Лаба 4 Снабжение
.docxМИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Инженерная школа энергетики
Отделение электроэнергетики и электротехники
Направление −13.03.02 Электроэнергетика и электротехника
Лабораторная работа №4
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОТКЛОНЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ НА РАБОТУ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
Выполнил: студент гр. 5А6А
|
___________________ (подпись)
|
Абдуллаев Б.С. |
Проверил: преподаватель, ассистент (ОЭЭ, ИШЭ) |
___________________ (подпись) ___________________ (дата) |
Шаненкова Ю.Л. |
|
|
|
Томск – 2019
Цель работы: исследование влияния отклонений напряжения на выводах асинхронного двигателя от номинального значения на потери мощности в двигателе, изменение cos и скорости вращения двигателя при различных его нагрузках.
Исследуемый двигатель
В качестве исследуемого двигателя в работе используется асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором типа А-32-4 со следующими паспортными данными: Рн = 1 кВт; Uн = 380 В (при соединении обмотки статора в «звезду»); Iн = 2,4 А; nн = 1450 об/мин; дв = 78,5 %; cos = 0,79.
Данные холостого хода исследуемого двигателя даны в табл. 1. Активное сопротивление одной фазы статора r1 = 0,4 Ом.
Описание лабораторной установки
Лабораторная установка состоит из стенда, исследуемого двигателя, тахогенератора, генератора постоянного тока, потенциал-регулятора и мнемосхемы стенда. Принципиальная схема лабораторной установки приведена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Принципиальная схема лабораторной установки
На передней панели стенда размещены следующие приборы:
-
амперметр А для измерения тока в цепи статора исследуемого двигателя;
-
ваттметр kW для измерения потребляемой мощности двигателя из сети;
-
вольтметр V для измерения подводимого напряжения к зажимам двигателя;
-
тахогенератор n для контроля числа оборотов двигателя.
Кроме приборов контроля на панели стенда расположены:
1) автомат QF подачи напряжения на стенд и включения потенциал-регулятора;
2) магнитный пускатель КМ с кнопочной станцией для запуска исследуемого двигателя;
3) потенциал-регулятор;
4) схема переменой нагрузки R1 – R3 и кнопочные станции «П» и «С» управления нагрузкой (50 %, 75 %, 100 %) генератора постоянного тока (нагрузочная машина).
Таблица 1 – Опытные и расчетные данные
№ измер. |
Опытные данные |
Расчетные данные |
|||||
U1 (В) |
I1 (А) |
Рпотреб (Вт) |
n (об/мин.) |
cos (отн.ед.) |
P (Вт) |
||
Кз= 100% |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
400 |
1,9 |
920 |
1375 |
0,699 |
91,315 |
|
2 |
380 |
1,9 |
900 |
1350 |
0,720 |
92,856 |
|
3 |
360 |
1,9 |
850 |
1350 |
0,717 |
93,745 |
|
Кз= 0,7 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
400 |
1,7 |
720 |
1375 |
0,611 |
74,562 |
|
2 |
380 |
1,6 |
700 |
1375 |
0,665 |
75,645 |
|
3 |
360 |
1,6 |
680 |
1370 |
0,682 |
77,998 |
Продолжение таблицы 1
Кз= 0,5 |
|
|
|
|
|
|
1 |
400 |
1,6 |
600 |
1400 |
0,541 |
73,541 |
2 |
380 |
1,5 |
560 |
1400 |
0,561 |
74,548 |
3 |
360 |
1,4 |
500 |
1375 |
0,573 |
75,023 |
ХХ |
|
|
|
|
|
|
1 |
400 |
1,3 |
200 |
1400 |
0,222 |
90,456 |
2 |
380 |
1,2 |
160 |
1400 |
0,203 |
91,562 |
3 |
360 |
1,1 |
150 |
1400 |
0,219 |
92,357 |
Опрокидывание |
|
|
|
|
|
|
1 |
340 |
1,95 |
850 |
1350 |
0,740 |
94,486 |
2 |
320 |
2 |
850 |
1350 |
0,767 |
95,759 |
3 |
300 |
2,1 |
850 |
1325 |
0,779 |
96,854 |
4 |
280 |
2,2 |
850 |
1325 |
0,797 |
97,896 |
5 |
260 |
2,5 |
900 |
1300 |
0,799 |
98,159 |
6 |
250 |
|
|
|
|
|
Расчет потерь.
В свою очередь
Р1 = ЗI1r1,
где I1 – ток статора; r1– сопротивление обмотки статора.
Рст = Р0 – (Р10 + Рмех – Рдоп),
где Р10 – потери мощности в статорной обмотке при холостом ходе.
где I0 – ток в обмотке статора при холостом ходе.
В практических расчетах допускается принимать:
Рдоп = 0,005Рн;
Рмех = 0,01Рн.
где I1н – номинальный ток статора исследуемого двигателя при Uн; – номинальный коэффициент мощности асинхронного двигателя при Uн и I1н (I1н и – каталожные данные).
Находится значение приведенного тока ротора
Величина приведенного активного сопротивления обмотки ротора определяется по формуле
где – коэффициент, учитывающий соотношение сопротивлений цепи статора под нагрузкой и при холостом ходе; Iк– ток короткого замыкания двигателя; Рмех = 0,01Рн; – номинальное скольжение двигателя; – синхронная скорость вращения асинхронного двигателя; – номинальная скорость двигателя.
По найденным значениям определяются потери в меди ротора Р2 и потери в меди статора Р1 по формуле
По данным опыта х.х. определяются потери в статорной обмотке при холостом ходе
Потери в стали находятся из выражения
Рст= Р0 – (Р10 + Рmax + Рдоп),
где Рдоп = 0,005 Рн.
Потери механические и дополнительные принимаются неизменными и равными
Рмех + Рдоп = 0,015Рн.
Рисунок 2 –график при нагрузке 100%
Рисунок 3 –график при нагрузке 70%
Рисунок 4 –график при нагрузке 50%
Рисунок 5 –график при нагрузке 100%
Рисунок 6 –график при нагрузке 70%
Рисунок 7 –график при нагрузке 50%
Рисунок 8 –график при нагрузке 100%
Рисунок 9 –график при нагрузке 70%
Рисунок 10 –график при нагрузке 50%
Кривые изменения скорости двигателя от напряжения сети до момента «опрокидывания»,
Рисунок 11 –график при нагрузке 100%
Рисунок 12 –график при нагрузке 70%
Рисунок 13 –график при нагрузке 50%
Кривые изменения коэффициента мощности двигателя от изменения напряжения и нагрузки
Рисунок 14 –график при нагрузке 100%
Рисунок 15 –график при нагрузке 70%
Рисунок 16 –график при нагрузке 50%
С уменьшением напряжения двигателя растет ток статора, и увеличиваются потери, а полезная мощность снижается. Если допустить продолжительную работу в этом режиме, весьма вероятен перегрев обмоток и выход двигателя из строя.
С уменьшением напряжения при 75%-ной загрузке мы наблюдаем абсолютно ту же ситуацию, что описывали ранее, за тем лишь исключением, что падение полезной нагрузке значительно ниже, так как двигатель не загружен на номинальную нагрузку.
С уменьшением напряжения при 50%-ной нагрузке мы наблюдаем ситуацию идентичную той что мы описывали для 75%-ной нагрузке двигателя.
С уменьшением напряжения мы наблюдаем постепенное снижение оборотов двигателя, однако, как только двигатель достигает опрокидывания мы наблюдаем резкое уменьшение количества оборотов.
С уменьшением напряжения можно заметить, что коэффициент мощности увеличивается, это происходит из-за того, что при снижении напряжения на зажимах двигателя растет его потребление реактивной мощности, эта мощность идет на потери в реактивных сопротивлениях двигателя. При этом удельное потребление реактивной мощности растет с уменьшением коэффициента загрузки двигателя. В среднем на каждый процент повышения напряжения потребляемая реактивная мощность увеличивается на 3 % и более (в основном за счет увеличения тока холостого хода двигателя), что в свою очередь приводит к увеличению потерь активной мощности в элементах электрической сети.
Вывод: В ходе лабораторной работы исследовали влияния отклонений напряжения на выводах асинхронного двигателя от номинального значения на потери мощности в двигателе, изменение cos и скорости вращения двигателя при различных его нагрузках.
Построили графики зависимостей для различных нагрузок.