12.10. Снятие рабочих и механической характеристик синхронного двигателя

Рабочие характеристики представляют собой зависимости I, P₁, cos, , М₂ = f(Р₂), а механическая характеристика - это зависимость n = f(M₂) при U = const, f = const, i_в = const. Здесь  - коэффициент полезного действия синхронного двигателя.

Аналогично предыдущему опыту (п. 12.9.2) нагрузите синхрон­ный двигатель так, чтобы его минимальный ток обмотки статора I_min был ра­вен некоторой величине по указанию преподавателя. Измерьте вели­чины активной мощности Р₁, напряжения и тока в этой точке, рас­считайте cos и сообщите его преподавателю, а затем произведите первый отсчет в установленном режиме.

Поддерживайте (не изменяйте) ток возбуждения синхронного двигателя, соответствующий заданному преподавателем току якоря I_min при cos =1.

Регулируйте нагрузку синхронного двигателя так, чтобы ток якоря изменялся от I=I_н до тока холостого хода I₀. Холостой ход по­лучают при выключенном генераторе G1.

Измерьте в 5-6 точках линейные напряжения U и токи обмотки статора I, подво­димую к обмотке якоря активную мощность и ток возбуждения i_в син­хронного двигателя.

По результатам опыта вычислите для каждого уровня нагрузки и запишите в табличной форме:

- средние арифметические значения линейных напряжений U и токов статора I, суммарную активную мощность всех фаз Р₁;

- значения коэффициент мощности:

cos = P₁/3UI;

- сумму потерь в стали двигателя и механических потерь всего агрегата:

p_c+p_мх=P₁₀ - 3I₀²r_a75,

где Р_{10 ,} I₀ - активная мощность и ток, потребляемые двигателем на холостом ходу (по данным последнего замера при отключённом G1); r_a75 – сопротивление фазы обмотки якоря, приведенное к расчетной температуре 75 °С по формуле

r_a75= r_a20,

где r_a20 – сопротивление фазы статора при 20°С (см. технические данные двигателя в п. 12.5);

- основные электрические потери в обмотке якоря:

p_эа=3I²r_a75;

- потери на возбуждение синхронного двигателя:

p_в=i²_вr_в75 ,

где r_в75 - сопротивление обмотки возбуждения, определяемое аналогично r_а75;

- добавочные потери по ГОСТ 25941-83 [10]:

p_д=0,005P_1н(I/I_н)²,

где P_1н=U_нI_нcos_н, cos_н=1;

- сумму потерь p , полезную мощность Р₂ и КПД двигателя  :

p=p_в+p_c+p_мх+p_эа+p_д ;

P₂=P₁ – (p_c+p_мх+p_эа+p_д) ;

 = (1 – )100% ;

- полезный момент на валу двигателя

M₂=P₂ /  ,

где  - угловая скорость в рад/с, =2n_н /60.

В отчете на одном рисунке, подобном рис. 12.6,а, постройте рабочие характеристики I, P₁, cos,  =f(Р₂), а на другом - механи­ческую n=f(M₂).

а) б)

Рис. 12.6. Рабочие характеристики синхронного двигателя (а) и графики cos = f(P₂) при различных значениях тока возбуждения (б)

Характер кривой cos = f(P₂) зависит от поддерживаемого в опыте значения тока возбуждения i_в синхронного двигателя (рис. 12.6,б). Кривые 1, 2, 3 получаются при токах возбуждения i_в1<i_в2<i_в3, обеспечивающих cos =1 при мощностях Р₂, соответственно равных 0; 0,5Р_2н и P_2h. При нагрузках меньше мощности, соответствую­щей cos =1, двигатель работает в режиме перевозбуждения и отда­ет в сеть реактивную мощность; при больших нагрузках – в режиме недовозбуждения и потребляет из сети реактивную мощность.

По рабочим характеристикам определите значения всех рабочих величин при Р₂=Р_2н.