Краткие теоретические положения. Научиться осуществлять построение круговой диаграммы асинхронного электродвигателя и по ней определять рабочие характеристики.

Назначение

Научиться осуществлять построение круговой диаграммы асинхронного электродвигателя и по ней определять рабочие характеристики.

Краткие теоретические положения

Для построения круговой диаграммы по результатам опытов холостого хода и короткого замыкания произвольно устанавливают масштабы электрических величин: масштаб тока m_i (А/мм) выбирают таким, чтобы при построении диаграммы на листе формата А1 ; масштаб напряжения m_u (В/мм); масштаб мощности (Вт/мм); масштаб момента (Нм/мм).

Построение круговой диаграммы (рис. 1) выполняется в следующем порядке. Проводят координатные оси и на оси ординат откладывают отрезок , равный в выбранном масштабе. Затем откладывают от него под углами φ _1о и φ _1к отрезки ОХ и ОК, равные соответственно току холостого хода и короткого замыкания: ОХ=I_1o/m_i; ОК=I_1к.ном/m_i. Из точки Х проводят перпендикуляр к оси абсцисс, получая отрезок ХО₁, который в масштабе мощности представляет собой сумму магнитных и механических потерь. Если по данным опыта холостого хода потери разделены, то отрезок О₁Х следует разделить так, чтобы ХС=DР_мех/m_p/ Приближённо отрезок О₁Х можно разделить на равные отрезки ХС и СО₁, где СО₁=DР_м/m_p. Далее соединяют точку С с точками О и К, получая вектор тока идеального холостого хода I_c=m_iCO и приведённое значение тока ротора в режиме короткого замыкания . Через точку С параллельно оси абсцисс проводят линию CВ, которая определяет положение диаметра окружности круговой диаграммы. Восстановив из середины отрезка СК перпендикуляр до пересечения с линией СВ, находят центр О₂ окружности и проводят её радиусом СО₂.

В пределах дуги окружности СК асинхронная машина работает в двигательном режиме: точка С соответствует режиму идеального холостого хода, при котором потребляемая из сети мощность расходуется на перемагничивание и нагрев стали сердечника статора (DРм), а точка К – режиму работы двигателя с заторможенным ротором, при котором мощность затрачивается на нагрев обмоток статора и ротора, т.е.

. (1)

Поскольку потребляемая из сети мощность Р_1к пропорциональна активной составляющей тока статора I_1к.ном, то на круговой диаграмме в масштабе мощности m_p её изображают отрезком KN=KM+MN. Так как отрезок MN=СО₁=DР_м/m_p, то отрезок КМ представляет собой в масштабе мощности сумму потерь мощности . Разделив отрезок КМ в отношении и проводя через точку L прямую СТ, получаем ещё одну характерную точку Т круговой диаграммы. В этой точке поступающая из сети электрическая мощность Р₁ расходуется только в статоре: Р₁=DР_м+DР_э1. Это означает, что сопротивление ротора , а следовательно, скольжение s=±¥. Такого режима можно достичь только теоретически.

Точки С, К и Т делят окружность на три части, соответствующие работе асинхронной машины в двигательном режиме (часть окружности САК), генераторном режиме (часть CВТ) и режиме электромагнитного торможения (часть КТ). В двигательном режиме частота вращения ротора изменяется в диапазоне 0£ w₂ £ w₁, а скольжение – от нуля до единицы.; в генераторном - w₂> w₁ и скольжение изменяется от 0 до минус бесконечности; в тормозном режиме, когда w₂< 0, скольжение изменяется от 1 до плюс бесконечности.

На круговой диаграмме линию ОН называют линией электрической мощности Р₁, подводимой к асинхронной машине из сети (или отдаваемой ею в сеть), линия СТ является линией электромагнитной мощности Р_эм или электромагнитного момента М, линия СК – линией полной механической мощности Р_мех, а линия ХК – линией полезной мощности на валу Р₂. Мощности определяют отрезками, измеренными по вертикали от заданной точки на окружности токов до указанных линий.

Для определения различных величин, характеризующих работу асинхронной машины, рассмотрим режим её работы в точке А. Из диаграммы (рис. 1) имеем: I₁=OAm_i; ; P₁=AGm_p; DP_м=DGm_p; DP_э1=DQm_p; Р_эм=AQm_p; P_э2=QFm_p; M=AQm_M; DP_мех+DР_доб=FEm_p; P_мех=AFm_p; P₂=AEm_p.

Приведённые построения считают основными, но иногда применяют и дополнительные построения для определения скольжения s, коэффициента мощности Cosj₁ и коэффициента полезного действия h. Однако их можно определить и из основных построений ; ; Cosj определяют непосредственно по значению угла f₁.

Рис. 1: Круговая диаграмма

Приведённую упрощенную диаграмму применяют благодаря своей простоте и наглядности. Однако достоверные результаты по ней могут быть получены, если ток статора не превышает номинального значения, а скольжение не больше критического значения.

Дополнительная литература

Сукманов В.И. Электрические машины и аппараты. – М.: Колос, 2001 с.155-159

3 Задание:

Построить круговую диаграмму и рабочие характеристики трёхфазного асинхронного электродвигателя с каталожными данными, приведёнными в таблице.

Таблица 0‑ 1