Определение рабочих характеристик посредством круговой диаграммы - Двигатели асинхронные - методы испытаний - ГОСТ 7217-87

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Обязательное

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОСРЕДСТВОМ КРУГОВОЙ ДИАГРАММЫ

1. Исходные данные для построения диаграммы

1.1. Исходными данными для построения диаграммы двигателя любого вида являются:
фазный ток холостого хода I0 при номинальном напряжении Uн и номинальной частоте f;
разность между потерями холостого хода при номинальном напряжении Uн и механическими потерями Р0—Рмех;
линейное напряжение Uк, соответствующее току короткого замыкания Iк = Iн;
потери короткого замыкания Ркн, соответствующие току Iн;
фазный ток короткого замыкания , равный 2,5—4-кратному значению номинального тока Iн;
линейное напряжение , соответствующее току ;
потери короткого замыкания , соответствующие току ;
сопротивление фазы обмотки статора R1, приведенное к расчетной рабочей температуре по ГОСТ 25941;
сопротивление фазы обмотки статора , измеренное непосредственно после определения напряжения Uк и потерь Ркн;
сопротивление фазы обмотки статора  измеренное непосредственно после определения напряжения  и потерь .

(Измененная редакция, Изм. № 1)

1.2. Дополнительными исходными данными для построения диаграммы двигателя с фазным ротором являются:
коэффициент трансформации Kт;
сопротивление фазы обмотки ротора R2, приведенное к расчетной рабочей температуре по ГОСТ 25941.

(Измененная редакция, Изм. № 1)

1.3. Дополнительными исходными данными для построения диаграммы двигателя с короткозамкнутым ротором с глубоким пазом или с двойной клеткой ротора являются:
линейное напряжение короткого замыкания  при пониженной частоте f' и токе короткого замыкания Iк = Iн;
потери короткого замыкания Pкн при пониженной частоте f', соответствующие току Iн.
Примечание. Значение пониженной частоты f' не должно превосходить 5 Гц независимо от номинального значения частоты f.

(Измененная редакция, Изм. № 1)

2. Обработка исходных данных

2.1. По данным, перечисленным в п. 1.1, надлежит вычислить:
условный фазный ток короткого замыкания Iк при номинальном напряжении Uн по формуле (черт. 11)
;

Черт 11

условные потери короткого замыкания Рк при токе Iк по формуле
;
условный фазный ток короткого замыкания Iк1 при номинальном напряжении Uн по формуле (черт. 11)
;
условные потери короткого замыкания Рк1 при токе Iк1 по формуле
.

(Измененная редакция, Изм. № 1)

2.2. По данным, перечисленным в п. 1.2, надлежит вычислить сопротивление фазы обмотки ротора , приведенное к числу витков обмотки статора по формуле

2.3. По данным, перечисленным в пп. 1.1 и 1.3, надлежит вычислить:
условный фазный ток короткого замыкания  при напряжении, во столько раз меньшем номинального, во сколько раз пониженная частота f' меньше номинальной f, по формуле
;
условные потери короткого замыкания  при токе  по формуле
;
условный фазный ток короткого замыкания Iк3 при номинальном напряжении Uн по формуле
;
условные потери короткого замыкания Рк3, соответствующие току Iк3, по формуле
;
условный фазный ток короткого замыкания Iк4 при номинальном напряжении Uн по формуле
;
условные потери короткого замыкания Pк4, соответствующие току Iк4, по формуле
.

(Измененная редакция, Изм. № 1)

3. Выбор масштабов

3.1. Масштаб тока следует выбирать таким образом, чтобы длина вектора номинального тока Iн была не меньше (50±15) мм:
1 мм = А.
Примечание. При малых числах пар полюсов, особенно при p = 1, рекомендуется принимать длину вектора тока Iн ближе к нижнему из указанных пределов, а при больших числах пар полюсов — ближе к верхнему пределу.

3.2. Масштаб мощности при выбранном масштабе тока А будет равен:
.
3.3. Масштаб мощности при пониженной частоте f' будет равен

4. Построение окружностей тока

4.1. Для двигателей с короткозамкнутым ротором с простой клеткой построение окружности рабочих токов надлежит производить следующим образом (черт. 12):

Черт. 12

Построить точку О — конец вектора тока холостого хода I0 — по току I0 и потерям Р0—Рмех, откладывая последние от горизонтальной оси, проведенной через полюс диаграммы О1, и пользуясь масштабами тока и мощности, выбранными по пп. 3.1 и 3.2, и провести через точку О прямую OG, параллельную горизонтальной оси.
Провести через точку О прямую OD под углем a к прямой OG, определяемым по формуле
.
Построить точку K условного короткого замыкания без учета насыщения по условному току короткого замыкания Iк и условным потерям короткого замыкания Рк.
Провести через точку O и K окружность с центром С на прямой OD, являющуюся окружностью рабочих токов двигателя.
Провести через точки О и K прямую ОК, являющуюся линией отдаваемой мощности P2 = 0.
Провести прямую ОB под углом g к прямой OD, определяемым по формуле

где Dа —диаметр окружности рабочих токов ОKD в амперах. Прямая OВ является линией вращающего момента М = 0, а точка В ее пересечения с окружностью ОKD — теоретической точкой бесконечно-большого скольжения S = ¥.

(Измененная редакция, Изм. № 1)

4.2. Для двигателей с фазным ротором построение окружности рабочих токов следует производить подобно п. 4.1, однако линию отдаваемой мощности Р2 = 0 надлежит проводить через точки О и A; последняя является точкой теоретического короткого замыкания при значениях параметров, соответствующих номинальному режиму (черт. 13), и ее положение на окружности OKD определяется следующим образом: из точки K опускается перпендикуляр на прямую OG и от точки F его пересечения с прямой OВ откладывается вверх отрезок FA', длина которого определяется по формуле
.

Черт. 13

4.3. Для двигателей с короткозамкнутым ротором с глубоким пазом или с двойной клеткой ротора построение окружности рабочих токов надлежит производить следующим образом (черт.14):

Черт. 14

построить точку О согласно п. 4.1 и точку K' по условному току короткого замыкания при пониженной частоте  и соответствующим ему условным потерям короткого замыкания .
Из точки О провести луч ОК' и повернуть его по часовой стрелке на угол a'—a в положение ОK2, здесь
.
Из точки О радиусом ОK' сделать засечку на направление луча ОK2 в точке K2.
Провести через точки О и K2 окружность OK2D2 с центром С2 на прямой OD2.
Восстановить два перпендикуляра к прямой OD2: из центра С2 до пересечения с продолжением прямой ОK2 в точке  и из точки D2; на последнем отложить вверх отрезок
;
прямая ОА' является линией отдаваемой мощности Р2 = 0, а точка А ее пересечения с окружностью OK2D2 теоретической точкой короткого замыкания при значениях параметров, соответствующих номинальному режиму.
Провести линию OB, являющуюся линией вращающего момента М = 0, под углом g к прямой OD2 и продолжить ее до пересечения с перпендикуляром D2A' в точке В'; точка В пересечения этой прямой с окружностью OK2D2 является теоретической точкой бесконечно большого скольжения S = ¥.

(Измененная редакция, Изм. № 1)

5. Определение номинального тока и номинального коэффициента мощности

Для двигателей всех видов определения номинального тока и номинального коэффициента мощности следует производить одинаковым образом: перпендикулярно горизонтальной оси следует отложить в масштабе мощности от линии вращающего момента М = 0 номинальный момент Mн в кВт, вычисленный по формуле

где P2 — номинальная отдаваемая мощность, кВт;
Рдоб.— добавочные потери при нагрузке, определяемые по п. 11.3 и ГОСТ 25941;
nс —частота вращения магнитного поля, мин-1;
nн —номинальная частота вращения двигателя, мин-1;
Примечание. Значения P1 и nн на данной стадии построения еще неизвестны и принимаются по номинальным данным.

Засечка отрезком такой длины на окружность рабочих токов дает точку L — конец вектора номинального тока Iн. Длина  перпендикуляра, опущенного из точки L на горизонтальную ось, в масштабе мощности представляет подводимую мощность P1 (черт. 15).
Из полюса диаграммы O1 радиусом 100 мм описать дугу между горизонтальной и вертикальной осями, проекция отрезка  — продолжения вектора тока Iн до пересечения с этой дугой на вертикальную ось дает значение коэффициента мощности cosj в масштабе 100мм=1,0.

(Измененная редакция, Изм. № 2)

6. Построение шкалы скольжения

Для построения шкалы скольжения следует отложить от точки В — теоретической точки бесконечно-большого скольжения — параллельно линии вращающего момента М = 0 отрезок  длина которого l, мм, определяется следующим образом:
для двигателей с короткозамкнутым ротором с простой клеткой — из равенства (черт. 12)
.
для двигателей с фазным ротором — из равенства (черт. 13)

для двигателей с короткозамкнутым ротором с глубоким пазом или с двойной клеткой ротора — из равенства (черт. 14)

Через точку J провести перпендикуляр к прямой, проходящей через центр окружности рабочих токов С (или С2) и точку В, и отложить от точки J вверх миллиметровую шкалу (черт.15). Прямая, соединяющая точку В с концом вектора тока Iн точкой L — отсекает на этой шкале скольжение S в масштабе 10 мм = 1 %.

Черт. 15

7. Определение максимального момента

Для двигателей с короткозамкнутым ротором с простой клеткой и для двигателей с фазным ротором построить точку K1 по условному току короткого замыкания Iк1 и условным потерям короткого замыкания Pк1 и через точки О и K1 провести окружность OK1D1, являющуюся окружностью токов перегрузки двигателя, близкой к его опрокидыванию (черт. 16), с центром С1 на прямой OD.

Черт. 16

Из центра С1 окружности OK1D1 восстановить перпендикуляр к линии вращающего момента M = 0 до пересечения его с этой окружностью в точке S и из точки О радиусом  сделать засечку на окружность ОKD в точке М; из этой точки опустить перпендикуляр на горизонтальную ось и через точку Q его пересечения с линией вращающего момента М = 0 провести прямую TQ, параллельную линии OD. Длина  перпендикуляра, опущенного из точки S на эту прямую, в масштабе мощности представляет максимальный момент Мmах, а прямая ОТ — линию момента M1 = 0 для окружности OK1D1 токов перегрузки двигателей, близкой к его опрокидыванию.
Для двигателей с короткозамкнутым ротором с глубоким пазом или с двойной клеткой ротора следует построить две вспомогательные окружности OK3D3 и OK4D4 с центрами на прямой OD—С3 и С4 по условным токам короткого замыкания Iк3 и Iк4 и условным потерям короткого замыкания Pк3 и Рк4, пользуясь масштабами тока и мощности по п. 3 (черт. 17).

Черт. 17

Построить окружность OSD5 с центром С5 на прямой ОD, являющуюся окружностью токов перегрузки двигателя, близкой к его опрокидыванию, диаметр этой окружности  находится в таком же отношении к диаметру  окружности OK2D2, как диаметр OD4 окружности OK4D4 к диаметру  окружности ОK3D3
.
Определить максимальный вращающий момент Мmax по предыдущему, но с заменой окружности OK1D1 окружностью OSD5 и окружности OKD — окружностью ОK2D2.

(Измененная редакция, Изм. № 1)