Построение круговой диаграммы и рабочих характеристик

 

Построение упрощенной круговой диаграммы для номинального напряжения производится по данным опытов холостого хода и короткого замыкания. Фазный ток холостого хода для U=U_Н. Активная и реактивная составляющие тока холостого хода:

Ток короткого замыкания I_КН для двигателя с постоянными параметрами (случай асинхронного двигателя с фазным ротором) при номинальном напряжении определяется пересчетом:

где U_К и I_К – значения напряжения и тока из опыта короткого замыкания.

Активная и реактивная составляющие тока I_КН:

.

 

Построение круговой диаграммы производится следующим образом (рис.1.6): обозначают систему координат x, y, выбирают масштаб тока m_i (А/мм) таким образом, чтобы I_КН/m_i=180–230 мм. По оси x откладывают отрезок OA’=I_0P/m_i и отрезок А’А=I_0A/m_i, перпендикулярно оси x. Отрезок ОА=I₀/m_i. Далее по оси x откладывается отрезок OD’=I_KP/m_i, а отрезок D’K=I_KA/m_i – перпендикулярно оси x.

Далее соединяют точки А и К, и в середине отрезка АК восстанавливают перпендикуляр до пересечения в точке О₁ с прямой AF, параллельной

оси абсцисс и проходящей через точку А. Точка О₁ является центром окружности токов. Окружность токов описывается радиусом, равным отрезку О₁А. Далее из точки К следует опустить перпендикуляр на прямую AF. Отрезок KD разделить на две части (точка Е) пропорционально отношению сопротивлений (r₁– активное сопротивление фазной обмотки статора) и через точки А и Е провести линию АН.

В результате построения имеем:

OL – линия потребляемой мощности P₁

AH – линия электромагнитного момента M и электромагнитной мощности P_ЭМ

AK – линия полезной мощности P_2.

Далее, на оси ординат y отложить отрезок OQ=100 мм и провести окружность cosφ с центром в точке О и радиусом OQ.

Провести касательную к окружности токов, параллельную линии AH, и обозначить точку N, затем из точки А провести прямую Aq параллельно оси ординат до пересечения с касательной в точке q, линию ОК следует продлить до пересечения с той же касательной в точке l. Касательная ql называется линией скольжения.

Для определения данных рабочих характеристик I₁, P₁, cosφ, η, S, M=f(P₂) следует на окружности токов отложить через равные отрезки точки B₁, B₂, … B_K (k=5-6) (на дуге окружности ABN) и, опустив из них перпендикуляры на ось OX, определить данные рабочих характеристик для значений тока I₁. Ниже описывается пример определения величин для точки В. Из точки В опустить перпендикуляр на OX и получить точки пересечения a, b, c, и d. Из точки О провести прямую через точку В до пересечения с полуокружностью cosφ в точке h, а из точки А провести прямую через точку В до пересечения с прямой ql в точке t.

При помощи выполненных построений определяем:

величину тока статора (А) ,

подводимую мощность к двигателю (Вт)

,

где масштаб мощности () ;

мощность на валу (Вт)

;

КПД двигателя ;

электромагнитный момент(Нм)

,

где масштаб момента ;

коэффициент мощности

;

скольжение

.

Все величины, определяемые по круговой диаграмме для всех точек (В₁, В₂, … В_к), записать в табл. 1.4, а затем построить рабочие характеристики (рис.1.7).

Таблица 1.4

№	I	P1	P2	M	η	S	cosφ
	А	Вт	Вт	Н м	%	-	-
. к

 

Рис.1.7 Рабочие характеристики

 

Для определения данных естественной механической характеристики необходимо продолжить определение значений момента и скольжения по круговой диаграмме до точки К (s = 1). По этим данным следует построить график механической характеристики M=f(s).

Значения максимального и пускового моментов (Нм) определяются по формулам:

,

.

Перегрузочная способность исследуемого двигателя определяется из отношения

,

где номинальный момент (Нм)

;

значения P_H (кВт) и n (мин^-1) берутся из паспортных данных испытываемого двигателя.

Значения тока статора, коэффициента мощности, КПД и момента для номинального режима (P₂=P_Н) определить из графика рабочих характеристик.

 

Вопросы для самоконтроля

 

1.7.1 Дайте описание конструкции испытываемого асинхронного двигателя.

1.7.2 Объясните условия создания вращающего магнитного поля в асинхронном двигателе.

1.7.3 Объясните принцип действия трёхфазного асинхронного двигателя.

1.7.4 Как осуществляется реверс асинхронного двигателя?

1.7.5 Как снимаются характеристики холостого хода и короткого замыкания асинхронного двигателя с контактными кольцами?

1.7.6 Как определяются из опыта холостого хода механические потери двигателя и потери стали?

1.7.7 Поясните построение круговой диаграммы асинхронного двигателя по опытам холостого хода и короткого замыкания.

1.7.8 Определите по круговой диаграмме перегрузочную способность двигателя по моменту.

1.7.9 Найдите по круговой диаграмме максимальный коэффициент мощности асинхронного двигателя.

1.7.10 Определите по круговой диаграмме скольжение двигателя при номинальной мощности на валу и критическое скольжение.

1.7.11 Определите по круговой диаграмме пусковой ток и пусковой момент.

1.7.12 Нарисуйте механическую характеристику асинхронного двигателя. Покажите на ней номинальный и пусковой моменты.

1.7.13 Что такое скольжение? Как оно определяется опытным путём?

1.7.14 Как влияет величина активного сопротивления обмотки ротора на вид механической характеристики?

1.7.15 С какой целью во время эксплуатации двигателя регулируется активное сопротивление, включаемое в обмотку ротора? Почему в тех же целях не применяется индуктивное сопротивление?

1.7.16 Как изменяется частота тока в роторе при изменении скольжения?

1.7.17 Как изменяется ЭДС и ток в обмотке ротора при изменении скольжения?

1.7.18 Каким образом можно изменить скольжение во время работы двигателя?

1.7.19 Почему асинхронный двигатель во время работы потребляет реактивный ток?

1.7.20 Почему увеличение скольжения снижает коэффициент полезного действия двигателя?

 

Лабораторная работа № 2