по (14.10)

    zк = Uк.ном/ Iк.ном = 59,5/6,3 = 9,45 Ом,

    його активна й реактивна складові по (14.11) і (14.12)

    rк = zк соs φк. ном = 9,45 • 0,372 = 3,5 Ом,

    xк = = =8,8 Ом.

    Наведений активний опір ротора по (14.30)

    r/2 = rк – r1 = 3,5 - 1,7 = 1,8 Ом.

    Критичне ковзання по (14.31)

    sкр = r/2/ xк = 1,8/8,8 = 0,20.

    Номінальне ковзання по (14.32)

    sном = (n1 - n2ном)/ n1 = (1500 - 1430)/ 1500 = 0,046.

    Магнітні втрати по (14.8)

    Рм = Р/0 - Рмех = 283 - 200 = 83 Вт.



    Задаємося наступними значеннями ковзання: 0,01, 0,02, 0,03, 0,046, 0,06 й 0,20. Результати розрахунку наведені в табл. 14.1. Робочі характеристики двигуна представлені на мал. 13.7.
    1   ...   11   12   13   14   15   16   17   18   ...   68

    Коьрта
    Контакты

        Главная страница


    Конструкція трансформаторів

    Скачать 14.91 Mb.