РАЗДЕЛ 2
РАБОЧИЕ И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ПРИ
ИЗМЕНЕНИИ НАПРЯЖЕНИЯ СЕТИ
В настоящем разделе изложена методика расчета рабочих и электромеханических
характеристик асинхронного двигателя при изменении напряжения сети. Известные
методики с использованием Г-образной схемы замещения дают существенные
неточности, связанные с неучетом нелинейных зависимостей напряжения
намагничивающего контура от тока холостого хода () и потерь в стали от (),
параметров вторичного контура короткозамкнутого АД от частоты тока ротора или
скольжения s (), падения напряжения на сопротивлении статора. Поэтому ниже
излагаются результаты исследований, полученные с использованием Т-образной
схемы замещения (см. рис. 2.1); рассчитываются рабочие и электромеханические
характеристики АД с учетом нелинейной зависимости, , .
Рис. 2.1 – Т-образная схема замещения АД
При этом разрабатываются методики:
получения параметров Т-образной схемы замещения;
расчета рабочих и электромеханических характеристик АД с учетом нелинейных
зависимостей напряжения от тока холостого хода (), потерь в стали от () и
параметров вторичного контура от скольжения s ().
Рассчитаны также рабочие и электромеханические характеристики двигателя с
фазным ротором и короткозамкнутого АД; проведен анализ влияния напряжения
питания на рабочие и электромеханические характеристики двигателей; изучено
влияние напряжения сети на распределение потерь в узлах АД.
Результаты исследований опубликованы в работах [78-83].
2.1. Методы определения параметров Т-образной схемы замещения асинхронного
двигателя
Параметры Т-образной схемы замещения могут быть получены расчетным или
экспериментальным путём, либо их комбинацией [84]. Наибольшее распространение
получили экспериментальные методы исследований [85, 86]. Для получения этих
параметров и исследования электромеханических характеристик АД, в соответствии
с ГОСТ [88], следует провести опыт измерения сопротивления обмотки статора
постоянным током в практически холодном состоянии, опыт холостого хода, опыт
короткого замыкания и опыт под нагрузкой [87,88]. Для получения нелинейных
зависимостей , и необходимо внести определенные изменения в общепринятую
методику проведения опытов. Описание установки и методики проведения опытов
приведены в приложении А.
Приведём краткую характеристику этих опытов [85, 87, 88].
2.1.1. Опыт холостого хода
Целью проведения опыта холостого хода является построение нелинейных
зависимостей напряжения холостого хода от тока холостого хода () и потерь в
стали от U0 (), определение базовых механических потерь, базового момента
холостого хода.
Предварительно проводят опыт по определению . Далее проводят опыты холостого
хода при различных напряжениях , в результате которых определяют и s0 для
различных напряжений. Измеряемые величины приведены в табл. 2.1.
По результатам опыта холостого хода строится зависимость P0(U1). Как известно,
эта зависимость может быть аппроксимирована с помощью квадратичной функции . С
помощью этой кривой находят механические потери [5, 6,11].
Таблица 2.1
Результаты опыта холостого хода
Измеряемые величины
При
При
Напряжение, В
Мощность потребляемая из сети, Вт
Ток холостого хода, А
Частота сети, Гц
Частота вращения, рад/с
Скольжение, %
По результатам опыта холостого хода строятся зависимости , в относительных
единицах. Для этого используютcя следующие соотношения. Рассчитываются значения
величин в комплексной форме [78]
, , , (2.1)
где ,
– комплексное сопротивление обмотки статора (значение можно взять из данных
каталога, колебания незначительно влияют на колебания электромеханических
характеристик АД [79]).
Величина соответственно равна
. (2.2)
После проведения этих расчетов для всех напряжений формируются зависимости и в
относительных единицах. За базовые целесообразно принять значения при
номинальном напряжении. Полученные зависимости в относительных единицах носят
универсальный характер и применимы для любого двигателя одного типоразмера. Это
означает, что опыт холостого хода при различных напряжениях для двигателей
одного типоразмера достаточно проводить на этапе приёмочных либо типовых и
периодических испытаний. Для конкретного двигателя достаточно провести опыт
холостого хода при номинальном напряжении, при котором определяются , и опыт по
определению r1 на этапе приемо-сдаточных испытаний.
При этом механические потери для конкретного двигателя можно определить из
соотношения
, (2.3),
где M0 – момент холостого хода, который вычисляется по формуле
. (2.4)
В последнем выражении , а базовый момент холостого хода М0б вычисляется на
этапе приёмочных испытаний
. (2.5)
На этом этапе определяются базовые потери в стали (см. формулу (2.2))
В приложении Б (табл. Б.1) в качестве примера приведены результаты опыта
холостого хода АД МТН111-6 при различных напряжениях.
На рис. 2.2 приведена зависимость P0(U1) для двигателя с фазным ротором
МТН111-6 в относительных единицах.
На рис. 2.3 – 2.4 изображены зависимости и , построенные в относительных
единицах по результатам опыта холостого хода. В качестве базовых значений ,
приняты величины, соответствующие номинальному напряжению ().
Рис. 2.2 – Зависимость для АД МТН111-6
Рис. 2.3 – Напряжение при изменении тока холостого хода
Рис. 2.4 – Потери в стали при изменении напряжения намагничивающего контура
Предложенный
- Київ+380960830922