Определение коэффициента полезного действия

Коэффициент полезного действия лучше определить расчетным путем, так как результаты, полученные по круговой диаграмме, недостаточно точны.

Подведенная к двигателю мощность

.

Потери двигателя

    

где

,

– приведенный ток ротора, определяемый по диаграмме (отрезок DO); – число фаз; – сопротивление обмоток статора и ротора, приведенное к температуре ;
– добавочные потери, принимаемые для номинальной мощности равными .

Для других мощностей потери пересчитывают в отношении квадрата токов:

,

тогда

.

Построение рабочих характеристик
 асинхронного двигателя по круговой диаграмме

Задав ряд значений тока статора ; ; ; ; , строят векторы этих токов и получают на окружности токов ряд точек (, , ,  и ). Для каждой из них определяют все необходимые данные и сводят в табл. 4.

 

Форма таблицы 4

Расчетные данные
I 1 А	P 1 Вт	S	cos j	P эл1 Вт	P м Вт	P эл2 Вт	P доб Вт	S P Вт	P 2 Вт	h %	M Нм

По данным табл. 4 следует построить рабочие характеристики АД с фазным ротором и сравнить их с экспериментальными.

 Анализ результатов лабораторной работы

Проанализировать полученные данные исследования асинхронного двигателя с фазным ротором и дать критическую оценку результатов.

Оценить:

1) относительную величину тока холостого хода ;

2) степень насыщения магнитной цепи;

3) все виды потерь при номинальном режиме работы в процентном отношении от номинальной мощности двигателя;

4) величину  и КПД  при номинальной нагрузке;

5) перегрузочную способность двигателя;

6) кратность пускового момента;

7) степень совпадения опытных данных и данных, полученных из круговой диаграммы, для чего вписать в таблицу значения , , , , М, s, n, , соответствующие номинальной нагрузке, полученные методом непосредственной нагрузки и косвенным методом, а также известные щитковые данные этих величин.

 

 

Лабораторная работа № 4

ИССЛЕДОВАНИЕ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ

Цель работы

Практическое ознакомление с конструкцией АД с короткозамкнутым ротором и исследование его свойств при включении обмоток статора по схеме «звезда» и «треугольник».

 

Предварительные сведения

В асинхронном двигателе с короткозамкнутым ротором обмотка последнего выполнена в виде беличьей клетки из меди или алюминия. Рабочие характеристики двигателей с фазным и
короткозамкнутым ротором практически одинаковы. Двигатель с короткозамкнутым ротором обладает несколько лучшим коэффициентом мощности за счет меньшей индуктивности обмотки ротора, но разница эта незначительна.

Что касается пусковых характеристик, то двигатель с короткозамкнутым ротором значительно уступает двигателю с контактными кольцами. Развивая относительно небольшой момент при пуске, двигатель с короткозамкнутым ротором потребляет из сети ток, в несколько раз превосходящий его номинальное значение. Поэтому на практике нашли применение методы ограничения пускового тока, такие как пуск через автотрансформатор, реактор, переключение обмоток двигателя при пуске с «треугольника» на «звезду» (если для данного напряжения нормальным соединением является «треугольник») и другие.

Существенный недостаток этих методов заключается в том, что суть их сводится к снижению подводимого к двигателю напряжения, а следовательно, и к резкому уменьшению пускового момента, который пропорционален квадрату напряжения.

 

Указания по подготовке к лабораторной работе

Для подготовки к лабораторной работе необходимо:

Изучить материал по одному из учебников:

1) [1, §5.2; §5.9].

2) [2].

 

Ответить на вопросы:

1. Почему зависимость между приложенным к АД напряжением и током холостого хода носит нелинейный характер?

2. Почему опыт холостого хода осуществляется путём постепенного понижения приложенного напряжения?

3. Почему ток холостого хода АД, выраженный в % к номинальному, всегда больше тока холостого хода трансформатора, при условии равенства их выходной активной мощности?

4. Почему в опыте короткого замыкания на АД следует подавать пониженное напряжение?

5. Почему пусковой ток АД больше номинального?

6. Как изменить направление вращения ротора АД?

7. Почему коэффициент мощности холостого хода зависит от величины приложенного напряжения?

8. Как нужно включить обмотки АД, работающего при нагрузке 30–40 % от номинальной? Почему?

 

Программа работы

1. Записать паспортные данные двигателя и ознакомиться с его конструкцией.

2. Измерить сопротивление обмотки статора постоянному току.

3. Сопротивление привести к температуре 75˚С.

4. Снять характеристики холостого хода при соединении обмотки статора треугольником: ; ;  при .

5. Снять характеристики короткого замыкания при соединении обмотки статора треугольником: ; ; при .

6. Снять рабочие характеристики ; ; , η, M,  при ,  для соединения обмотки статора треугольником, а затем снять те же характеристики для соединения обмотки статора звездой, не изменяя напряжения на зажимах двигателя.

7. По опытным данным (см. пп. 3, 4, 5) построить круговую диаграмму. Из нее определить все величины, характеризующие номинальный режим работы АД, а также перегрузочную способность АД, кратность пускового момента и токов двигателя. Построение круговой диаграммы показано в лабораторной работе № 3.

 

Экспериментальная установка

Лабораторный стенд состоит из силового оборудования и пульта управления. Силовое оборудование: асинхронный двигатель (АД) с короткозамкнутым ротором и сочленённый с ним ГПТ смешанного возбуждения – представлено на рис. 1.

АД-ГПТ размещены на отдельно стоящем фундаменте.

Схема установки представлена на рис. 2.

Регулирование напряжения питания осуществляется регулятором напряжения типа РНТ-220-12 или индукционным регулятором, схемы включения которых приведены в работе № 3 (рис. 3). Для нагрузки ГПТ используется ступенчатый металлический реостат. Начала и концы обмоток АД АО-51/4 С1, С2, С3, С4, С5, С6 и генератора Я1, Я2, Ш1, Ш2, С1, С2 выведены на наборное поле лабораторного стенда. Питание на стенд подаётся включением автоматов АП-50, расположенных на стене напротив, при этом на стенде загораются сигнальные лампы HL1 и HL3.

Питание ~220 В, 50 Гц на двигатель АО-51/4 и 220 В на обмотку возбуждения ГПТ подается от автоматов QF1 и QF3, расположенных на лицевой части стенда.

Для измерения напряжений, токов, мощности на наборном поле имеются электроизмерительные приборы, а при исследовании АО-51/4 можно использовать измерительный комплект К-51.

Проведение исследований