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 RПР2 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)IНЛ 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 IЛ, 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 IЛ, а также значения подводимой активной мощности P1 и частоты вращения n двигателя;
- значение коэффициента мощности: cosφ=P1 /UлIЛ ;
- электрические потери в обмотке статора, Вт: РМ1=IЛ2r1θр ,
где r1θр – активное сопротивление фазы обмотки статора при расчётной рабочей температуре θр=750С (для двигателей серии МТF):
r1θр = r1θo(1+α θр )/(1+αθO);
- 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/UHЛ)2,
где Рст - потери в стали при номинальном напряжении из опыта холостого хода;
- электромагнитную мощность, Вт: PЭМ=Р1-РМ1-Р'СТ ;
- электромагнитный момент, Н.м: М = PЭМ /2π n1 /60 ;
- электрические потери в обмотке ротора, Вт: РМ2=PЭМ.S ;
- механические потери в опыте, Вт: Р'МХ=РМХ(n/n1)2,
где РМХ - механические потери в опыте холостого хода (п. 4.7);
- добавочные потери при нагрузке согласно ГОСТ 7217-87 и ГОСТ 25941-83 [10,13], Вт:
РД=0,5(РН/ηН)(IЛ/IНЛ)2,
где РН – номинальная мощность, Вт, ηН – номинальный КПД в процентах по паспортным данным двигателя;
- суммарные потери мощности в двигателе, Вт:
ΣР=РМ1+Р'СТ+РМ2+Р'МХ+РД ;
- отдаваемую мощность на валу (Вт) и КПД (%) двигателя:
Р2=Р1-ΣР; η=100(1-ΣР/Р1).
Постройте графики рабочих характеристик Р1, IЛ, S, η, cosφ=f(Р2) на едином рисунке, подобном рис. 4.7.
Iл Р1
η
cosφ
S
Р2
Рн
Рис.4.7. Рабочие характеристики
По построенным графикам определите значения всех рабочих величин при номинальной мощности двигателя.
- Исследование электрических машин
- Часть 1
- Содержание
- 2.2.1. Принцип действия и устройство двигателя . . . . 5
- 6.2.1. Назначение, устройство и принцип действия . . . . . . . . . 32
- 6.2.2. Уравнения и схемы замещения трансформатора . . . . . . .34
- 6.2.3. Характеристики холостого хода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
- 6.5. Заключение по работе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53
- Лабораторная работа № 2 Исследование двигателей постоянного тока с электромагнитным возбуждением
- 2.1.Программа лабораторной работы
- 2.2. Краткие теоретические сведения о двигателях постоянного тока
- 2.2.1. Принцип действия и устройство двигателя
- 2.2.2. Системы электромагнитного возбуждения и обозначения выводов обмоток двигателей
- 2.2.3. Основные уравнения двигателей
- 2.2.4. Пуск двигателей в ход
- 2.3. Объект исследования и необходимое оборудование
- 2.4. Разработка принципиальной электрической схемы опытов
- 2.5. Методические указания к выполнению работы
- 2.5.1. Запуск двигателя
- 2.5.2. Снятие естественных рабочих, скоростной и механической характеристик
- 2.5.3. Снятие искусственных скоростных и механических характеристик
- 2.6. Заключение по работе
- 2.7. Контрольные вопросы
- Лабораторная работа № 4 Исследование трехфазного асинхронного двигателя
- 4.1. Программа лабораторной работы
- 4.2. Принцип действия и устройство асинхронных двигателей
- 4.3. Объект исследования и необходимое оборудование
- 4.4. Разработка принципиальных электрических схем опытов
- 4.5. Измерение сопротивления изоляции обмоток
- 4.6. Определение коэффициента трансформации
- 4.7. Опыт холостого хода
- 4.8. Естественные рабочие характеристики
- 4.9. Механические характеристики
- 4.10. Заключение по работе
- 4.10. Заключение по работе
- 4.11. Контрольные вопросы
- Лабораторная работа № 6
- 6.2. Краткие теоретические сведения о трансформаторах
- 6.2.1. Назначение, устройство и принцип действия
- Намагничивающий ток создаёт результирующую мдс Fμ , а она - результирующий магнитный поток взаимной индукции ф.
- 6.2.2. Уравнения и схемы замещения трансформатора
- Сопротивления в относительных единицах для силовых трансформаторов
- 6.2.3. Характеристики холостого хода
- 6.2.4. Характеристики трёхфазного короткого замыкания
- 6.2.5. Изменение напряжения трансформатора при нагрузке
- 6.2.6. Коэффициент полезного действия трансформатора
- 6.2.7. Схемы и группы соединения обмоток трансформаторов
- Маркировка фаз трехфазных двухобмоточных трансформаторов
- 6.3. Методические указания к выполнению лабораторной работы
- 6.3.1. Объект исследования и необходимое оборудование
- Разработка принципиальных электрических схем
- Опыт холостого хода
- Опыт трёхфазного короткого замыкания
- 6.3.5. Снятие внешней характеристики
- 6.3.6. Экспериментальная проверка группы соединения обмоток
- 6.4. Теоретические расчеты и построения
- 6.5. Заключение по работе
- 6.6. Контрольные вопросы
- Лабораторная работа № 12 Исследование трёхфазного синхронного двигателя
- 12.1. Программа лабораторной работы
- 12.2. Принцип действия и устройство синхронных двигателей
- 12.3. Способы пуска синхронного двигателя
- 12.3.2. Асинхронный пуск синхронного двигателя
- 12.5. Объект исследования и необходимое оборудование
- 12.6. Разработка принципиальной электрической схемы для опытов
- 12.7. Пуск синхронного двигателя при помощи вспомогательного двигателя методом точной синхронизации
- 12.8. Асинхронный пуск синхронного двигателя
- 12.9. Снятие V-образных характеристик
- 12.10. Снятие рабочих и механической характеристик синхронного двигателя
- 12.11. Заключение по работе
- 12.12. Контрольные вопросы
- Библиографический список
- Часть 1