Лабораторная работа №16

Исследование трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Цель работы

Изучение рабочих характеристик и свойств асинхрон­ного двигателя.

План выполнения работы

1. Ознакомиться с установкой, записать паспортные данные ис­следуемого двигателя, нагрузочного генератора, реостатов, измери­тельных приборов.

2. Собрать схему для исследования рабочих характеристик асинхронного двигателя (рис. 16.1). Включить двигатель и, не воз­буждая нагрузочный генератор, записать показания приборов.

Рис. 16.1. Схема экспериментальной установки.

3. Включить рубильник Р2. Возбудить нагрузочный гене­ратор. Установить номинальное напряжение на зажимах генератора и поддерживать его постоянным. Включить рубильник Р3 и, умень­шая сопротивление нагрузочного реостата R_нг, нагрузить гене­ратор, следовательно, и испытуемый двигатель. Нагрузку изменять от холостого хода до величины, при которой ток двигателя I₁ = 1,2 I_н. Сделать 5-7 отсчетов по приборам. Частоту вращения двигателя измерять с помощью тахометра. Результаты измерений за­нести в табл. 16.1.

Таблица 16.1

№ п.п.

Измерено

Вычислено

I1, А

U1, B

P1, Bт

Iнг, А

Uнг, B

Iв, А

n, об/мин

М, Нм

s

cosj

h

P2, Bт

Методические указания

Рабочие характеристики асинхронного двигателя представляют собой зависимости момента М, тока статора I₁, коэффици­ента мощности cosj, КПД, частоты вращения n, скольжения s от полезной мощности Р₂ при номинальном напряжении U₁ = U_1н и частоте f₁ = f_1н. Рабочие характеристики позво­ляют определить свойства двигателя, характеризующие его работу при различных нагрузках. Они могут быть построены по расчетным данным при проектировании двигателя, с помощью круговой диаграм­мы и по опытным данным.

В настоящей работе характеристики снимаются методом непос­редственной нагрузки. Нагрузка осуществляется с помощью генера­тора постоянного тока с параллельным возбуждением, который нахо­дитсяна общем валу с двигателем и работает на нагрузочный реос­тат.

Рис. 16.2. Кривые потерь мощности для машины ПН-45.

Полезная мощность Р₂, развиваемая асинхронным двигате­лем, равна мощности, развиваемой генератором плюс сумма потерь в генераторе:

Р₂ = I_нг × U_нг + I_я² × R_я + 2DU_щ × I_я + DР_мех+ DР_ст+ DР_доб + I_в × U_нг (16.1)

Ток якоря I_я = I_нг + I_в.

Добавочные потери DР_доб = 0,01 × Р_н × (I_я / I_ян)².

Падение напряжения в щеточном контакте DU_щ = 1В.

Сопротивление якоря принимается равным R_я = 1Ом.

Потери в стали и механические потери определяются по графикам DР_ст = f(n), DР_мех = f(n) (рис. 16.2).

Электромагнитный момент, развиваемый двигателем, равен отно­шению механической мощности двигателя к угловой частоте вращения ротора, или, если пренебречь механическими и добавочными потерями в нем, приближенно может быть определен как

, (16.2)

где n - частота вращения ротора в об/с.

Коэффициент полезного действия двигателя

. (16.3)

Полные потери в двигателе равны сумме:

DР_S = DР_м1 + DР_м2 + DР_мех+ DР_ст+ DР_доб. (16.4)

где DР_м1 и DР_м2 – потери в меди обмоток статора и ротора, про­порциональные квадрату тока, т.е. изменяющиеся с на­грузкой;

DР_ст – потери в стали статора; потери в стали ротора при нор­мальной частоте 1-3 Гц весьма малы и ими пренебрегают.

Потери в стали DР_ст и механические DР_мех при нагруз­ке двигателя изменяются мало, поэтому они относятся к постоянным.

Добавочные потери DР_доб зависят частично от тока, частично от напряжения. Для простоты расчетов считают, что они изменяются пропорционально подводимой мощности.

Коэффициент мощности двигателя

. (16.5)

Частота вращения ротора n с увеличением нагрузки пада­ет. Изменение частоты вращения характеризуется скольжением

, (16.6)

где n₁ - синхронная частота вращения.

Содержание отчета

1. Паспортные данные исследуемого двигателя, нагрузочного генератора, реостатов, измерительных приборов.

2. Схема экспериментальной установки.

3. Описание методики снятия рабочих характеристик.

4. Таблица измерений, вычислений и расчетные формулы.

5. Рабочие характеристики и механическая характеристика M(s).

Контрольные вопросы

1. Объясните принцип действия асинхронного двигателя. Что такое скольжение асинхронного двигателя?

2. Каково назначение нагрузочного генератора в схеме экспе­риментальной установки? Как определяется в эксперименте полезная мощность, развиваемая двигателем?

3. Как изменяются скольжение и частота тока в роторе асинх­ронного двигателя при изменении нагрузки?

4. Какая взаимосвязь существует между полезной мощностью двигателя Р₂ и развиваемым им вращающим моментом?

5. Какие потери называются постоянными и какие переменными? Поясните ход кривой h (Р₂).

6. Поясните ход кривой cosj (Р₂). Чем объясняется наличие максимума? Почему при холостом ходе cosj ¹ 0?

7. Покажите на механической характеристике двигателя рабо­чий участок и характерные точки.

8. Используя приближенную формулу Клосса, определите критическое скольжение асинхронного двигателя экспериментальной установки.

9. Определите момент, развиваемый двигателем экспериментальной установки при s = 0,02; 0,5.