Методические указания. В электрических машинах преобразование энергии из электрической в механическую и обратно сопровождается преобразованием электрической или механической энергии

В электрических машинах преобразование энергии из электрической в механическую и обратно сопровождается преобразованием электрической или механической энергии в тепло.

Испытание на нагревание сводится к определению превышений температуры обмотки статора машины над температурой окружающей среды.

Под превышением температуры понимается разность между температурой данной части машины и температурой окружающей среды. В данном случае применительно к обмотке статора превышение температуры определяется соотношением

Q = v – v₀, °С

где Q – превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды, °С;

v – температура данной точки обмотки, °С;

v₀ – температура обмотки в данной точке при температуре окружающей среды, °С.

Наиболее нагретой частью машины являются обмотки и ротора и статора. Допустимая температура обмотки статора зависит от класса изоляции:

Таблица 28.3.

Срок службы электрической машины при эксплуатации с номинальными данными составляет 15…20 лет и определяется, главным образом сроком службы изоляции. Установлено, что превышение температуры над допустимой примерно на 10°С снижает срок службы машины вдвое.

Допустимое превышение температуры определяется разностью (ГОСТ 183-74)

Q_доп = v_доп – 40,

где Q_доп – допустимое превышение температуры данного класса изоляции, °С;

v_доп – температура данного класса изоляции, °С;

40 °С – температура окружающей среды.

Энергию, преобразующуюся в электрических машинах в тепло, принято называть потерями. Потери в электрических машинах делятся на основные и добавочные.

К основным потерям относятся электрические, магнитные и механические. Основные потери могут быть определены опытным путем.

Потери механические (Dр_мех) и магнитные (Dр_мг) определяются из опыта холостого хода. Данные опыта холостого хода сводятся в табл. 28.4.

Таблица 28.4.

R_ф = 18Ом при t_окр = 20°С.

Разделение потерь холостого хода смотрите на рис. 29.3.

Рис. 28.3.

Электрические потери в обмотке статора (Dр_эл.1) и ротора (Dр_эл.2) определяются как

Dр_эл.1 = 3 × I_1ф² × R_ф.115.

При этом

R_ф.115 = R_ф.tокр × [1 + 3, 9 × 10^–3 × (115 – t_окр)];

Dр_эл.2 = Р_эм × s.

Электромагнитная мощность

Р_эм = Р₁ - Dр_эл.1 - Dр_мг.

Скольжение

s = (n₁ – n) / n₁.

Синхронная скорость

n₁ = 60 × f / p.

Число пар полюсов р определяется по паспортным данным испытуемой машины.

Добавочные потери согласно ГОСТ 11828-75 принимаются

Dр_доб = 0, 005 × Р_н.

Коэффициент полезного действия

или .

Полезная мощность двигателя

Р₂ = Р₁ - SDр.

Суммарные потери активной мощности в двигателе

SDр = Dр_эл.1 + Dр_эл.2 + Dр_мг + Dр_доб.

Электромагнитный момент

.

Полезный момент на валу двигателя

.

Коэффициент мощности двигателя

.

Данные расчета занести в табл. 28.5.

Таблица 28.5.

По данным табл. 28.5 построить рабочие характеристики Р₁, cosj, I₁, М₂, h = f(Р₂) (рис. 28.5).

Рис. 28.4. Кривая нагрева электродвигателя.

Рис. 28.5. Рабочие характеристики электродвигателя.

По рабочим характеристикам определить полезную мощность двигателя (Р₂), при которой снималась кривая нагрева, а также при Р_2н определить Р₁, cosj, I₁, М₂, h и сравнить их с паспортными данными испытуемого двигателя.

Содержание отчета

1. Паспортные данные исследуемого двигателя.

2. Схема установки.

3. Данные измерений, вычислений, расчетные формулы.

4. Кривая изменения температуры нагрева v = f(t) одной из термопар.

5. Графическое определение потерь Dр_мех, Dр_мг.

6. Определение Р₂, при которой снималась кривая нагрева.

Контрольные вопросы

1. Какие потери имеются у электрических машин?

2. От чего зависит установившаяся температура нагрева?

3. Какая температура нагрева допустима?

4. От чего зависит скорость изменения температуры при нагревании и охлаждении двигателя?

5. Что такое постоянная времени нагрева?

6. От чего зависит постоянная времени нагрева?

7. Одинакова ли постоянная времени при нагревании и остывании?

Литература

1. Петров Г.Н. Электрические машины.– М: Энергия, 1974. – Ч.1.

2. Вольдек А.И. Электрические машины. – Л: Энергия, 1974. – 840с.

3. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины. – М.: Энер­гия, 1960. – 928с.

4. Копылов И.П. Электрические машины.– М.: Энергоатомиздат, 1986. – 360с.

5. Брускин Д.Э., Зорохович А.Е., Хвостов B.C. Электричес­кие машины. –М.: Высшая школа, 1987. – Ч.I и II.