|
Страница 11 из 15
11. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРАЩАЮЩИХ МОМЕНТОВ И ПУСКОВЫХ ТОКОВ ДВИГАТЕЛЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА И СИНХРОННЫХ КОМПЕНСАТОРОВ
11.1. Начальный пусковой момент и начальный пусковой ток двигателей переменного тока и синхронных компенсаторов следует определять для номинальных значений напряжения и частоты из опыта трехфазного питания неподвижной заторможенной машины или из опыта пуска. Обмотка ротора асинхронных двигателей с фазным ротором и обмотка возбуждения синхронных двигателей и компенсаторов должны быть замкнуты накоротко или на резистор, входящий в состав двигателя или синхронного компенсатора.
(Измененная редакция, Изм. № 2)
11.1.1. Опыты для определения начального пускового момента и начального пускового тока на неподвижной машине должны проводиться при питании обмотки якоря двигателя или синхронного компенсатора от источника практически симметричного напряжения номинальной частоты. Предварительно при пониженном напряжении необходимо установить положения ротора, соответствующие наибольшему значению начального пускового тока и наименьшему значению начального пускового момента, и затормозить ротор в этих положениях.
При проведении опытов следует измерять по приборам линейные напряжения и токи якоря в трех фазах, подводимую мощность (по схеме двух ваттметров или трехфазным ваттметром) и вращающий момент (для двигателей мощностью до 100 кВт). В расчетах необходимо принимать среднеарифметические значения токов и напряжений якоря.
Испытание должно проводиться для нескольких значений подводимого напряжения, начиная с наибольшей его величины. Напряжение может подаваться плавно или толчком. Отсчеты по приборам необходимо производить не более чем за 10 с. После снятия отсчетов по приборам следует немедленно отключить источник напряжения. Для двигателей мощностью 100 кВт и ниже наибольшее подводимое напряжение не должно отличаться от номинального более чем на ±10%. Для синхронных двигателей большей мощности и для синхронных компенсаторов наибольшее подводимое напряжение должно быть не ниже 0,5 номинального. Для асинхронных двигателей мощностью свыше 100 кВт подводимое напряжение должно находиться в пределах от 0,4 до 0,9 номинального.
Если непосредственное измерение вращающего момента М, Н·м, невозможно, то его следует вычислять по формуле
 , (12)
где Рк — подводимая мощность, кВт;
Рст — потери в стали, соответствующие приложенному напряжению, полученные из опыта холостого хода, кВт;
Рм1 —потери в обмотке якоря (статора), вычисляемые по потребляемому току и сопротивлению фазы обмотки, измеренному непосредственно по окончании опыта трехфазного питания неподвижной машины, кВт;
nс — синхронная частота вращения, об/мин;
k — коэффициент, меньший единицы, учитывающий ослабляющее влияние высших гармонических и несимметрии токов якоря, принимаемый равным 0,9, если в стандартах или технических условиях не установлено другое его значение.
По результатам измерений и расчетов следует строить зависимости тока и вращающего момента от напряжения.
При проведении испытания с наибольшим значением подводимого напряжения, близким к номинальному, начальный пусковой ток и начальный пусковой момент следует определять для номинального напряжения экстраполяцией или интерполяцией полученных зависимостей.
Если испытание при номинальном напряжении или близком к нему не проводилось, то начальный пусковой ток Iкн и начальный пусковой момент Мкн, Н·м, определяют приведением к номинальному напряжению Uн по формулам:
 ;  , (13)
где Uм — наибольшее напряжение при испытаниях, В;
 — напряжение, соответствующее отрезку, отсекаемому на оси абсцисс касательной к кривой, изображающей зависимость тока от напряжения (черт. 3), В;
Iкм — наибольший ток при испытании, А;
Mкм — вращающий момент, измеренный или рассчитанный при напряжении Uм, Н·м.
Черт. 3
(Измененная редакция, Изм. № 2)
11.1.2. Для определения пускового тока и пускового момента из опыта пуска ненагруженного двигателя испытуемую машину приводят во вращение в противоположном направлении с частотой 0,2—0,3 номинальной, включают ее в сеть и регистрируют с помощью осциллографа процессы разгона. Полученная из этого опыта характеристика вращающего момента является динамической моментной характеристикой двигателя.
При невозможности выполнения пуска с изменением направления вращения для двигателей мощностью свыше 100 кВт и синхронных компенсаторов допускается осуществлять пуск из неподвижного состояния.
Для приближения получаемой из испытания динамической моментной характеристики к статической, соответствующей условию, что угловое ускорение равно нулю, длительность разгона может быть увеличена за счет присоединения к двигателю дополнительной маховой массы с возможно большим моментом инерции, допускаемым по условию нагрева ротора за время пуска. При этом наличие дополнительной маховой массы должно быть учтено при определении механических потерь двигателя. С целью уменьшения ускорений при пуске допускается также проводить пуск при пониженном напряжении, но по возможности не ниже 0,8 номинального.
При пуске следует осциллографировать напряжение и ток якоря, подводимую мощность, частоту вращения n, динамический момент М или угловое ускорение ротора при наличии специальных устройств.
Верхняя граничная частота пропускания fгp, Гц, измерительных цепей устройств для осциллографирования углового ускорения и частоты вращения должна удовлетворять условию
 , (14)
где fгр — граничная частота пропускания, Гц;
tп — длительность пуска, с.
При невозможности осуществления прямой тарировки записи вращающего момента или углового ускорения допускается определить его масштаб по изменению частоты вращения.
Черт. 4
Для определения масштаба записи вращающего момента по изменению частоты вращения без учета электромагнитных переходных процессов в момент включения необходимо выбрать на осциллограмме пуска (черт. 4) близкий к прямолинейному участок кривой M так, чтобы за соответствующий ему отрезок времени Dt, с, приращение частоты вращения Dn, мин-1, составило не менее 20 % синхронной частоты вращения, и вычислить на этом участке среднее значение вращающего момента, М, Н·м, по формуле
 , (15)
где I — момент инерции ротора и дополнительных масс, определяемый по разд. 14, H·м2.
Затем следует найти ординату кривой М (hм ср), соответствующую среднему моменту Mд на участке Dt (по равенству площадей фигур S1=S2) и определить масштаб кривой вращающего момента mм, Н·м/мм, по формуле
 . (16)
Если не осциллографировалось угловое ускорение ротора, то допускается определять его путем дифференцирования кривой частоты вращения графическим либо численным методом с последующим расчетом вращающего момента М по формуле
 . (17)
При обработке осциллограммы пуска необходимо определить для различных моментов времени в процессе разгона значения (средние — при наличии колебаний) напряжения и тока якоря, вращающего момента, подводимой мощности и частоты вращения.
Полученные значения вращающего момента и тока якоря следует привести к номинальному напряжению путем пересчета момента и пропорционально квадрату напряжения, тока — пропорционально напряжению, и построить в виде зависимостей от частоты вращения либо от скольжения.
Начальный пусковой ток и начальный пусковой момент следует определять интерполяцией (или экстраполяцией) соответствующих зависимостей на частоту вращения, равную нулю.
Допускается определять зависимость вращающего момента от частоты вращения или скольжения при номинальном напряжении также по характеристикам изменения подводимой мощности и тока якоря при пуске расчетом по формуле
 , (18)
где  — вращающий момент двигателя при номинальном напряжении и данной частоте вращения (скольжения s), Н·м;
nс — синхронная частота вращения, мин-1;
Р1 — подводимая мощность при данной частоте вращения (скольжении s), кВт;
 — потери в обмотке якоря, кВт;
R1 — сопротивление фазы обмотки якоря, измеренное непосредственно после пуска, Ом;
I1 — ток статора при данной частоте вращения (скольжении s), А;
Pст — потери в стали, соответствующие напряжению U при данной частоте вращения (скольжении s), кВт, определяемые по ГОСТ 7217.
Pдоб — добавочные потери, кВт, определяются по ГОСТ 25941;
Pмех — механические потери при синхронной частоте вращения, кВт, определяемые по ГОСТ 7217;
s — скольжение при данной частоте вращения;
Uн — номинальное напряжение, В;
U — напряжение при данной частоте вращения (скольжении s), В.
При этом начальный пусковой момент Mкн, Н·м, следует определять как
 , (19)
где Mн(s=1) — значение пускового вращающего момента, получаемое интерполяцией или экстраполяцией на частоту вращения, равную нулю, его характеристики, рассчитанной по подводимой мощности;
k—коэффициент, значение которого пояснено в формуле (12).
(Измененная редакция, Изм. № 1, 2)
11.2. Минимальный вращающий момент, развиваемый двигателем в процессе асинхронного пуска между нулевой частотой вращения, и частотой вращения, соответствующей наибольшему моменту в конце пуска, необходимо определять для условий, когда напряжение и частота тока якоря в процессе пуска остаются неизменными и равными их номинальным значениям, а обмотка ротора асинхронных двигателей с фазным ротором или обмотка возбуждения синхронных двигателей замкнута накоротко или на резистор, входящий в комплект двигателя.
Минимальный вращающий момент двигателя следует определять одним из следующих способов:
при непосредственной нагрузке генератором постоянного тока с независимым возбуждением, работающим на сеть с регулируемым напряжением или балансирной машиной, причем в первом случае вращающий момент определяют непосредственно или с помощью тарированного генератора;
при непосредственной нагрузке тарированной асинхронной машиной, работающей в режиме противовключения и включенной в сеть с регулируемым напряжением;
из кривой динамической моментной характеристики, полученной в процессе пуска двигателей мощностью свыше 100 кВт.
(Измененная редакция, Изм. № 2)
11.2.1. Для определения минимального вращающего момента с помощью тарированного генератора постоянного тока проводят следующие испытания.
Испытываемый двигатель механически соединяют с генератором постоянного тока с независимым возбуждением, работающим на сеть с регулируемым напряжением; изменение нагрузки двигателя проводят регулированием напряжения сети, на которую работает нагрузочный генератор.
Отсчеты производят при установившихся показаниях приборов.
Предварительно должны быть сняты две характеристики машины постоянного тока:
1) характеристика холостого хода E0 = f (Iвозб) при постоянной частоте вращения в генераторном режиме;
2) зависимость тока холостого хода от частоты вращения I0 = f(n) при постоянном значении силы тока возбуждения (это значение силы тока возбуждения остается неизменным при определении максимального вращающего момента) в двигательном режиме без испытываемого двигателя.
Для определения искомой кривой зависимости вращающихся моментов испытываемого двигателя от частоты вращения при испытании должны быть измерены сила тока якоря генератора постоянного тока Iя и частота вращения испытываемого двигателя п.
Величину вращающего момента М, Н·м, определяют по формуле
 , (20)
где Е0 — ЭДС холостого хода, В.
По полученной кривой M = f(n) определяют минимальный вращающий момент.
11.2.2. Для определения минимального момента с помощью тарированной асинхронной машины испытания проводят по схеме, приведенной на черт. 5.
Черт. 5
Нагрузочная асинхронная машина (НАМ) работает в режиме электромагнитного тормоза, т. е. магнитное поле ее вращается в сторону, противоположную вращению ротора, что создает соответствующий тормозной момент для испытываемого двигателя. Тормозной момент регулируют подводимым к нагрузочной машине напряжением при помощи источника регулируемого напряжения (ИР).
Мощность нагрузочной асинхронной машины должна быть в 1,5—2 раза больше мощности испытываемого двигателя. Кривая зависимости М = f(n) нагрузочной машины в режиме электромагнитного тормоза не должна иметь провалов; для этого, в частности, в нагрузочной короткозамкнутой машине рекомендуется увеличить воздушный зазор между статором и ротором путем дополнительной обработки ротора по наружному диаметру, в цепь фазного ротора рекомендуется включить дополнительные омические сопротивления, в цепь статора — дополнительные индуктивные сопротивления.
Нагрузочную асинхронную машину следует заранее протарировать, т. е. определить зависимость вращающего момента на валу от подводимого к машине напряжения при работе ее в режиме электромагнитного тормоза. При этом необходимо убедиться в отсутствии значительных колебаний величины тормозного момента нагрузочной машины в диапазоне скольжения от 1 до 2.
Одну и ту же протарированную нагрузочную асинхронную машину используют для испытания двигателей, имеющих разные номинальные частоты вращения.
Определение минимального вращающего момента методом непосредственной нагрузки проводят следующим образом. На нагрузочную машину подают пониженное напряжение, соответствующее определенному значению тормозного вращающего момента. Одновременно с нагрузочной машиной включают на номинальное напряжение испытываемый двигатель.
Если минимальный вращающий момент испытываемого двигателя меньше тормозного вращающего момента нагрузочной машины, то агрегат задержится на промежуточной частоте вращения.
Если минимальный вращающий момент испытываемого двигателя выше тормозного, то агрегат достигает полной частоты вращения испытываемого двигателя.
Пуск испытываемого двигателя производят при разных тормозных моментах на валу, значения которых регулируются подводимым к нагрузочной машине напряжением.
При испытании следует определять наибольшее значение тормозного момента, при котором агрегат достигает полной частоты вращения испытываемого двигателя. Это значение принимают равным определенному значению минимального вращающего момента в процессе пуска испытываемого двигателя.
11.2.3. Определение минимального вращающего момента по динамической моментной характеристике, полученной в процессе пуска двигателей свыше 100 кВт следует проводить по п. 11.1.2.
Допускается определять минимальный вращающий момент двигателей мощностью 100 кВт и ниже по кривой зависимости вращающего момента от частоты вращения или скольжения получаемой из опыта пуска по ускорению ротора в процессе пуска (п. 11.1.2).
(Измененная редакция, Изм. № 2)
11.3. Номинальный входной момент синхронного двигателя должен определяться при частоте вращения, равной 0,95 синхронной (s = 0,05), для номинальных значений напряжения и частоты тока якоря в процессе пуска при замкнутой накоротко обмотке возбуждения.
Номинальный входной момент двигателей следует определять одним из следующих способов:
из кривой зависимости вращающего момента, полученной при нагрузке испытуемого двигателя на генератор постоянного тока с независимым возбуждением, работающий на сеть с регулируемым напряжением (п. 11.2.1);
из кривой зависимости динамического момента от частоты вращения или скольжения в процессе пуска двигателей мощностью более 100 кВт (п. 11.1.2).
11.4. Максимальный вращающий момент асинхронных двигателей следует определять одним из следующих способов:
а) построением кривой вращающего момента из опыта пуска (п. 11.1.2);
б) путем нагрузки и непосредственного измерения вращающего момента;
в) путем нагрузки и вычислением вращающего момента по мощности на валу и частоте вращения, определив мощность на валу при помощи тарированной нагрузочной машины (пп. 11.2.1 и 11.2.2) или методом отдельных потерь по ГОСТ 25941.
г) по круговой диаграмме по ГОСТ 7217.
Напряжение при определении максимального момента способами а), б) и в) должно быть по возможности близким к номинальному значению. Величина максимального момента, полученная экспериментальным путем, приводят к номинальному напряжению пропорционально квадрату напряжения.
(Измененная редакция, Изм. № 2)
11.5. Максимальный вращающий момент явнополюсных и неявнополюсных синхронных машин следует определять для номинальных значений напряжения якоря, частоты и тока возбуждения расчетом по ГОСТ 5616 и ГОСТ 533 соответственно
 .
(Измененная редакция, Изм. № 2)
|
