Лабораторная работа №26

Испытание на нагревание электрической машины при непосредственной нагрузке

Цель работы

Изучение нагрева обмотки статора асинхронного двигателя при непосредственной нагрузке. Изучение метода определения потерь асинхронного двигателя по опытным данным.

План выполнения работы

1. Ознакомиться с установкой (рис. 28.1), записать тип и паспортные данные испытуемого двигателя.

Рис. 28.1. Схема экспериментальной установки.

2. По рис. 28.2 ознакомиться с расположением шести термопар в двигателе (1 и 4 в лобовых частях, 2 и 3 в пазах ближе к вентилятору, 5 и 6 в пазах дальше от вентилятора) и выбрать четы­ре термопары, с которых будут сниматься показания. Пользуясь пере­ключателем П на рис. 28.2, снять показания этих термопар в холод­ном состоянии двигателя, т.е. при температуре окружающей среды Q и занести их в табл. 28.1.

3. Включить двигатель в сеть и, возбудив генератор, включить 2…4 ступени его нагрузки (no указанию руководителя). Че­рез каждые 2 минуты заносить показания выбранных четырех термопар в табл. 28.1 до тех пор, пока показания не начнут повторяться.

Рис. 28.2. Расположение термопар в двигателе: 1, 4 – в лобовых частях; 2, 3 (5, 6) – на 1/3 (2/3) расстояния сердечника статора со стороны вентилятора.

Таблица 28.1.

t, мин	Показания термопар, °С
№1	№2	№3	№4	№5	№6

3. Изменяя величину тока нагрузки от 0 до I_нг, заполнить табл. 28.2.

Таблица 28.2.

I1ф, А

U1л, B

P1, Bт

n, об/мин

Методические указания

В электрических машинах преобразование энергии из электрической в механическую и обратно сопровождается преобразованием электрической или механической энергии в тепло.

Испытание на нагревание сводится к определению превышений температуры обмотки статора машины над температурой окружающей среды.

Под превышением температуры понимается разность между температурой данной части машины и температурой окружающей среды. В данном случае применительно к обмотке статора превышение температуры определяется соотношением

Q = v – v₀, °С

где Q – превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды, °С;

v – температура данной точки обмотки, °С;

v₀ – температура обмотки в данной точке при температуре окружающей среды, °С.

Наиболее нагретой частью машины являются обмотки и ротора и статора. Допустимая температура обмотки статора зависит от класса изоляции:

Таблица 28.3.

Класс изоляции	А	E	B	F	H	C
Допустимая температура

Срок службы электрической машины при эксплуатации с номинальными данными составляет 15…20 лет и определяется, главным образом сроком службы изоляции. Установлено, что превышение температуры над допустимой примерно на 10°С снижает срок службы машины вдвое.

Допустимое превышение температуры определяется разностью (ГОСТ 183-74)

Q_доп = v_доп – 40,

где Q_доп – допустимое превышение температуры данного класса изоляции, °С;

v_доп – температура данного класса изоляции, °С;

40 °С – температура окружающей среды.

Энергию, преобразующуюся в электрических машинах в тепло, принято называть потерями. Потери в электрических машинах делятся на основные и добавочные.

К основным потерям относятся электрические, магнитные и механические. Основные потери могут быть определены опытным путем.

Потери механические (Dр_мех) и магнитные (Dр_мг) определяются из опыта холостого хода. Данные опыта холостого хода сводятся в табл. 28.4.

Таблица 28.4.

U0ф, В

Р0, Bт

I0ф, А

3 × I0ф2 × R1ф20°, Вт

Р0 – 3 × I0ф2 × R1ф20, Вт

U0ф2 × 104, В

R_ф = 18Ом при t_окр = 20°С.

Разделение потерь холостого хода смотрите на рис. 29.3.

Рис. 28.3.

Электрические потери в обмотке статора (Dр_эл.1) и ротора (Dр_эл.2) определяются как

Dр_эл.1 = 3 × I_1ф² × R_ф.115.

При этом

R_ф.115 = R_ф.tокр × [1 + 3,9 × 10^–3 × (115 – t_окр)];

Dр_эл.2 = Р_эм × s.

Электромагнитная мощность

Р_эм = Р₁ - Dр_эл.1 - Dр_мг.

Скольжение

s = (n₁ – n) / n₁.

Синхронная скорость

n₁ = 60 × f / p.

Число пар полюсов р определяется по паспортным данным испытуемой машины.

Добавочные потери согласно ГОСТ 11828-75 принимаются

Dр_доб = 0,005 × Р_н.

Коэффициент полезного действия

или .

Полезная мощность двигателя

Р₂ = Р₁ - SDр.

Суммарные потери активной мощности в двигателе

SDр = Dр_эл.1 + Dр_эл.2 + Dр_мг + Dр_доб.

Электромагнитный момент

.

Полезный момент на валу двигателя

.

Коэффициент мощности двигателя

.

Данные расчета занести в табл. 28.5.

Таблица 28.5.

№ п.п.

U1ф, В

I1ф, А

Р1, Bт

Dрэл.1,Вт

Dрмг, Вт

Dрмех, Вт

Рэм, Вт

s

Dрэл.2, Вт

Dрдоб, Вт

SDр, Вт

Р2, Вт

h, %

М2, Нм

cosj

По данным табл. 28.5 построить рабочие характеристики Р₁, cosj, I₁, М₂, h = f(Р₂) (рис. 28.5).

Рис. 28.4. Кривая нагрева электродвигателя.

Рис. 28.5. Рабочие характеристики электродвигателя.

По рабочим характеристикам определить полезную мощность двигателя (Р₂), при которой снималась кривая нагрева, а также при Р_2н определить Р₁, cosj, I₁, М₂, h и сравнить их с паспортными данными испытуемого двигателя.

Содержание отчета

1. Паспортные данные исследуемого двигателя.

2. Схема установки.

3. Данные измерений, вычислений, расчетные формулы.

4. Кривая изменения температуры нагрева v = f(t) одной из термопар.

5. Графическое определение потерь Dр_мех, Dр_мг.

6. Определение Р₂, при которой снималась кривая нагрева.

Контрольные вопросы

1. Какие потери имеются у электрических машин?

2. От чего зависит установившаяся температура нагрева?

3. Какая температура нагрева допустима?

4. От чего зависит скорость изменения температуры при нагревании и охлаждении двигателя?

5. Что такое постоянная времени нагрева?

6. От чего зависит постоянная времени нагрева?

7. Одинакова ли постоянная времени при нагревании и остывании?

Литература

1. Петров Г.Н. Электрические машины.– М: Энергия, 1974. – Ч.1.

2. Вольдек А.И. Электрические машины. – Л: Энергия, 1974. – 840с.

3. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины. – М.: Энер­гия, 1960. – 928с.

4. Копылов И.П. Электрические машины.– М.: Энергоатомиздат, 1986. – 360с.

5. Брускин Д.Э., Зорохович А.Е., Хвостов B.C. Электричес­кие машины. –М.: Высшая школа, 1987. – Ч.I и II.