Обработка результатов исследований

Таблица 1 – Результаты исследований статических характеристик АД КЗ

№ точки	Наименование характеристики	Режим	Данные опыта	Данные расчета
I1	UЯ	IЯ	w	Р	МДПТ	DМВР	МАД
А	В	А	рад/с	Вт	Н×м	Н×м	Н×м
	ЕСТЕСТВЕННАЯ U1 = U1ном = 127 В f = fном = 50 Гц	Независимое управление	0,6		0,61	173,42	142,36	0,82	0,06	0,76
	0,55		0,53	171,53	119,42	0,70	0,06	0,63
	0,5		0,45	168,70	98,23	0,58	0,06	0,52
	0,4		0,3	165,04	62,16	0,38	0,06	0,31
	0,4		0,11	158,65	20,69	0,13	0,06	0,07
	0,4			154,25			0,06	-0,06
	0,6		-0,14	146,61	21,83	0,15	0,06	0,09
	0,7		-0,25	138,33	34,71	0,25	0,06	0,19
	1,1		-0,35	110,27	34,92	0,32	0,06	0,25
	1,3		-0,34	87,02	25,09	0,29	0,06	0,22
	1,6		-0,31	40,95	8,31	0,20	0,06	0,14
	ИСКУССТВЕННАЯ U1 – задано f = fном = 50 Гц	Независимое управление	0,6		0,57	192,16	137,00	0,71	0,06	0,65
	0,5		0,4	174,88	88,90	0,51	0,06	0,44
	0,4		0,25	167,55	51,29	0,31	0,06	0,24
	0,3		0,1	160,12	18,81	0,12	0,06	0,05
	0,3			154,67			0,06	-0,06
	0,5		-0,12	139,49	17,99	0,13	0,06	0,07
	0,7		-0,2	120,43	24,58	0,20	0,06	0,14
			-0,17	79,80	13,24	0,17	0,06	0,10
	1,1		-0,12	11,21	6,23	0,56	0,06	0,49
	ИСКУССТВЕННАЯ f < fном – (задано)	(U-I×R)/f=const			0,7	92,15	98,30	1,07	0,06	1,00
	0,9		0,56	85,97	72,43	0,84	0,06	0,78
	0,8		0,3	82,41	33,36	0,40	0,06	0,34
	0,8		0,18	80,63	18,38	0,23	0,06	0,16
	0,7			77,39			0,06	-0,06
	0,7		-0,1	75,29	7,71	0,10	0,06	0,04
	0,8		-0,26	70,37	15,90	0,23	0,06	0,16
	1,1		-0,5	47,96	8,66	0,18	0,06	0,12
	ИСКУССТВЕННАЯ f > fном – (задано)	Независимое управление	0,3		0,16	235,62	39,54	0,17	0,06	0,10
	0,3		0,09	232,69	21,79	0,09	0,06	0,03
	0,4			225,25			0,06	-0,06
	0,5		-0,1	215,20	20,71	0,10	0,06	0,03
	0,6		-0,16	206,72	31,06	0,15	0,06	0,09
	0,8		-0,22	191,01	38,53	0,20	0,06	0,14
	1,1		-0,23	145,35	29,47	0,20	0,06	0,14
	1,3		-0,23	93,93	18,66	0,20	0,06	0,13
	1,3		-0,12	36,23	3,01	0,08	0,06	0,02

В таблицу 1 в графы Данные опыта заносят значения тока якоря ДПТ НВ (показание прибора PA1), напряжения на якоре ДПТ НВ (показание прибора PV1), угловой скорости (показание прибора BR1), тока статора АД КЗ (показание прибора PA3) для каждой точки исследуемой характеристики. Данные тока якоря, напряжения якоря и угловой скорости следует заносить в таблицу с учетом их знака.

Электромеханическую характеристику АД КЗ w = f(I₁) можно построить сразу после проведения опытных исследований, так как это зависимость угловой скорости вала двигателя от тока, протекающего по обмоткам статора АД, а эти значения сняты в процессе проведения эксперимента.

Для построения статической механической характеристики w = f(M) необходимо провести обработку снятых данных. Следует помнить, что различают момент электромагнитный и момент на валу (см. краткие теоретические сведения к лабораторной работе). В данной лабораторной установке экспериментально исследуется статическая механическая характеристика w = f(M), где М – момент на валу исследуемого двигателя.

Для расчета момента на валу АД КЗ будем исходить из следующих соображений:

1. Вал исследуемого двигателя АДКЗ и вал нагрузочного двигатель ДПТ НВ механически соединены посредством муфты, следовательно, они имеют на валу одинаковый по значению момент (соединение абсолютно жесткое). Но если исследуемый двигатель АД КЗ работает в двигательном режиме, то у него момент на валу положительный, в то время, как нагрузочный двигатель ДПТ НВ работает в тормозном (генераторном) режиме работы и момент на его валу отрицательный.

2. Момент на валу нагрузочного двигателя ДПТ НВ и момент электромагнитный ДПТ НВ связаны соотношением:

,

где DМ_ВР – момент потерь вращения в электромашинном агрегате

Здесь знак "+" относится к двигательному режиму работы ДПТ НВ, а знак "-" к тормозным режимам работы.

3. Электромагнитный момент, Н×м ДПТ НВ можно определить по формуле:

,

где w - угловая скорость ДПТ НВ, рад/с;

Р – электромагнитная мощность ДПТ НВ, Вт.

4. Электромагнитная мощность Р (Вт) определяется выражением:

,

где U_Я – напряжение на якоре ДПТ НВ, В; (прибор PV1);

I_Я – ток якоря ДПТ НВ, А; (прибор PA1);

R_Я – сопротивление якорной цепи ДПТ НВ, Ом; (см. лаб. раб. № 1);

знак "+" относится к двигательному режиму работы ДПТ НВ;

знак "-" относится к тормозным режимам работы ДПТ НВ.

5. Момент потерь вращения DМ_ВР электромашинного агрегата определим следующим образом:

где М_АД – номинальный момент на валу АД КЗ, вычисленный по паспортным данным двигателя с учетом номинального выходного напряжения инвертора:

где P_2ном – номинальная мощность на валу АД КЗ, Вт;

w_ном – номинальная угловая скорость вращения вала АД КЗ, рад/с;

U_И – номинальное фазное напряжение инвертора, В; (127 В);

U_НОМ – номинальное фазное напряжение АДКЗ, В (220 В).

М_ДПТ – момент электромагнитный ДПТ НВ при номинальной нагрузке АД КЗ (номинальное значение тока статора АД)

Момент электромагнитный ДПТ НВ вычислим по формуле:

где R_Я – сопротивление якорной цепи ДПТ НВ, Ом; (см. лаб. раб. № 1);

U_Я, I_Я – напряжение на якоре ДПТ НВ, В и ток якоря ДПТ НВ, А; Показания приборов, соответственно PV1 и PA1, снятые при экспериментальном исследовании естественной статической механической характеристики при номинальной нагрузке АДКЗ (см. примечание стр. 8)

Таким образом, проведя последовательно для каждой точки статической характеристики расчеты электромагнитной мощности, электромагнитного момента и момента на валу ДПТ НВ получим значение момента на валу АД КЗ (необходимо только учесть, что момент АД КЗ противоположен по знаку моменту ДПТ НВ).

ВНИМАНИЕ! При расчете момента на валу АД КЗ во всех опытах значение момента потерь вращения DМ_ВР в электромашинном агрегате будем считать неизменным

В графы Данные расчета заносят расчетные значения электромагнитной мощности Р (Вт), электромагнитного момента ДПТ НВ М_Э (Н×м), момента на валу ДПТ НВ М_ДПТ (Н×м) и момента на валу АД КЗ М_АД (Н×м).

Примечание:

1) При расчете момента на валу АД КЗ для естественной характеристики нужно учесть, что напряжение инвертора номинальное не соответствует номинальному напряжению статора АД КЗ, поэтому, чтобы экспериментально построить естественную механическую характеристику исследуемого двигателя АД КЗ необходимо момент на валу, рассчитанный через момент электромагнитный ДПТ НВ домножить на коэффициент равный квадрату отношения напряжений двигателя АД КЗ номинального и инвертора И номинального, т.е.:

2) Для примера в таблице показаны лишь по одной искусственной характеристике при пониженном напряжении на статоре, при пониженной частоте питающего напряжения и при повышенной частоте питающего напряжения. В общем случае число характеристик может быть не ограничено.

После выполнения расчетов и заполнения таблицы (данные расчета) приступают к построению статических электромеханических w=f(I₁) и механических характеристик w=f(М_АД). Целесообразно экспериментальные характеристики строить в тех же осях, где построены и теоретические характеристики, построенные по паспортным данным АД КЗ.