Снятие механических характеристик.

 

Методика снятия всех механических характеристик одинакова - изменяется нагрузка на валу двигателя при помощи потенциометра Setpoint1 и фиксируются показания на табло преобразователя частоты – ток нагрузочной машины и скорость вращения. Показания других приборов нужны только для контроля, поэтому их можно не записывать.

На каждой характеристике нужно снять 5-6 точек, ориентируясь по току якоря испытуемой машины I_Я и току нагрузочной машины. Эти токи не должны превышать по абсолютной величине 5 А. Исходя из этого, определяются интервалы между точками.

В процессе выполнения эксперимента установка различных схем включения испытуемой машины и выбор требуемых значений сопротивлений с помощью переключателей может производиться при работающем двигателе.

 

4. Оформление отчёта и анализ полученных результатов.

В отчете должны быть приведены: принципиальная электрическая схема установки; паспортные данные машин; задание на работу; расчетные формулы с необходимой расшифровкой величин; примеры расчета, доведенные до числового результата одной точки характеристики; таблицы, в которых сведены результаты полного расчета характеристик; таблицы с экспериментальными данными; теоретические и экспериментальные характеристики, построенные на одном рисунке; влияние параметров схемы на вид механических характеристик; обоснование причин расхождения теоретических и экспериментальных характеристик.

 

РАБОТА № 4

Исследование механических характеристик асинхронного двигателя

С фазным ротором при питании от сети.

 

1. Программа работы.

1.1. Подготовка к работе.

Рассчитать и построить в интервале скоростей от 1.5 w₀ до минус w₀ механические характеристики:

1.1.1. Естественную.

1.1.2. Две искусственные с добавочными сопротивлениями R_П1 и R_П2 в цепи ротора.

1.1.3. Три характеристики динамического торможения: одну при добавочном сопротивлении в цепи ротора R_П1 и две при постоянном токе в цепи статора I_Т1 и I_Т2.

1.2. Работа в лаборатории.

1.2.1. Осуществить пуск двигателя.

1.2.2. Снять механические характеристики, перечисленные в п. 1.1.1 ¸ 1.1.3.

1.3. Составление отчёта.

Отчёт должен включать:

1.3.1. Принципиальную электрическую схему установки.

1.3.2. Паспортные данные машин.

1.3.3. Расчёты теоретических характеристик и таблицы с результатами экспериментальных исследований.

1.3.4. Графики теоретических и экспериментальных характеристик.

1.3.5. Анализ полученных результатов и выводы, которые должны включать оценку свойств двигателя по следующим показателям:

- влияние схемы включения двигателя и ее параметров на вид механической характеристики;

- жёсткости естественной и искусственных механических характеристик;

- объяснение причин расхождения теоретических и экспериментальных кривых.

Расчет характеристик.

Все расчеты механических характеристик асинхронных двигателей основаны на Г-образной схеме замещения. При этом считается, что обмотки статора и ротора двигателя соединены звездой.

Расчёты механических характеристик асинхронных двигателей выполняются по формуле Клосса:

(4.1)

Максимальный (критический) момент, соответствующий критическому скольжению s_К, определяется как

(4.2)

где m – число фаз обмоток статора; U₁ – напряжение питания фазы статора; R₁ – активное сопротивление фазы статора; Х_К = Х₁ + Х₂‘ - реактивное сопротивление двигателя в режиме короткого замыкания; Х₂‘ = К_е² Х₂ – приведенное реактивное сопротивление фазы ротора; К_е – коэффициент трансформации; w₀ = 2πf / р_П – синхронная скорость вращения; f = 50 Гц – частота напряжения питания. В (4.2) знак плюс относится к двигательному режиму работы, а минус – к генераторному.

Критическое скольжение определяется как

(4.3)

где R₂’ = К_е² (R₂ + R_П) – приведенное полное активное сопротивление фазы ротора двигателя.

Коэффициент, учитывающий активное сопротивление обмотки статора, равен

. (4.4)

Скольжение s характеризует скорость вращения ротора w и определяется как

(4.5)

 

Ниже приводятся паспортные данные двигателей.

 

Асинхронный двигатель с фазным ротором – MTF 011-6Y1

Номинальная механическая мощность, кВт – 1.4

Линейное напряжение питания при соединении обмоток звездой, В – 380

Частота напряжения питания, Гц – 50

Номинальный ток фазы статора, А – 5.3

Номинальная скорость вращения, об/мин – 880

Номинальный cos φ – 0.65

Число пар полюсов – 3

Коэффициент трансформации – 3.05

Активное сопротивление фазы статора при 75 град. С, Ом – 6

Индуктивное сопротивление рассеяния фазы статора, Ом – 4

Активное сопротивление фазы ротора при 75 град. С, Ом – 0.7

Индуктивное сопротивление рассеяния фазы ротора, Ом – 0.57

Индуктивное сопротивление контура намагничивания, Ом – 34

 

Вентильный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов – DFY 90 MB/TH SM30

Номинальный момент, Нм – 12

Номинальный фазный ток, А – 7.9

Номинальное напряжение питания при соединении обмоток звездой, В - 380

Номинальная скорость вращения, об/мин – 3000

 

Расчет естественной механической характеристики двигателя производится с использованием (4.1) (линия 1 на рис. 4.2). Для этого в указанных в п. 1.1 пределах изменения скорости двигателя задаются рядом значений относительного скольжения s (не менее 15 точек). Затем, пользуясь (4.2) – (4.5), производят необходимые вычисления.

Расчет искусственных механических характеристик с добавочными сопротивлениями в цепи ротора ведут аналогичным образом. При этом необходимо принять во внимание (4.3) и пересчитать величину критического скольжения (линии 2 и 3 на рис. 4.2).

Результаты вычислений представляются в виде таблицы 4.1.

 

Таблица 4.1. Расчет механических характеристик асинхронного двигателя

Исходные данные	Естественная характеристика	Искусственная характеристика
RП1	RП2
s	МК	ε	w	SК	М	SК	М	SК	М
	Нм		рад/с		Нм		Нм		Нм

Расчет характеристик для режима динамического торможения (см. рис. 4.3) выполняется в соответствии с выражением

. (4.7)

При этом, считается, что

, (4.8)

, (4.9)

где Х_μ – индуктивное сопротивление контура намагничивания. Напомним, что R’₂ должно учитывать дополнительное сопротивление в цепи ротора двигателя.

Значение эквивалентного переменного тока I_ТЭ, зависит от схемы включения обмоток статора. При их соединении звездой и питании двух из них постоянным током I_Т эквивалентный ток равен I_ТЭ = 0,816 I_Т.

Порядок расчета характеристик динамического торможения следующий. Необходимо задаться рядом значений скорости вращения ротора (не менее 15 точек) и с помощью (4.7) – (4.9) выполнить требуемые вычисления. Результаты расчетов представляются в виде таблицы 4.2.

 

Таблица 4.2. Расчет характеристик динамического торможения асинхронного двигателя.

Исходные данные	Характеристики динамического торможения
IП1	IП2
ω	ωКТ	МКТ	М	МКТ	М
рад/с	рад/с	Нм	Нм	Нм	Нм