График рабочих характеристик асинхронного двигателя
График рабочих характеристик асинхронного двигателя
Асинхронные электродвигатели для мехатронных систем
В мехатронных системах нашли применение регулируемые асинхронные электроприводы с управлением по напряжению и частоте питания. Концепция векторного управления позволяет получать микропроцессорные асинхронные электроприводы с характеристиками близкими к характеристикам электроприводом постоянного тока.
Актуальность приминения асинхронных электроприводов обусловлена:
— экономическими факторами: минимум стоимости, отсутствие дефицитных видов материалов, повышенный, по сравнению с приводами постоянного тока, коэффициент полезного действия;
— повышенная удельная мощность высокочастотных (200 — 1000Гц) асинхронных электродвигателей;
— меньший момент инерции ротора по сравнению с синхронными электродвигателями;
— больший, по сравнению с двигателями постоянного тока, срок службы и надежность.
В системах автоматического регулирования применяют и двух- и трехфазные асинхронные электродвигатели (АД). Трехфазные АД относятся к двигателям общепромышленного применения, двухфазные АД — это специальные двигатели, получившие название асинхронных исполнительных двигателей (АИД). В мехатронных системах наибольшее распространение получили АИД с полым немагнитным ротором в виде тонкостенного стакана из сплавов алюминия. Толщина стенки стакана ротора в зависимости от мощности электродвигателя колеблется в пределах 0,1 – 1мм. Полый ротор имеет малую массу, а, следовательно, незначительный момент инерции.
Недостатком АИД с полым немагнитным ротором является большой немагнитный зазор, состоящий из двух воздушных зазоров и толщины немагнитного стакана, вследствие чего эти электродвигатели имеют значительный ток намагничивания (до 80 — 90% от номинального тока) и соответственно низкий коэффициент мощности. Большой намагничивающий ток приводит к повышенным электрическим потерям и значительно снижает КПД электродвигателя.
АИД с ротором типа «беличье колесо» имеют такую же конструкцию, как трехфазные АД.
Принцип действия АИД.
Электромагнитный момент создается в результате взаимодействия вращающегося магнитного поля статора с токами, наведенными этим полем в обмотке ротора. Известно, что вектор вращающего магнитного поля является круговым при соблюдении следующих условий:
— сдвиг обмоток статора в пространстве для трехфазных машин на угол 2 p /3, а для двухфазных на угол p /2;
— сдвиг токов фаз обмотки статора во времени для трехфазных машин на угол 2 p /3 , а для двухфазных на угол p /2;
— равенство магнитодвижущих сил всех фаз между собой.
Нарушение любого из этих условий приводит к тому, что поле становится эллиптическим. Эллиптическое поле можно представить как сумму двух неравных круговых полей, вращающихся с синхронной угловой скоростью в противоположных направлениях. Круговое поле, определяющее направление вращения эллиптического поля, называют прямовращающимся, а круговое поле, вращающееся в противоположном направлении, называют обратновращающимся. Прямое поле создает вращающий момент двигателя, а обратное поле тормозной момент. При увеличении разности значений МДС фаз уменьшается результирующий вращающий момент двигателя, что при неизменном моменте нагрузки приводит к снижению частоты вращения двигателя.
Расчетная схема и дифференциальные уравнения
Двухфазные электродвигатели принято описывать системой дифференциальных уравнений в неподвижной системе координат a с b с. Расчетная схема АД представлена на рис. 9.1.
Система дифференциальных уравнении имеет вид:
;
r – активное сопротивление обмотки, Y — потокосцепление.
ЭДС вращения, вводимые в уравнения обмоток ротора, определяются как:
W — скорость вращения ротора, p п – число пар полюсов, w 1 — частота питающего напряжения.
Потокосцепления обмоток машины:
где L 1, L 2 — коэффициенты самоиндукции обмоток статора и ротора, Lm — коэффициент взаимоиндукции между контурами статора и ротора при совпадении их осей.
Уравнение равновесия моментов
s — коэффициент проскальзывания вектора скорости вращения ротора относительно вектора вращающегося магнитного поля.
При записи через потокосцепления и токи электромагнитный момент для трехфазного АД
Уравнения состояния и структурная схема асинхронного электродвигателя
Систему уравнений АД представим записанной в форме Коши, одновременно заменяя токи обмоток через функции потокосцеплений.
Или, подставляя выражения для токов, получаем:
Подставляем полученные значения токов и момента в уравнения и, обозначая D 1 = L 1 L 2— L 2 m , получаем:
Последние уравнения можно рассматривать как уравнения состояния АД. В качестве переменных состояния здесь выступают проекции потокосцеплений на ортогональные оси и угловая частота вращения ротора. Внешними воздействиями на двигатель являются напряжения статора и момент сил сопротивления.
Эти уравнения нелинейны (содержат произведения переменных состояния) и решения в общем виде не имеют. Переходные процессы АД обычно исследуют моделированием на ЭВМ.
Передаточная функция асинхронного электродвигателя
Структурную схему АД можно построить, если перейти от системы дифференциальных к операторным уравнениям.
Рассмотрим динамику работы АД при управлении напряжением, подаваемом на обмотку статора. Электромагнитными переходными процессами пренебрегаем и рассматриваем только электромеханический процесс. В общем виде момент вращения электродвигателя является функцией частоты вращения и напряжения на зажимах обмотки статора, а статический момент сопротивления зависит от частоты вращения.
Изменение напряжения, подаваемого на обмотку статора, на D U вызывает соответствующие изменения моментов и частоты вращения:
При единичном сигнале D U ( p ) = U ( p ), D W ( p ) = W (р). Передаточная функция АД при управлении напряжением, подаваемом на обмотку статора, имеет вид:
W ( p ) = W (р)/ U ( p ) = k дв / ( T эм p + l ).
Следует иметь в виду, что k дв и Тэм переменные параметры, значения которых зависят от точки на механической характеристике, около которой происходит регулирование.
Передаточная функция АД при частотном регулировании
Получить точное выражение передаточной функции АД, отражающей электромагнитные и механические переходные процессы при частотном регулировании, не представляется возможным, потому что имеют место существенные нелинейности, связанные с преобразованием управляющего сигнала в частоту напряжения, питающего электродвигатель.
Вопрос осложняется также наличием двух контуров регулирования по двум взаимосвязанным входам — амплитуде и частоте напряжения. Поэтому для электроприводов с частотным управлением особое значение имеют методы моделирования на ЭВМ.
При малых изменениях частоты напряжения D w 1 будет изменяться только активная составляющая тока ротора, реактивной составляющей пренебрегают. Пренебрегают величинами второго порядка малости. Таким образом, исследуется вращение ротора в магнитном поле постоянной амплитуды, вращающемся с заданной частотой при скачкообразном изменении частоты питающего напряжения. Передаточная функция при принятых условиях:
где а=г2/ s L 2; b = L m / s L 2; d =2 J /(3р 2 L m ); I m b 0 -установившееся значение тока намагничения.
9.5. Вращающий (электромагнитный) момент асинхронного электродвигателя
Рассмотрим энергетическую диаграмму трехфазного АД.
В диаграмме приняты следующие обозначения:
P 1 — активная мощность, потребляемая двигателем из сети,
P эл1, P эл2 — электрические потери в обмотках статора и ротора,
P ст — потери в стали,
P эм — электромагнитная мощность, передаваемая электромагнитным путем ротору,
P мх — полная механическая мощность,
P мех, Рдоб — механические и добавочные потери,
P 2 — полезная мощность на валу.
Пусковые характеристики АД, представлены на рисунке.
Максимальному значению момента вращения соответствует некоторое скольжение s кр, называемое критическим. Значение критического скольжения во многом определяется величиной омического сопротивления обмотки ротора.
Асинхронные электродвигатели различных серий имеют широкий диапазон варьирования параметров пусковых характеристик:
Мп=(0,7 — 1,8)Мн; I п=(5,5 — 7) I н; s k = 0,06 — 0,15; M max =(1,7-3)Мн; s h = 0,01 — 0,02.
Меняя омическое сопротивление роторной обмотки r , изменяем характер кривой момента:
Форма кривой момента вращения зависит также от формы пазов ротора:
1 — с пазами бутылочной формы, 2 — глубокопазный ротор, 3 — ротор с двойной беличьей клеткой
Режимы работы асинхронных машин
Направление вращения асинхронного электродвигателя при прямом порядке чередования фаз (а— b —с) принимаем за положительное (первый квадрант), а при обратном порядке чередования фаз ( a — c — b ) — за отрицательное (третий квадрант). Во втором и четвертом квадрантах представлены характеристики тормозных режимов.
Двигательный режим
Двигательный режим характеризуется изменением частоты вращения электродвигателя от нуля (точка пуска) до W 1 (точка идеального холостого хода) при соответствующем изменении момента (тока) от Мпуск ( I пуск) до нуля.
Устойчивый режим работы обеспечивается частью механической характеристики АД лежащей в диапазоне изменения скольжения от нуля до s kp .
Рабочие характеристики асинхронного электродвигателя строят в функции полезной мощности электродвигателя Р2.
Рекуперативное торможение
Рекуперативное торможение (генераторный режим) с отдачей энергии в сеть имеет место тогда, когда под влиянием нагрузочного момента или другой причины угловая частота вращения ротора асинхронной машины превысит синхронную частоту W 1 . В генераторном режиме скольжение s s > l . Двигатель потребляет из сети активную мощность, в то же время потребляется механическая мощность вращающегося ротора. Обе эти мощности преобразуются в потери, так как полезная мощность равна нулю. Ротор энергично тормозится. Если в момент, когда s =1, фазы обмотки статора не будут отключены от сети, то ротор будет разгоняться в противоположном исходному направлению вращения и произойдет реверс двигателя.
Регулирование частоты вращения АД
Рассмотрим основную зависимость для частоты вращения ротора АД
Очевидны три возможных способа регулирования частоты вращения:
· изменением частоты питающего напряжения;
· изменением числа пар полюсов машины;
· изменением значения скольжения.
Способ изменения частоты питающего напряжения
Этот способ является основным способом регулирования. С широким распространением дешевых микропроцессоров и появление мощных транзисторов ( MOSFET и IGBT ) создались условия, позволяющие достаточно простыми средствами формировать напряжение желаемой формы, подводимое к обмоткам статора АД. Наиболее часто используются метод ШИМ. При таком способе можно реализовать привод с диапазоном регулирования скорости 500 и более при номинальном моменте.
Способ переключения числа пар полюсов
Для реализации этого способа предусматривается в обмотке статора переключение секций фаз из последовательного соединения в параллельное и наоборот. Существуют АД с несколькими обмотками статора, имеющими различное число пар полюсов. Этот способ является наиболее простым, однако частота вращения изменяется дискретно. В мехатронных системах этот способ не применяется.
Способ изменения величины скольжения
Величина момента вращения трехфазных АД зависит от квадрата приложенного напряжения. Меняя величину напряжения, подаваемого на фазы статора АД, например, с помощью трехфазного МУ или тиристорно го преобразователя для двигателя, работающего под нагрузкой, например Mст1, смещаем точку установившегося режима в диапазоне s h — sкр. В настоящее время существует большое число различных схем включения тиристоров, позволяющих коммутировать статорные цепи АД и регулировать подводимое к двигателю напряжение.
Учитывая, что в асинхронных электродвигателях s к max =0.15, этот способ дает небольшой диапазон регулирования частоты вращения ротора. Кроме того, при тиристорном регулировании напряжения по мере увеличения угла управления тиристоров напряжение статора принимает импульсный характер, возникают высшие гармонические напряжения и тока, в свою очередь вызывающие повышенные тепловые и магнитные потери, а также высшие гармонические момента вращения, являющиеся тормозными по отношению к основной частоте.
Мир инженера
информация для инженеров и проектировщиков
Режимы работы асинхронного двигателя
Приветствую тебя, дорогой и уважаемый читатель сайта “world-engineer.ru”. В одной из статей посвященной шаровым кранам с электроприводом я затронул вопрос о работе асинхронного двигателя и пообещал рассказать о нём в другой статье. Так что в этой статье вы узнаете принцип работы асинхронного двигателя.
Асинхронный двигатель предназначен для работы в продолжительном режиме работы (условное обозначение S1), при котором нагрузка, приложенная к валу и условия охлаждения двигателя практически постоянны в промежутке времени, достаточном для нагрева двигателя до установившейся температуры.
Правильный расчет усредненных величин КПД и коэффициента мощности особенно важен при выборе геометрических размеров, расчета потерь, нагрева и охлаждения, и выборе установленной мощности стандартных двигателей, применяемых для работы в кратковременных и повторно-кратковременных режимах.
Для асинхронных двигателей совокупность кратковременных, повторно-кратковременных и перемежающихся режимов работы подразделяется на 7 групп с условными обозначениями S2…S8.
Кратковременный режим (S2), режим при, котором двигатель не успевает достигнуть номинальной температуры нагрева частей за время работы при постоянной нагрузке, и успевает охладиться до температуры окружающей среды за время пауз.
Повторно-кратковременный режим (S3) работы асинхронного двигателя, характерен для условий работы, при котором продолжительность цикла (10 мин) намного больше времени пуска (т.е. переходной процесс при пуске не влияет на нагрев двигателя и не учитываются). Продолжительность рабочего времени в течении цикла, задается в процентах от времени цикла 5%, 25%, 40% и 60%.
В режимах (S4), в отличие от (S3), продолжительность цикла настолько мала, что процессы, происходящие во время пуска (увеличение потерь из за многократного превышения величин пусковых токов над номинальным), оказывают непосредственное влияние на нагрев машины. Длительность цикла, в этом случае, определяется продолжительностью рабочего времени в процентах от времени цикла и числом включений в час. Поскольку характер переходного процесса во многом определяется динамической нагрузкой на валу, дополнительно задается допускаемый коэффициент инерции (отношение суммы моментов инерции ротора и приведенного к скорости вращения ротора, момента инерции приводного механизма к моменту инерции ротора), на который рассчитан двигатель из условий нормального нагрева.
Режимы работы асинхронного двигателя, при которых в конце каждого цикла предусмотрено электрическое торможение двигателя обозначаются (S5). Продолжительности включения в этом случае, рассчитывается с учетом времени электрического торможения.
Перемежающийся режим (S6) повторяет условия работы режима (S3) с учетом того что, в этом режиме допускается реверс с электрическим торможением или переход на другую скорость вращения. Учет пусковых потерь на нагрев двигателя не производится.
Перемежающийся режим (S7) повторяет условия работы режима (S4) с учетом того что, в этом режиме допускается реверс с электрическим торможением или переход на другую скорость вращения.
Перемежающийся режим (S8) повторяет условия работы режима (S7) с учетом того что, в этом режиме допускается работа двигателя на нескольких разных скоростях вращения с разными величинами нагрузки на валу.
Особенности определения установленной мощности в кратковременном (S2) и повторно-кратковременном режиме эксплуатации (S3, S6)
В кратковременном (S2) и повторно-кратковременных режимах эксплуатации (S3, S6) электродвигатели могут работать с большей установленной мощностью, чем в длительном режиме работы (S1).
Возможное значение величины превышения мощности рекомендуется определять из условия сохранения перегрузочной способности асинхронного двигателя по максимальному моменту в пределах:
При больших числах включения и больших маховых массах определение мощности рекомендуется производить исходя из:
- относительной продолжительности включения;
- частоты включения;
- величины внешнего момента инерции;
- нагрузочной диаграммы привода;
- типа торможения.
Рекомендуемые коэффициенты превышения установленной мощности
В настоящее время отменен ГОСТ 183-74 Машины электрические вращающиеся. Общие технические условия. И теперь взамен этого ГОСТ, действует ГОСТ Р 52776-2007 (МЭК 60034-1-2004) Машины электрические вращающиеся. Номинальные данные и характеристики.
Согласно, актуальному ГОСТ режим работы асинхронного двигателя (электрических машин) выбирается из типовых режимов от S1 до S10:
S1 – продолжительный режим. Работа асинхронного двигателя с постоянной нагрузкой и продолжительностью;
S2 – кратковременный режим. Работа асинхронного двигателя с постоянной нагрузкой в течении определенного времени. Вариант обозначения S2 60 мин;
S3 – повторно-кратковременный периодический режим. Работа асинхронного двигателя при последовательных одинаковых рабочих циклах. Вариант обозначения S3 25%;
S4 – повторно-кратковременный периодический режим с пусками;
S5 — повторно-кратковременный периодический режим с электрическим торможением;
S6 — непрерывный периодический режим с кратковременной нагрузкой;
S7 — непрерывный периодический режим с электрическим торможением;
S8 — непрерывный периодический режим с взаимозависимыми изменениями нагрузки и частоты вращения;
S9 — режим с непериодическими изменениями нагрузки и частоты вращения;
S10 — режиме дискретными постоянными нагрузками и частотами вращения.
Более подробную информацию можете изучить в ГОСТ Р 52776-2007 (МЭК 60034-1-2004) Машины электрические вращающиеся. Номинальные данные и характеристики.
Рабочие характеристики асинхронного двигателя.
Рабочими характеристиками называют зависимости основных показателей работы двигателя от мощности на валу при неизменном (чаще всего номинальном) напряжении и частоте сети. Основными показателями можно считать скорость вращения ротора n2, момент на валу двигателя М2, ток статора I1, коэффициент полезного действия h, коэффициент мощности cosj1. Область построения характеристик ограничивается режимами, близкими к номинальному.
Скорость вращения можно определить через скольжение по известным соотношениям для Г-образной схемы замещения.
,
,
Для двигателей со степенью защиты IP44 и степенью охлаждения IC01
,
где Dа1 2 и добавочных потерь DРД»СДI.
Если считать ток линейно зависящим от мощности на валу, т.е. I»CPР2, то выражение для КПД запишется так:
.
Зависимость имеет максимум, практическим критерием нахождения которого может служить равенство постоянных и переменных потерь.
При проектировании стремятся так подобрать параметры машины, чтобы максимум КПД приходился на наиболее вероятную нагрузку.
Из рис. . видно, что работа при малой нагрузке для асинхронного двигателя крайне неэффективна.
Коэффициент мощности cosj может быть определен по схеме замещения асинхронной машины. Из рис. . видно, что cosj резко падает при уменьшении нагрузки. Для его повышения целесообразно уменьшать напряжение при холостом ходе и малой нагрузке (например, переключением с треугольника на звезду).
22. Технология клиент/сервер. Функции и варианты технологии клиент/сервер.
Одна из моделей взаимодействия компьютеров в сети получила название «клиент-сервер» (Рис. 1.). Каждый из составляющих эту архитектуру элементов играет свою роль: сервер владеет и распоряжается информационными ресурсами системы, клиент имеет возможность воспользоваться ими.
Рис. 1. Архитектура «клиент-сервер»
Сервер базы данных представляет собой мультипользовательскую версию СУБД, параллельно обрабатывающую запросы, поступившие со всех рабочих станций. В его задачу входит реализация логики обработки транзакций с применением необходимой техники синхронизации — поддержки протоколов блокирования ресурсов, обеспечение, предотвращение и/или устранения тупиковых ситуаций.
В ответ на пользовательский запрос рабочая станция получит не «сырье» для последующей обработки, а готовые результаты. Программное обеспечение рабочей станции при такой архитектуре играет роль только внешнего интерфейса (Front — end) централизованной системы управления данными. Это позволяет существенно уменьшить сетевой трафик, сократить время на ожидание блокированных ресурсов данных в мультипользовательском режиме, разгрузить рабочие станции и при достаточно мощной центральной машине использовать для них более дешевое оборудование.
Как правило, клиент и сервер территориально отделены друг от друга, и в этом случае они входят в состав или образуют систему распределенной обработки данных.
Для современных СУБД архитектура «клиент-сервер» стала фактически стандартом. Если предполагается, что проектируемая информация будет иметь архитектуру «клиент-сервер», то это означает, что прикладные программы, реализованные в ее рамках, будут иметь распределенный характер, т. е. часть функций приложений будет реализована в программе-клиенте, другая — в программе-сервере. Основной принцип технологии «клиент-сервер» заключается в разделении функций стандартного интерактивного приложения на четыре группы:
· функции ввода и отображения данных;
· прикладные функции, характерные для предметной области;
· фундаментальные функции хранения и управления ресурсами (базами данных);
Исходя из этого деления любое приложение может состоять из следующих компонентов:
компонент представления (функции 1-й группы);
прикладной компонент (функции 2-й группы);
компонент доступа к информационным ресурсам (функции 3-ей группы и протокол их взаимодействия).
Различия определяются четырьмя факторами:
· какие виды программного обеспечения в логических компонентах;
· какие механизмы программного обеспечения используются для реализации функций трех групп;
· как логические компоненты распределяются компьютерами в сети;
· какие механизмы используются для связи компонент между собой.
Исходя из этого, рассмотрим четыре подхода, реализованные в моделях технологии «клиент-сервер».
Базовая для локальных сетей персональных компьютеров. Применялась для разработки информационных систем на базе FoxPRO, Clipper, Paradox.
выделяется файл-сервер для реализации услуг по обработке файлов других узлов сети; работает под управлением сетевых ОС;
играет роль компонент доступа к информационным ресурсам;
в остальных узлах функционирует приложение, в кодах которого совмещены компоненты представления и прикладной;
протокол обмена — набор низкоуровневых вызовов.
Технология: запрос направляется на файловый сервер, который передает СУБД, размещенной на компьютере-клиенте, требуемый блок данных. Вся обработка осуществляется на компьютере-клиенте.
высокий сетевой трафик;
небольшое число операций манипулирования;
недостаточные требования к безопасности.
коды компонента представления и прикладного компонента совмещены и выполняются на компьютере-клиенте;
доступ к информационным ресурсам обеспечивается операторами непроцедурного языка SQL.
клиентский запрос направляется на сервер, где функционирующее ядро СУБД обрабатывает запрос и возвращает результат (блок данных) клиенту. Ядро СУБД выполняет пассивную роль;
инициатор манипуляций с данными — программы на компьютере-клиенте.
процессор сервера загружается операциями обработки данных;
уменьшается загрузка сети, т.к. по сети передаются запросы на языке SQL;
унификация интерфейса «клиент-сервер» в виде языка SQL; использование его в качестве стандарта общения клиента и сервера.
удовлетворительное администрирование приложений в RDA-модели невозможно из-за совмещения в одной программе различных по своей природе функций (представления и прикладных).
Реализована в реляционных СУБД Informix, Ingres, Oracle.
основа модель-механизм хранимых процедур — средство программирования SQL-сервера;
процедуры хранятся в словаре базы данных, разделяются между несколькими клиентами и выполняются на компьютере, где функционирует SQL-сервер;
компонент представления выполняется на компьютере-клиенте;
прикладной компонент и ядро СУБД на компьютере-сервере базы данных.
возможность централизованного администрирования;
вместо SQL-запросов по сети передаются вызовы хранимых процедур, что ведет к снижению сетевого трафика.
в большинстве СУБД недостаточно возможностей для отладки и типизирования хранимых процедур;
ограниченность средств для написания хранимых процедур.
На практике чаще используется разумный синтез RDA- и DBS-моделей для построения многопользовательских информационных систем.
на компьютере-клиенте выполняется процесс, отвечающий за интерфейс с пользователем;
этот процесс, обращаясь за выполнением услуг к прикладному компоненту, играет роль клиента приложения (АС);
прикладной компонент реализован как группа процессов, выполняющих прикладные функции, и называется сервером приложения (AS);
все операции над БД выполняются соответствующим компонентом, для которого AS — клиент.
RDA- и DBS-модели имеют в основе двухзвенную схему разделения функций. В RDA-модели прикладные функции отданы клиенту, в DBS-модели их реализация осуществляется через ядро СУБД. В RDA-модели прикладной компонент сливается с компонентом представления, в DBS-модели интегрируется в компонент доступа к ресурсам.
В AS-модели реализована трехзвенная схема разделения функций, где прикладной компонент выделен как важнейший изолированный элемент приложения, имеющий стандартизированные интерфейсы с двумя другими компонентами.
AS-модель является фундаментом для мониторов обработки транзакций.
23. Электромеханические системы измерительных приборов. Класс точности. Абсолютная и относительная погрешности измерения.
Дата добавления: 2015-04-18 ; просмотров: 12 ; Нарушение авторских прав
Рабочие характеристики асинхронного двигателя
При снятии рабочих характеристик необходимо поддерживать постоянным подводимое к двигателю напряжение U1=Uн=const.
Изменяя момент на валу двигателя с помощью изменения тока нагрузки вспомогательного генератора Ia, таким образом, чтобы ток статора АД изменялся от тока холостого хода двигателя Iон до I1 » 1,1×Iн.
В указанных пределах изменения тока статора снимают 5-6 точек. При этом измеряют токи I1л, I2л, I3л , показания ваттметров a1, a2, число колебаний стрелки амперметра А3 в цепи ротора n за фиксированное время t . Данные испытания записывают в табл. 2.5.
Опытные данные при снятии рабочих характеристик АД.
| № п/п | I1л | I2л | I3л | a1 | a2 | n | t |
| дел. | дел. | дел. | Дел. | дел. | число колеб. | cек. | |
| СА= А/дел. | Сw= Вт/дел. |
Результаты испытания обрабатываются следующим образом. Ток статора определяют как среднее арифметическое из трех измеренных значений
, (2.20)
где СА – цена деления амперметра.
Подводимую к двигателю мощность определяют по формуле
где Сw – цена деления ваттметров.
Коэффициент мощности cos j определяют по формуле
(2.22)
и проверяют по табл. (1.1).
Магнитные потери (рмг) и механические потери (рмх) определяются из опыта холостого хода при Uн считаются постоянными при снятии рабочих характеристик, т.к. U1=const и n –мало изменяется (n » const), следовательно,
Электрические потери рэл1 при соединении обмотки статора по схеме треугольника равны : рэл1 = I1 2 r1 75. (2.25)
— r1 75 — сопротивление обмотки статора при t o = 75 o C.
Электрические потери рэл2 обмотки ротора вычисляются через электромагнитную мощность Pэм, передаваемую через воздушный зазор d со статора на ротор, и скольжение s:
. (2.28)
Добавочные потери рд при номинальном режиме принимаются равными
а при токе статора, отличном от Iн, пересчитываются по формуле:
. (2.30)
Полезная мощность двигателя
Полезный момент на валу двигателя:
где W=2p×n –угловая механическая частота вращения ротора,
n = n1 (1-s) частота вращения ротора в об/с;
n1= f1 / p –частота вращения поля статора в об/с;
р — число пар полюсов.
М2= 
(кГм), (2.33)
где n1= (f1 × 60)/p — синхронная частота вращения поля статора в об/мин;
P2 – мощность в Вт.
Коэффициент полезного действия h двигателя можно определить через отдельные потери:
. (2.34)
Результаты расчета рабочих характеристик двигателя заносят в табл.2.6, по данным которой строят зависимости, изображённые на рис.2.7.
Расчетные данные при снятии рабочих характеристик АД.
| № п/п | I1 | P1 | cosj | s | pэл1 | Рэм | pэл2 | pд | åр | Р2 | М2 | h |
| А | Вт | Вт | КГм |
Полученные зависимости можно объяснить следующим образом.
Зависимость M2 = f(P2) практически прямая линия, М2
Р2, а частота вращения n в опыте практически постоянна, т.к. скольжение s меняется мало (от s» 0 до sн =4¸7%).
Скольжение s является одной из наименее точно измеряемых величин, поэтому обычно в опыте наблюдается большой разброс точек. При построении зависимости s = f (P2) следует руководствоваться тем, что в пределах до номинальной нагрузки связь между M2 и s практически линейна. Это видно из формулы для момента [6]:
. (2.35)
Если пренебречь сопротивлением r1, x1, x2 ¢ , которые меньше, чем r2 ¢ , то
. (2.36)
Коэффициент мощности cos j при Р2 = 0 (режим холостого хода) имеет небольшое значение cos j0н , т.к. преобладает индуктивная составляющая тока. С ростом Р2 увеличивается активная нагрузка и cos j растет практически пропорционально Р2 , при дальнейшем увеличении Р2 , вследствие влияния насыщения cos j практически не изменяется, а затем несколько уменьшается.
Известно [1], что максимум h наступает, когда потери постоянные, не зависящие от тока нагрузки I1 (это потери рмг и рмх), равны потерям переменным, зависящим от I1 2 (это электрические потери обмоток статора и ротора и добавочные).
При малых значениях Р2 преобладают потери постоянные и h растет пропорционально Р2, при дальнейшем росте Р2 увеличиваются электрические потери и h замедляет рост, и в дальнейшем по этой причине h начинает уменьшаться.
Подводимая мощность P1=P2 /h при малых нагрузках изменяется незначительно, т.к. h меняется пропорционально Р2 , а при нагрузках близких к номинальной h= const и Р1 изменяется пропорционально Р2.
При малых значениях Р2 преобладает реактивная составляющая тока I1, и с увеличением мощности Р2 ток I1 растёт незначительно, при дальнейшем увеличении Р2 преобладает активная составляющая тока и зависимость I1=f(P2) становится практически линейной.
