путем проведения опытов холостого хода и короткого замыкания.

Опыт холостого хода проводят при номинальном напряжении и работе двигателя без нагрузки. При этом измеряют ток холостого хода /о, напряжение Uq и мощность Pq, потребляемую машиной, после чего вычисляют cos щ=Ро/(SIqUo) . При необходимости по данным опыта холостого хода определяют параметры намагничивающего контура схемы замещения

/?т=Яо/(3/?); Z=UJ/,; Х =/Zi-Rl (3.41)

Опыт короткого замыкания проводят при заторможенном роторе и номинальном (для машин мощностью до 100 кВт) или пониженном (для машин мощностью свыше 100 кВт) напряжении, которое устанавливают таким, чтобы ток короткого замыкания /к=(1 ... 1,2)/ ом. При этом измеряют напряжение i/к, ток /к и потребляемую машиной мощность Рк, после чего вычисляют со8(рк=/к/(3/к/к), а также ток короткого замыкания и потребляемую машиной мощность при номинальном напряжении

к.иом - к(ном/к)> Рк.ном - Рк(к.ндм/к)

(3.42)

По данным опыта короткого замыкания определяют активное, индуктивное и полное сопротивления рабочего контура упрощенной схемы замещения:

к = 1 + /?2 = Як/3/к-

Z, = UJI,;

(3.43)

При проведении опытов холостого хода и короткого замыкания измеряют три линейных тока и три линейных напряжения, вычисляют среднее их значение, после чего определяют фазные токи /о, /к и напряжения Uq н Uk в зависимости от схемы соединения обмотки статора.

Для построения упрощенной круговой диаграммы в выбранном масштабе токов откладывают векторы токов /о и /к .ном и устанавливают положения точек О и /С (рис. 3.12); при этом принимают, что полученные при опыте холостого хода ток /о и угол фо соответствуют идеальному холостому ходу. Соединив точки О к К прямой ОК и восставив из ее середины перпендикуляр HOi до пересечения с линией ОВ, находят центр Oi окружности токов. Линию электромагнитной мощности ОТ (линию моментов) определяют, разделив отрезок KBi в отношении KTi/TiBi = R2/Ri. При этом сопротивление обмотки статора Ri измеряют во время проведения указанных опытов, а сопротивление R2 определяют по формуле R2=Rk-Ri. Отдельные составляющие энергетического баланса для некоторого режима работы электродвигателя, соответствующего точке А, определяются, как было показано на рис. 3.10.

Для получения более точных результатов и проверки гарантированных значений КПД, коэффициента мощности и скольжения при номинальном режиме, а также максимального вращающего момента ГОСТ рекомендует строить круговую диаграмму несколько измененным способом на основе Г-образной схемы замещения (рис. 3.8, а), т. е. с учетом пренебрегаемого ранее комплекса Су. Величину и фазу тока /о в намагничивающем контуре этой схемы, т. е. положение на круговой диаграмме точки О для режима идеального холостого хода при s=0, находят путем уменьшения ординаты точки О для реального холостого хода (рис. 3.13, а) на величину отрезка 0 0, соответствующего в масштабе мощности гПр сумме механических потерь АРмех (на трение) и электрических

миом

Рнс. 3.12. Построение упрощенной круговой диаграммы по данным опытов холостого хода н короткого замыкания

iHOM

Рнс. 3.13. Определение на круговой диаграмме точки, соответствующей идеальному холостому ходу

Разделение суммы потерь холостого хода на электрические в обмотке статора, механические и магнитные осуществляют следующим образом. Вначале из мощности Ро вычитают электрические потери А/эл10=3/о°1, а затем строят экспериментально полученную зависимость Ро-А/эл1о=А/м+А/мех от приложенного напряжения при n2=const (рис. 3.13, б). При этом потери AP ex=const, а магнитные потери в стали АЯм изменяются пропорционально Ui.

В круговой диаграмме (рис. 3.14) для двигателей с коротко-замкнутым ротором (при высоте стержней беличьей клетки не более 10 мм для меди и 16 мм для алюминия) окружность токов / строят так же, как и при построении диаграммы (рис. 3.12), по точкам О и К\, соответствующим режимам идеального холостого хода при 5=0 и короткого замыкания при s=l. При этом центр окружности токов О] располагается не на горизонтальной линии ОВ, а на линии 0L, являющейся диаметром окружности токов. Эту линию проводят под углом 2у к горизонтали, где у - аргумент комплекса (?i = Cie-J где sin 2Y=2/oi/i/i. Положение точки О определяют согласно рис. 3.13, а точки К\ - по приведенным к номинальному напряжению значениям /к.ном и Як.ном.

Для определения точки Т, соответствующей s- ± с , проводят прямую ОТ под углом б к линии 0L. Прн этом tg8=miDRi/Uu где D -диаметр окружности токов /. Прямая ОТ является линией моментов; прямая OKi - линией полезной мощности.

Отдельные составляющие энергетического баланса для некоторого режима работы электродвигателя, соответствующего точке А, определяют по круговой диаграмме следующим образом: подведенная мощность Pi -отрезок АС, проводимый перпендикулярно линии подведенной мощности OG; электромагнитная мощ-

R С

Рис. 3.14. Уточиеиная круговая диаграмма для двигателей с короткозамкнутым ротором

ность Рэм (в масштабе гпм электромагнитный момент) - отрезок АЕ, проводимый перпендикулярно диаметру окружности 0L до линии электромагнитной мощности ОТ (линия электромагнитного момента); полезная мощность Рмех -отрезок AF, проводимый перпендикулярно диаметру 0L до линии полезной мощности OKi.

Для определения коэффициента мощности проводят из точки О радиусом 100 мм окружность Отрезок РР, поделенный на 100 мм, дает значение cos\pi. Для построения шкалы скольжения проводят радиус OiT н от точки Т откладывают вдоль линии ОТ отрезок TN, длина которого (см) 1= (KiEi/OEi) 100. Через точку N проводят шкалу скольжения s (%), перпендикулярную радиусу OiT -деления этой шкалы соответствуют масштабу 1 см=1%. Точка пересечения S линии Л Г со шкалой скольжения дает значение S (%).

Круговую диаграмму для двигателей с фазным ротором (рнс. 3.15) строят таким же образом, как н круговую диаграмму (рнс. 3.14). Но линию полезной мощности определяют другим способом. Для этого на линии AiCi откладывают отрезок EiZi = 66

=EiHi(R2/Ri) и через точку Zi проводят прямую 0Z, которая представляет собой линию полезной мощности, а точка Z на окружности токов / соответствует скольжению s=l. По-другому строят н шкалу скольжения. Отрезок TN откладывают так же, как н на рнс. 3.14, вдоль линии ОТ, но длину (см) его определяют по формуле /= (ZiEJOEi) 100.

Рис. 3.15. Уточненная круговая диаграмма для двигателей с фазным ротором

Для проверки значений КПД, коэффициента мощности н скольжения при номинальном режиме определяют на окружности токов / положение точки Аи (рнс. 3.16), соответствующей номинальному режиму работы двигателя. Для этого откладывают на диаграмме электромагнитную мощность Рэм.ном, соответствующую номинальному моменту М ом, в виде отрезка А Е , перпендикулярного линии 0L, от линии ОТ до окружности токов / (можно также выразить М ом в Н-м с соответствующей корректировкой масштаба). Значение этой мощности вычисляют по формуле Рэм.ном=

= (Р2ном + АРмех + АРд) (niMzHOM), ГДС ЗНаЧСННЯ Ргном, АРмех Н АРд

относятся к номинальному режиму.

Для определения скольжения при номинальном режиме проводят линию АяТ; точка S пересечения этой линии со шкалой скольжения дает значение оном (%). Коэффициент мощности прн номинальном режиме определяют, как указано выше, с помощью окружности / (ему соответствует точка Р ). Потребляемая мощность в рассматриваемом режиме выражается отрезком Л Сн. КПД подсчитывают по отдельным потерям; прн этом электрические потерн АРэл! н АРэл2 в обмотках ротора н статора определяют по величинам тока и скольжения, полученным из круговой диаграммы. Магнитные АРм н механические АРмех потерн находят из опыта холостого хода, как указано выше (см. рнс. 3.13), а доба-

вочные определяют экспериментально или принимают условно, равными 0,5% от Pjhom (для двигателей мощностью до 100 кВт).

Для определения максимального момента с учетом насыщения магнитной цепи в указанных круговых диаграммах делают дополнительные построения (рис. 3.17). Строят точку Кг, полученную по данным опыта короткого замыкания при /к= (2,5 ... 4)/ном-Значения тока /к.ном и мощности Як.ном, соответствующие номинальному напряжению, определяют по (3.42).

Рнс. 3.16. Определение КПД, коэффициента мощности н скольжения прн номинальном режиме по круговой диаграмме

Затем через точки О и Ki проводят окружность 2 с центром Ог, лежащим на прямой 0L. При построении линии моментов для окружности 2 проводят касательную к этой окружности в точке Мг, параллельную линии ОТ, и определяют на окружности / положение точки Mi, делая засечку М2М1 радиусом ОМ2 из точки О. Из точки Ml опускают перпендикуляр на линию ОВ до пересечения с линией ОТ в точке Q, а из точки М2 - перпендикуляр М2Х на линию ОВ до пересечения с линией QX, параллельной линии 0L (диаметру круговой диаграммы). Линия QX представляет собой линию моментов для окружности 2, а отрезок М2Х-величину Мтпзх (наличием некоторой непараллельности линий ОХ и ОТ пренебрегают).

Причины погрешностей круговой диаграммы и области ее применения. Круговая диаграмма, построенная на основании упрощенной схемы замещения асинхронной машины, получила весьма широкое применение благодаря своей простоте и наглядности. Однако значения токов, моментов и других параметров, полученные из круговой диаграммы, могут иметь довольно большую

погрешность, особенно в области токов, значительно превышающих номинальный, т. е. при скольжениях, близких к единице.

Применение более точных схем замещения и соответствующих им круговых диаграмм не может полностью устранить погрешность

Рнс. 3.17. Определение максимального момента с учетом насыщении зубцово-пазового слоя

в определении характеристик двигателя при больших скольжениях. Объясняется это тем, что параметры схемы замещения не остаются неизменными, как это предполагалось при построении

Рнс. 3.18. Прохождение потока рассеяния через коронки зубцов (а) н круговая диаграмма (б) прн учете насыщения зубцов и вытеснения тока в проводниках ротора

круговой диаграммы, а изменяются в зависимости от режима работы двигателя. При скольжении, близком к единице, вследствие возрастания токов /1 и h происходит насыщение зубцовой зоны