Методика проведения опыта и обработка его результатов

1. Ознакомиться с оборудованием и приборами стенда и записать их паспортные данные, значение температуры воздуха в лаборатории определить номинальный ток обмотки возбуждения.

2. Рассчитать по формулам (2) и (8) и построить теоретические кривые нагрева и охлаждения по номинальным данным испытуемого двигателя.

3. Установить переключатель SA в положение I, выключателем QF1 подать на стенд напряжение переменного тока, а выключателем QF2. - напряжение постоянного тока, кнопкой SB2. включить дви­гатель в работу и засечь время начала работы и показания указа­теля Рt температуры двигателя. Установить номинальный ток обмотки возбуждения реостатом Rlм2, а реостатом Rдm заданную нагруз­ку НЦ по ваттметру в соответствии с вариантом, приведенным в таблицу 1. При этом ток обмотки якоря нагрузочной машины не должен превышать 1,2 Iн. Записать показания всех приборов. Через каж­дые 5 делений указателя температуры засекать время и записывать его в таблицу 2. Нагрев двигателя проводить до температуры, не пре­вышающей С. При малых нагрузках опыт можно останавливать, если получено 6...7 экспериментальных точек. Б процессе экспери­мента необходимо все время вести наблюдение за показаниями при­боров и в случае отклонения в них необходимо реостатом Rдm вос­становить нагрузку ИД до заданной.

Таблица 1 - Нагрузка испытуемого электродвигателя, кВт

Таблица 2 - Экспериментальные данные нагрева и охлаждения ЭД

4. Сняв последние показания нагрева ИД, поставить переключа­тель SA в положение 2, переключившем самым М2 из динамического в двигательный режим, выключить KM: (т.е. отключить ИД от сети), засечь время начала охлаждения ИД. В этом случае АД продолжает вращаться примерно с той же скоростью, что и под нагрузкой, при помощи нагрузочной машины. Через каждые 5 целений указателя тем­пературы записывать время охлаждения и температуру двигателя в таблицу 2. Опыт закончить тогда, когда температура двигателя будет отличаться не более чем на 10 °С от температуры в начале нагрева.

5. По экспериментальным данным построить кривые нагрева и ох­лаждения, совместив их с графиком, полученным расчетным путем для номинальных данных ЭД. Графическим способом определить τ_у, как это показано на рисунке 3, а также T_н и Т₀тремя способами.

Рисунок 3 – Графический способ определения τ_у

Рисунок 4 – Определение Тн методом трех точек

Методом трех точек определяют постоянную времени нагрева (охлаждения), как это показано на рисунке 4, с использованием формулы

= , (11)

При известной постоянную нагрева можно определить более простыми способами.

На рисунке 5 показан способ определения методом касательной, а на рисунке 6 определяют, используя свойства экспоненты (при t =1 температура превышения двигателя =0,632 ).

Рисунок 5 - Определение методом касательной

Рисунок 6 - Определение при известной

По найденным значениям тремя способами находят ее среднее значение и принимают его за расчетное:

, (12)

Найденное значение сравнить с Т_н, полученной по выра­жению (7).

Все рассмотренные методы определения Тн приемлемы для опре­деления по кривой охлаждения.

6. Рассчитать и построить теоретические кривые нагрева и ох­лаждения ЭД для заданной нагрузки. Так как заданная нагрузка отли­чается от номинальной, то потери в двигателе и, следовательно, его нагрев будут отличаться от тех, что были получены при номинальной нагрузке. Так как потери в двигателе учитываются его КПД, то не­обходимо определить его значение в соответствии заданной нагрузке по следующей формуле:

= , (13)

где х= - коэффициент загрузки ЭД;

α - коэффициент потерь (α = 0,5...0,7);

- КПД ЭД при номинальной нагрузке.

Тогда потери в ЭД будут составлять

=Δ = * , (14)

а установившаяся температура превышения

= /A, (15)

При этом С, А, и останутся неизменными, так как они не зависят от величины нагрузки ЭД. По расчетным данным построить кривые нагрева и охлаждения, совместив их на одном графике с предыдущими, сделать сравнение с экспериментальными кривыми и дать заключение.

7. По формуле (10) определить, на какую длительную нагрузку можно загрузить испытуемый двигатель при температуре воздуха в лаборатории, а также при кратковременной и повторно-кратковремен­ной нагрузке, согласно данным таблицы 3, а также с учетом температу­ры в лаборатории.

Таблица 3 - Продолжительность нагрузки ЭД при S2 и S3 режимах работы

Мощность нагрузки при кратковременном режиме работы S2 оп­ределить по формуле

= , (16)

где - продолжительность кратковременной работы.

Мощность нагрузки при повторно-кратковременном режиме работы S3 определить по формуле

= / , (17)

где , - соответственно мощность нагрузки ЭД при S2 и S3 режимах;

- относительная продолжительность включения (ПВ, %/100);

- коэффициент ухудшения охлаждения двигателя (принять =1);

α- коэффициент потерь.

Содержание отчета

1. Название, цель и программа работы.

2. Техническая характеристика электрооборудования и приборов стенда.

3. Электрическая схема стенда.

4. Таблицы экспериментальных данных.

5. Формулы и результаты аналитических и графических расчетов.

6. Графики расчетных и экспериментальных кривых нагрева и охлаждения.

7. Решения задач.

8. Выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Каковы причины нагрева ЭД?

2. Что такое стандартная температура охлаждающей среды и чему она равна?

3. Напишите уравнения нагрева и охлаждения ЭД в общем виде.

4. Изобразите кривые нагрева и охлаждения ЭД.

5. Что такое постоянная времени нагрева ЭД - Т_н? Что она харак­теризует?

6. Назовите и объясните способы определения Т_н.

7. Что такое установившееся превышение температуры ? Что оно характеризует?

8. Назовите и объясните способы определения .

9. Как определить количество теплоты, выделяемой ЭД при номи­нальной и произвольной нагрузках?

10. Что больше нагревается (сталь или обмотка) при холостом ходе АД? Объясните.

11. Какие факторы определяют паспортную мощность ЭД?

12. На какую мощность можно нагрузить ЭД при температуре охлаж­дающей среды, отличающейся от стандартной?

13. На какую мощность можно нагрузить ЭД режима S1 при работе в режиме S2?

14. На какую мощность можно нагрузить ЭД режима S1 при работе в режиме S3?

15. Почему Т₀ больше Тн ЭД?

16. Для какой цели в паспорте современных ЭД указывается класс изоляции?

Рекомендуемая литература

1. Москаленко В.В. Электрический привод: Учеб. пособие для сред. проф. образования / под ред. Москаленко В.В.. – 2-е изд., стер. – М.: Издательский центр Академия, 2004. – 368с.

2. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода. – М.: Энергоатомидат, 1981.

3. Шичков Л.П. – Электрический привод. – М.: Колос, 2006. – 279с.

4. Жаворонков М.А., Кузин А.В. Электротехника и электроника: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / под ред. Жаворонкова М.А., Кузина А.В. – М.: Издательский центр Академия, 2005. – 400с.

5. Савченко П.И. и др. Практикум по электроприводу в сельском хозяйстве. – М.: Колос, 1996.

6. Браславский И.Я., Ишматов З.Ш., Поляков В.Н. Энергосберегающий асинхронный электропривод: учеб. пособие дл студ. вузов / под ред. Браславского И.Я. – М.: Академия, 2004. – 256с.

7. Кацман М.М. Лабораторные работы по электрическим машинам и электрическому приводу: учеб. пособие/ под ред. Кацмана М.М. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Академия, 2004, - 256с.

8. Алиев И.И. Справочни по электротехнике (4-е изд., перераб. и доп.) / Серия Справочник. – Ростов н/Д: Феникс, 2003. – 480с., ил.

9. Правила устройства электроустановок. Раздел 1. Общие правила. Глава 1.8 Нормы приемосдаточных испытаний: утв. М-вом энергетики России 09.04.03. – 7-е изд. – СПб.: ДЕАН, 2003. 96с.