Материал: Labnikeo

Лабораторная работа № 2 Определение параметров контура намагничивания асинхронного двигателя

1. Цель работы

Ознакомление с методами испытаний асинхронных двигателей (АД) и получение практических навыков определения параметров намагничивающего контура схемы замещения АД из опыта холостого хода в виртуальной лаборатории.

4. Методические указания

Параметры электродвигателя определяются для Г-образной схемы замещения с вынесенным активным сопротивлением статора, представленной на рисунке 2.1:

Рисунок 2.1 – Одноконтурная схема замещения асинхронного двигателя

По данным опыта холостого хода, выполненного на модели электродвигателя в среде SimInTech, используя величины сопротивления обмотки статора постоянному току, намагничивающего тока и магнитных потерь в сердечнике статора, рассчитываются параметры намагничивающего контура.

Измерение сопротивления обмотки статора постоянному току

Измерение сопротивления обмотки статора постоянному току должно проводиться одним из следующих методов [2]:

• вольтметра и амперметра;

• одинарного (двойного) моста;

• омметра.

В данной лабораторной работе используется метод вольтметра и амперметра. Схема опыта в SimInTech представлена на рисунке 2.2.

В качестве источника питания измерительной схемы применяется идеальный источник ЭДС. Значение ЭДС подбирается таким образом, чтобы значение постоянного тока, при измерении сопротивления обмотки методами вольтметра и амперметра, не превышало 15–20% номинального тока данной обмотки.

Значение активного сопротивления фазы обмотки статора , определяется по формуле (внутренним сопротивлением амперметра пренебрегается):

где – измеренное линейное напряжение, В; – измеренный фазный ток, А, – сопротивление измерительного прибора, по умолчанию равно 10^-6 Ом.

Рисунок 2.2 – Схема опыта измерения сопротивления обмотки статора постоянному току

Определение тока и потерь холостого хода

Определение тока и потерь холостого хода производится в режиме ненагруженного двигателя.

Опыт холостого хода выполняется постепенным понижением приложенного к статору напряжения , начиная с наибольшего значения, равного 130 % номинального, и кончая возможно более низким, составляющего около 40% от номинального, при котором еще не наблюдается возрастание тока статора. При проведении опыта рекомендуется производить 9 – 11 отсчетов при различных значениях напряжения. При этом один из замеров должен соответствовать номинальному напряжению.

В ходе опыта измеряются значения токов холостого хода и мощностей холостого хода , включающих в себя электрические потери в обмотке статора , магнитные потери в сердечнике статора и механические потери , в зависимости от приложенного к статору напряжения.

Схема опыта в SimInTech представлена на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 – Схема опыта определения тока и потерь холостого хода

По результатам измерений можно определить электрические потери в обмотке статора:

где – ток холостого хода, А.

Тогда, магнитные и механические потери двигателя составят:

.

По результатам измерений и вычислений строят характеристику холостого хода (рисунок 2.4).

Рисунок 2.4 – Характеристика холостого хода

Если график продолжить до пересечения с осью ординат ( ), то получим величину механических потерь .

Это разделение магнитных и механических потерь основано на том, что при неизменной частоте сети частота вращения двигателя в режиме

холостого хода , а следовательно, и механические потери неизменны. В то же время для режима холостого хода при магнитные потери .

Определив величину механических потерь , можно вычислить магнитные потери:

.

Также, по данным опыта следует рассчитать коэффициент мощности холостого хода:

Определение индуктивного сопротивления намагничивающего контура

Индуктивное сопротивление намагничивающего контура определяется по данным опыта холостого хода при номинальном напряжении:

,

где

Таким образом, индуктивность намагничивающего контура составит:

Также, необходимо рассчитать проводимости:

где .

5. Задание к работе

1. Домашняя подготовка

Изучить данное методическое указание.

3. Работа в лаборатории

В процессе работы необходимо выполнить следующие операции:

1. Войти в указанную папку и выбрать файл лабораторной работы. При открытии prt – файла лабораторной работы появляется окно редактирования графической модели электроустановки (рисунок 2.5).

Рисунок 2.5 – Модель лабораторного стенда

2) Собрать электрическую схему опыта измерения сопротивления обмоток при постоянном токе (см. рисунок 2.2).

В свойствах модели «Асинхронный электродвигатель» необходимо ввести справочные параметры электродвигателя, соответствующего номеру бригады. Также, в раскрывающемся списке «Режим работы двигателя» нужно установить 2 – опыт холостого хода.

Далее, в соответствии с методическими указаниями, выполняются измерения и рассчитывается активное сопротивление фазы обмотки статора.

3) Используя настроенную в п.2 модель АД, собрать схему опыта определения тока и потерь холостого хода (см. рисунок 2.3).

Затем, по результатам измерений и вычислений, построить характеристику холостого хода и определить механические потери холостого хода.

4) Определив величину механических потерь вычислить магнитные потери в сердечнике статора АД.

5) По данным опыта холостого хода, соответствующим номинальному напряжению АД, рассчитать индуктивность намагничивающего контура и проводимости.

6. Требования к отчету

Отчет должен содержать: постановку задачи, исходные данные, построенную характеристику холостого хода, результаты измерений в табличной форме, с указанием последовательности действий, и результаты расчетов.

7. Контрольные вопросы

1) Какие данные опыта холостого хода используются при расчете параметров намагничивающего контура?

2) Из чего складываются потери активной мощности в режиме холостого хода?

3) Каким образом подбирается значение ЭДС источника постоянного тока?

4) Как производится разделение магнитных и механических потерь холостого хода?

5) Какие методы измерения сопротивления обмотки статора при постоянном токе существуют? Какой используется в данной работе?

Лабораторная работа № 3 Определение параметров рабочего контура асинхронного двигателя

1. Цель работы

Ознакомление с методами испытаний АД и получение практических навыков определения параметров рабочего контура схемы замещения АД в виртуальной лаборатории.

8. Методические указания

По данным опыта нагрузки, выполненного на модели электродвигателя в среде SimInTech, используя величины сопротивления обмотки статора постоянному току, потребляемого двигателем тока и подводимой мощности, при номинальном напряжении, рассчитываются активное и реактивное сопротивления ротора АД, соответствующие скольжению, равному нулю.

По данным опыта короткого замыкания, используя величины сопротивления обмотки статора постоянному току, тока короткого замыкания двигателя и подводимой мощности короткого замыкания, при номинальном напряжении, рассчитываются активное и реактивное сопротивления ротора АД, соответствующие скольжению, равному единице.

Используемая, в данной лабораторной работе, модель электродвигателя является упрощенной и приняты следующие допущения:

• сопротивления обмотки статора равны сопротивлениям обмотки ротора, при скольжении, равном нулю;

• активное сопротивление статора вынесено за ветвь намагничивания (см. рисунок 2.1).

Определение параметров рабочего контура из опыта нагрузки

Опыт нагрузки выполняется при номинальном или пониженном напряжении и при номинальной частоте, скольжение при этом не должно превышать критическое¹.

В ходе опыта измеряются значение тока статора двигателя и значение подводимой мощности , соответствующие номинальному напряжению.

Схема опыта в SimInTech представлена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Схема опыта нагрузки

Далее, используя, определенные в опыте холостого хода активное сопротивление фазы обмотки статора и значения величин и , соответствующие номинальному напряжению, необходимо рассчитать проводимости:

где ; ; ; ; .

Тогда, активное и реактивное сопротивления статора и ротора АД, соответствующие скольжению, равному нулю, будут равны:

где ; – коэффициент, разделяющий реактивные сопротивления статора и ротора; – номинальное скольжение электродвигателя, о.е., равное:

где – номинальная скорость вращения АД, об/мин; – число пар полюсов;

– частота цепи переменного тока, Гц.

Определение параметров рабочего контура из опыта короткого замыкания

Опыт короткого замыкания выполняется при заторможенном роторе. К обмотке статора подводится номинальное напряжение номинальной частоты².

В ходе опыта измеряются значение тока короткого замыкания и значение мощности короткого замыкания .