4.8. Естественные рабочие характеристики

При изменении нагрузки двигателя изменяются токи в обмотках, мощности, частота вращения и другие эксплуатационные по­казатели. Под рабочими характеристиками понимают зависимость подводимой мощности, тока, скольжения, КПД и коэффициента мощности от отдаваемой мощности на валу при неизменных напряжении, частоте тока питающей сети и внешних сопротивлениях в цепях обмоток [7,10,13].

Рабочие характеристики снимают при 5…10 значениях нагрузки в пределах от 110% номинальной нагрузки до холостого хода, при этом температура обмоток двигателя должна быть близкой к расчётной. При снятии рабочих характеристик измеряют линейные напряжения и токи, подводимую активную мощность и скольжение. Последнее измеряется специальными методами и приборами [10]. Допускается определять скольжение по приборам, предназначенным для измерения частоты вращения, если они обеспечивают относительную погрешность определения скольжения не болee 5%.

Для асинхронных двигателей с гарантированным значением КПД ниже или равным 85% предпочтителен метод непосредственного определения КПД, при котором испытуемый двигатель механически соединяется с тарированным генератором [13]. Для машин с гарантированным значением КПД 85% и выше используют­ся косвенные методы, в которых КПД двигателя определяется через подводимую мощность P₁ и суммарные потери ΣР при данной нагрузке: η=100(1-ΣР/P₁).

Косвенные методы могут применяться и для машин с гарантирован­ными значениями КПД менее 85%.

Для снятия рабочих характеристик используйте ту же схему, что и в опыте холостого хода. Включите источник напряжения, поднимите его напряжение до максимального значения и после разгона двигателя выведите пускорегулирующий реостат R_ПР2 в цепи ротора. Заметьте ток статора Imin в режиме холостого хода. Далее включите нагрузочный генератор и с его помощью установите ток статора асинхрон­ного двигателя Imax ≈(1,1)I_НЛ в одной любой фазе при номинальном напряжении. Если же номинальное напряжение установить не удаётся, измерьте наибольшее возможное напряжение и далее поддерживайте его на этом уровне. Изменяйте нагрузку асинхронного двигателя с помощью нагрузочного генератора так, чтобы ток статора асинхронного двигателя изменялся в диапазоне Imax…Imin. Достаточно установить 5…10 значений приблизительно через равные интервалы. Измеряйте один линейный ток I_Л, одно линейное напряжение Uл, подводимую активную мощность P₁ (как в опыте холостого хода) и частоту враще­ния n асинхронного двигателя.

В отчёте вычислите для каждого уровня нагрузки и запишите в табличной форме:

- значения линейного напряжения Uл и линейно­го тока I_Л, а также значения подводимой активной мощности P₁ и частоты вращения n двигателя;

- значение коэффициента мощности: cosφ=P₁ /UлI_Л ;

- электрические потери в обмотке статора, Вт: Р_М1=I_Л²r_1θр ,

где r_1θр – активное сопротивление фазы обмотки статора при расчётной рабочей температуре θр=75⁰С (для двигателей серии МТF):

r_1θр = r_1θo(1+α θр )/(1+αθ_O);

- скольжение S=(n₁-n)/n₁,

где n₁=60f₁ / p, об/мин - синхронная частота вращения, f₁ - частота сети, р - число пар полюсов двигателя. Число полюсов содержится в буквенно-цифровом обозначении типа двигателя. У двигателя МТF-111-6 шесть полюсов);

- потери в стали статора при напряжении в опыте, Вт:

P'_СТ=Р _СТ (Uл/U_HЛ)²,

где Р_ст - потери в стали при номинальном напряжении из опыта холостого хода;

- электромагнитную мощность, Вт: P_ЭМ=Р₁-Р_М1-Р'_СТ ;

- электромагнитный момент, Н.м: М = P_ЭМ /2π n₁ /60 ;

- электрические потери в обмотке ротора, Вт: Р_М2=P_ЭМ^.S ;

- механические потери в опыте, Вт: Р'_МХ=Р_МХ(n/n₁)²,

где Р_МХ - механические потери в опыте холостого хода (п. 4.7);

- добавочные потери при нагрузке согласно ГОСТ 7217-87 и ГОСТ 25941-83 [10,13], Вт:

Р_Д=0,5(Р_Н/η_Н)(I_Л/I_НЛ)²,

где Р_Н – номинальная мощность, Вт, η_Н – номинальный КПД в процентах по паспортным данным двигателя;

- суммарные потери мощности в двигателе, Вт:

ΣР=Р_М1+Р'_СТ+Р_М2+Р'_МХ+Р_Д ;

- отдаваемую мощность на валу (Вт) и КПД (%) двигателя:

Р₂=Р₁-ΣР; η=100(1-ΣР/Р₁).

Постройте графики рабочих характеристик Р₁, I_Л, S, η, cosφ=f(Р₂) на едином рисунке, подобном рис. 4.7.

Iл

η

cosφ

S

Р₂

Рис.4.7. Рабочие характеристики

По построенным графикам определите значения всех рабочих вели­чин при номинальной мощности двигателя.