3. Исследование механических и энергетических характеристик электродвигателя

Энергетические характеристики представляют собой [11] зависимость: полной потребляемой мощности (S); потребляемой активной мощности (); тока статора (I); коэффициента мощности (); скольжения (s); коэффициента полезного действия (); вращающего момента (М) - от полезной мощности на валу двигателя () при номинальных значениях напряжения и частоты сети. Схема для снятия характеристик трехфазного асинхронного электродвигателя представлена на рисунке 4.14.

Как известно, скольжение sэлектродвигателя вычисляется в соответствии с формулой:

(4.26)

где - скорость идеального холостого хода;

- текущая скорость электродвигателя.

Мощность на валу () электродвигателя определяется по формуле:

, (4.27)

где - момент на валу электродвигателя;

В свою очередь момент на валу электродвигателя определяется как:

, (4.28)

где - момент сил сопротивления на валу электродвигателя;

- момент холостого хода электродвигателя,.

Результирующее значения токов и напряженийнаiучастке измерения определялись как среднеарифметическое показание измерительных приборов (A1-A3 иV1-V3, рисунок 4.14):

(4.29)

(4.30)

где ,, - ток наiучастке измерения в первой, второй и третьей статорной обмотке соответственно;

- ,,- напряжение наiучастке измерения на первой, второй и третьей статорных обмотках соответственно.

Полная потребляемая мощность трехфазного асинхронного электродвигателя на iучастке измерения:

(4.31)

Сумма постоянных и переменных потерь в электродвигателе на iучастке измеренияравна:

(4.32)

где a- постоянные потери.

Переменные потери :

. (4.33)

Потребляемая активная мощность электродвигателя на iучастке измеренияможет быть найдена как:

(4.34)

Коэффициент полезного действия наiучастке измерения электродвигателя равен:

(4.35)

Коэффициент мощности электродвигателя на iучастке измерениянаходится по формуле:

(4.36)

Расчет номинальных параметров электродвигателя, при работе на естественной характеристике, производится следующим образом. Скольжениеэлектродвигателя вычисляется по формуле:

(4.37)

где - номинальная скорость электродвигателя при работе на естественной характеристике.

Номинальный момент электродвигателя , при работе на естественной характеристике, определяется из формулы 4.18:

(нм), (4.38)

где - мощность на валу при работе электродвигателя на естественной характеристике.

Момент холостого хода, при работе на естественной характеристике, вычисляется по формуле:

(нм). (4.39)

Номинальная полная потребляемая мощность трехфазного асинхронного электродвигателя , при работе на естественной характеристике, находится по формуле:

(Вт), (4.40)

где - номинальный ток при работе электродвигателя на естественной характеристике;

- - номинальное напряжение на обмотке статора при работе электродвигателя на естественной характеристике и соединении статорных обмоток в звезду.

В номинальном режиме сумма постоянныхи переменных потерьв электродвигателе, при работе на естественной характеристике, может быть найдена по формуле:

(4.41)

Рисунок 4.20 - Кривые коэффициента полезного действия и произведения его на коэффициент мощности в зависимости от полезной мощности на валу однофазных конденсаторных и трехфазных асинхронных электродвигателей при частоте сети 50 Гц

прерывистая для однофазных, сплошная для трехфазных

Номинальные значения и, при работе на естественной характеристике, можно определить по кривым коэффициента полезного действия и произведения его на коэффициент мощности, взятым из научно-технической литературы [82] и представленным на рисунке 4.20.

Из кривых, представленных на рисунке 4.20, значения коэффициентов полезного действия и мощности в номинальном режиме для электродвигателя лабораторной установки (P_2н=16 Вт,U_н=220/380 В,Iн=0,17/0,1 А,n_н=1300 об/мин) равны: тогда:

Значения иподставляются в формулу 4.41:

(Вт). (4.42)

При этом постоянные потери равны:

(Вт). (4.43)

Номинальная потребляемая активная мощность , при работе на естественной характеристике, может быть найдена по формуле:

(Вт). (4.44)

Зависимость скорости электродвигателя от момента на его валу представлена на рисунке 4.21.

Рисунок 4.21 - Зависимость скорости от момента на валу электродвигателя, запуск и работа которого осуществляется от трехфазного источника электроснабжения (естественная характеристика)

Из графика, представленного на рисунке 4.21, видно, что.........................

Для построения зависимости s=f(), значение скольжения электродвигателя при различной потребляемой активной мощности, определяется по формуле 4.26. Результаты расчета представлены в приложении В, таблица В и на рисунке 4.22.

Рисунок 4.22 - Зависимость скольжения от мощности на валу электродвигателя при работе на естественной характеристике

Из графика, представленного на рисунке 4.22, видно, что ..............

При проведении опытов, для построения зависимости I=f(), мощность на валу электродвигателя определялась по формуле 4.27. Результирующее значение тока электродвигателя, при различной мощности на валу, определяется по формуле 4.30. Результаты расчета представлены на рисунке 4.23.

Рисунок 4.23 - Зависимости тока электродвигателя от мощности на валу электродвигателя при работе на естественной характеристике

График зависимости полной потребляемой мощности электродвигателя от мощности на валу электродвигателя S=f(), представлен на рисунке 4.24.

Рисунок 4.24 - Зависимости полной мощности электродвигателя от активной мощности на валу электродвигателя

Из графика, представленного на рисунке 4.24, видно, что ……

На рисунке 4.25 представлена зависимость потребляемой активной мощности электродвигателя от мощности.

Рисунок 4.25 - Зависимость потребляемой активной мощности от мощности на валу электродвигателя

Из графика, представленного на рисунке 4.25, видно, что

Зависимость коэффициента полезного действия от мощности на валу электродвигателя представлена на рисунке 4.26.

Рисунок 4.26 - Зависимость КПД электродвигателя от мощности на валу электродвигателя

Из графика, представленного на рисунке 4.26, видно, что коэффициент полезного действия электродвигателя, при работе на искусственной характеристике,

Зависимость коэффициента мощности от мощности на валу электродвигателя представлена на рисунке 4.27.

Рисунок 4.27 - Зависимость коэффициента мощности от мощности на валу электродвигателя

Из графика, представленного на рисунке 4.27, видно,

По результатам исследований механических и энергетических характеристик можно сделать выводы о том, что у трехфазного электродвигателя, запуск и работа которого осуществляется от трехфазной сети

Таким образом,