Лабораторная работа №17

Определение параметров трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором

Цель работы

Изучение методики определения параметров для постро­ения схемы замещения.

План выполнения работы

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

2. Собрать схему согласно рис. 17.1 для снятия характеристи­ки холостого хода при неподвижном роторе. Произвести опыт холосто­го хода. Установить номинальное напряжение и измерить ток I₁₀, мощность P₁₀ холостого хода и напряжение на кольцах.

Результа­ты измерений занести в табл. 17.1. Здесь и далее U₁ и U₂ – фазные напряжения статора и ротора.

Таблица 17.1

№ п.п.	Измерено	Вычислено
Р10, Вт	U10, В	I10, A	U20, В	КЕ	z’’20, Ом	r1 + r’’0 Ом	x1 + x0, Ом

3. Собрать схему согласно рис. 17.2 для снятия характеристи­ки короткого замыкания при неподвижном роторе. Установить первич­ное напряжение U_1к такой величины, чтобы ток не превышал но­минального значения. Измерить мощность Р_1к, токи I_1к, I_2к, напряжение U₂₀. Результаты измерений занести в табл. 17.2.

Таблица 17.2

№ п.п.	Измерено	Вычислено
Р1к, Вт	U1к, В	I1к, A	U2к, В	КI	zк, Ом	r1 + r’2 Ом	x1 + x’2, Ом

Рис. 17.1. Рис. 17.2. Рис. 17.3.

4. Собрать схему согласно рис. 17.3 для снятия характеристи­ки холостого хода при неподвижном роторе и питании двигателя со стороны ротора. Установить паспортное напряжение ротора и опреде­лить ток I₂₀, мощность Р₂₀ холостого хода и напряжение U₂₀. Результаты занести в табл. 17.3.

Таблица 17.3

№ п.п.	Измерено	Вычислено
Р20, Вт	U20, В	I20, A	U10, В	КЕ	z’’20, Ом	r'2 + r’’0 Ом	x'2 + x0, Ом

5. Собрать схему согласно рис. 17.2 для снятия характерис­тики холостого хода при вращающемся роторе. Изменяя напряжение U₁₀ в пределах (0,5…1,1) U_1н снять характеристику холостого хода, т.е. измерить Р₁₀, I₁₀. Результаты занести в табл. 17.4.

Таблица 17.4

№ п.п.	Измерено	Вычислено
Р10, Вт	U10, В	I10, A	U210, В2	Р10 - 3I210 r1 Вт	DРмех, Вт	z10, Ом	r1 + r0, Ом	x1 + x0, Ом

Методические указания

Параметры схемы замещения асинхронного двигателя с фазным ротором могут быть приближенно определены на основании опытов холостого хода и короткого замыкания при неподвижном роторе и опыта холостого хода при вращающемся роторе.

На основании данных опыта холостого хода при неподвижном роторе при питании двигателя со стороны статора определяются:

1) коэффициент трансформации по ЭДС:

; (17.1)

2) полное сопротивление схемы замещения при холостом ходе

; (17.2)

3) активное сопротивление обмотки статора и намагничивающе­го контура

, (17.3)

где r’’₀ – активное сопротивление намагничивающего контура, учитывающее потери в стали не только статора, но и ротора.

4) индуктивное сопротивление обмотки статора и намагничиваю­щего контура

. (17.4)

На основании данных опыта холостого хода при неподвижном ро­торе и при питании двигателя со стороны ротора определяются:

1) коэффициент трансформации по ЭДС

; (17.5)

Действительное значение K_Е определяется как среднеариф­метическое значений, определенных по соотношениям (17.1) и (17.5);

2) полное сопротивление схемы замещения при холостом ходе

; (17.6)

3) активное сопротивление обмотки ротора и намагничивающего контура

, (17.7)

4) индуктивное сопротивление обмотки ротора и намагничивающего контура

. (17.8)

где U₂’, I₂₀’, x₂’, r₂’ – напряжение, ток и сопротивление ротора, приведенного к обмотке статора.

; (17.9)

; (17.10)

r₂’ = r₂ × K_E × K_I; x₂’ = x₂ × K_E × K_I (17.11)

Коэффициент трансформации по току K_I определяется из опыта короткого замыкания.

На основании данных опыта короткого замыкания при неподвиж­ном роторе и при питании машины со стороны статора определяются:

1) коэффициент трансформации по току

; (17.12)

2) полное сопротивление короткого замыкания

; (17.13)

3) активное и индуктивное сопротивления короткого замыкания:

, (17.14)

. (17.15)

Решение системы уравнений, составленной из выражений (17.3), (17.7) и (17.14), дает значения активных сопротивлений схемы замещения r₁, r₂’. Решение системы уравнений, составленных из выражений (17.4), (17.8) и (17.15) дает значения индук­тивных сопротивлений х₁, х₂’ и x₀.

Активное сопротивление намагничивающего контура r₀ опре­деляется по данным опыта холостого хода при вращающемся роторе. Чтобы определить потери в стали статора DР_ст, производят разде­ление потерь. Как известно, механические потери не зависят от на­пряжения машины, а потери в стали пропорциональны квадрату напря­жения. Поэтому строят зависимость Р₁₀ - 3I²₁₀r₁ = f(U₁₀²), которая представляет собой прямую линию, и продолжают ее до пересечения с осью ординат. Отрезок, отсекаемый прямой на оси ординат, пред­ставляет собой механические потери DР_мех. Потери в стали при номинальном напряжении будут равны разности мощностей Р₁₀ - 3I²₁₀r₁ при U_1н² минус механические потери.

Сопротивление намагничивающего контура

. (17.16)

Определенные таким образом параметры являются параметрами Т-образной схемы замещения двигателя. Более удобной для расче­тов характеристик является Г-образная схема замещения. Ее па­раметры определяются с учетом коэффициента s₁ » 1 + х₁/х₀. Они равны:

R₁ = s₁× r₁; X₁ = s₁× x₁; R₂’ = s₁² × r’₂; X’₂ = s₁² × x’₂.

Содержание отчета

1. Паспортные данные исследуемого двигателя, измерительных приборов.

2. Схемы экспериментальной установки.

3. Таблица измерений и вычислений параметров схемы замещения.

4. Описание методики разделения потерь холостого хода и гра­фик зависимости Р₁₀ - 3I²₁₀r₁ = f(U₁₀²) с указанием ве­личины потерь в стали и механических.

5. Т-образная и Г-образная схемы замещения двигателя с указанием параметров.

Контрольные вопросы

1. Начертите векторную диаграмму асинхронного двигателя, со­ответствующую Т-образной схеме замещения и поясните ее.

2. Расскажите, как определяются параметры схемы замещения асинхронного двигателя с фазным ротором.

3. Какая существует взаимосвязь между параметрами Т-образ­ной и Г-образной схем замещения.

4. Какие погрешности допущены при определении параметров асинхронного двигателя в соответствии с предлагаемой в «Методи­ческих указаниях» методикой?

5. Как с помощью Г-образной схемы замещения двигателя определить вращающий момент, полезную мощность, КПД, cosj, если задано скольжение двигателя?

6. Постройте механическую характеристику асинхронного двига­теля в пределах скольжения от 0 до 1. Покажите рабочую часть ха­рактеристики, пусковую часть, пусковой момент, критические моменты и скольжение. Как они зависят от параметров схемы замещения дви­гателя?

7. Докажите, как изменяется механическая характеристика дви­гателя при введении реостата в цепь ротора. Для чего вводится ре­остат в цепь ротора асинхронного двигателя при пуске?