Исследование трехфазного асинхронного двигателя с фазным

Ротором.

(Г.А. Попов)

Цель работы -исследование рабочих свойств трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором и ознакомление с косвенными методами построения характеристик посредством круговой диаграммы.

Программа работы

1.Снять характеристику короткого замыкания. По результатам опыта при номинальном токе определить ток короткого замыкания статора при номинальном напряжении, а также параметры короткого замыкания и .

2. Снять характеристику холостого хода. По результатам опыта при номинальном напряжении вычислить частоту тока ротора, частоту вращения ротора, скольжение, и процентное отношение тока холостого хода к номинальному току.

3. Снять и построить рабочие характеристики.

4. По результатам опытов холостого хода и короткого замыкания построить круговую диаграмму.

5. По данным круговой диаграммы построить рабочие характеристики и сравнить их с экспериментальными (опытные характеристики и характеристики, полученные из круговой диаграммы, построить на одном графике).

Выполнение работы

Для исследования трехфазного асинхронного двигателя собирают схему (рис.13).Для регулирования напряжения используют трехфазный автотрансформатор АТ. Пуск в ход двигателя производиться при помощи трехфазного пускового резистора , включенного в цепь ротора. Перед пуском двигателя рукоятка пускового резистора должна быть поставлена в крайнее положение, соответствующее максимальному его сопротивлению. Включив обмотки статора двигателя в сеть, постепенно выводят пусковой резистор в положение, при котором цепь обмотки ротора замыкается накоротко.

При выполнении расчетов следует пользоваться фазными значениями токов и напряжений, пересчитав измеренные значения в зависимости от схемы соединения обмоток статора и ротора.

Опыт короткого замыкания

Опыт короткого замыкания асинхронного двигателя заключается в снятии зависимостей тока статора, потребляемой мощности и от приложенного к статору напряжения: Опыт проводится при неподвижном роторе и замкнутой накоротко его обмотке. При этом опыте напряжение и ток изменяют в следующих пределах:

 

.

Обмотка статора включается при минимальном напряжении автотрансформатора. Затем постепенно увеличивают напряжение и записывают показания приборов в табл.14.

Таблица 14

Наблюдения	Вычисления
В	А	Вт	Ом	Ом	Ом

 

Практический интерес представляют данные опыта короткого замыкания при номинальном токе статора. По результатам измерений этого режима определяют параметры (сопротивления) короткого замыкания, необходимые для построения круговой диаграммы. Для того чтобы исключить случайные ошибки, обычно строят характеристики короткого замыкания и по ним определяют необходимые значения, соответствующие номинальному току. Параметры короткого замыкания, отнесенные к одной фазе, вычисляются по следующим формулам:

Схема замещения асинхронного двигателя для опыта короткого замыкания представлена на рис.14.

Активное и индуктивное сопротивления схемы замещения при опыте к.з.:

Значения тока и мощности короткого замыкания приводят к номинальному напряжению

Опыт холостого хода асинхронного двигателя

Этот опыт проводят при отсутствии момента нагрузки на валу двигателя. Практическое значение для построения круговой диаграммы имеет режим при номинальном напряжении. Для исключения случайных ошибок обычно снимают всю характеристику холостого хода.

Характеристика холостого хода представляет собой зависимость тока статора, потребляемой мощности и от приложенного напряжения при постоянной частоте питающей сети:

при

Опыт производят следующим образом. На зажимах статора устанавливают напряжение на 5-10% выше номинального; после этого, пустив в ход двигатель, постепенно снижают напряжение до значения

Причем обязательно записывают показания приборов при . Показания приборов заносят в табл.15.

Таблица 15

Наблюдения	Вычисления
В	А	Вт

 

Вычисление производится по формуле

Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Рабочие характеристики асинхронного двигателя представляют собой зависимость тока статора, потребляемой мощности, частоты вращения ротора, скольжения, вращающего момента, КПД от полезной мощности при постоянных значениях напряжения на зажимах статора и частоты:

при и

Автотрансформатором в цепи статора двигателя (см. рис.13) пользуются для поддержания постоянства напряжения. Характеристику начинают снимать с режима холостого хода и нагружают двигатель с помощью электромагнитного тормоза до значений тока статора, превышающих номинальный ток на

10-15%. Для определения величины скольжения и частоты вращения при малых нагрузках двигателя можно пользоваться магнитоэлектрическим амперметром А₂ с нулем по середине шкалы, включенным в цепь ротора (см. рис.13). Число полных колебаний стрелки амперметра в секунду равно значению частоты тока ротора, Гц

где - число колебаний за секунд (число колебаний берется ориентировочно 10, время определяется по электросекундомеру).

Скольжение

а скорость вращения ротора

Здесь - частота сети;

 

частота вращения магнитного поля;

число пар полюсов обмотки статора.

При больших нагрузках двигателя, когда визуально трудно фиксировать число колебаний стрелки амперметра, величина определяется по специальному счетчику колебаний, установленному на приборном щитке и электрически соединенному с амперметром в цепи ротора (см. рис.13). Время берется ориентировочно (30 – 40) с. Число колебаний есть разница показаний счетчика после и до измерения. Показания приборов записываются в табл.16.

Таблица 16

Наблюдения	Вычисления
В	А	Вт	Колеб.	с	Н×м	Гц	%	об/мин.		Вт	%

Определение коэффициента трансформации

Для приведения параметров ротора к числу витков фазы обмотки статора необходимо знать коэффициент трансформации. Его можно определить опытным путем так же, как для трансформатора. На статор асинхронного двигателя подается номинальное напряжение, обмотка ротора отключена от резистора и полностью разомкнута. С помощью вольтметра производится измерение линейных напряжений на статоре и роторе. Коэффициент трансформации определяется по формуле

Содержание отчета

1. Паспортные данные двигателя и измерительных приборов, схемы испытаний и таблицы измеренных и вычисленных величин.

2. Характеристики короткого замыкания и вычисленные по ним параметры.

3. Характеристики холостого хода.

4. Рабочие характеристики; для вычисления и используются формулы, приведенные в работе «Исследования трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором».

5. Круговая диаграмма, построенная по данным опытов холостого хода и короткого замыкания.

Активные сопротивления обмоток статора и ротора указаны на щитке двигателя. Приведенное к числу витков статора активное сопротивление обмотки ротора, может быть определено опытным путем двумя способами:

а) через активное сопротивление короткого замыкания

, отсюда

б) через активное сопротивление обмотки ротора и коэффициент трансформации.

Рекомендуется приведенное сопротивление ротора определить указанными способами и сравнить полученные результаты.

6. Рабочие характеристики двигателя, полученные из круговой диаграммы в диапазоне токов статора от до построить на одном графике с характеристиками, полученными опытным путем. Рекомендуется построить на одном графике зависимости и на другом-

7. Оценка результатов сопоставления опытных и расчетных рабочих характеристик.

Вопросы для самоконтроля

1. Принцип действия асинхронного двигателя.

2. Различия в конструкции роторов у асинхронных двигателей с короткозамкнутым и фазным ротором.

3. Условия образования вращающегося магнитного поля.

4. Почему при изменении нагрузки асинхронного двигателя изменяется ток в обмотке статора.

5. Способы пуска асинхронных двигателей.

6. Схема замещения асинхронного двигателя, параметры, входящие в схему замещения, и определение их опытным путем.

7. Опыты холостого хода и короткого замыкания, условия их проведения и их назначение.

8. Круговая диаграмма асинхронного двигателя. Её построение по данным опыта холостого хода и короткого замыкания. Получение рабочих характеристик опытным путем и по круговой диаграмме.

Лабораторная работа №6