Т.Г. Барсова - Асинхронные двигатели, страница 2
Описание файла
Документ из архива "Т.Г. Барсова - Асинхронные двигатели", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "электрические машины" из 5 семестр, которые можно найти в файловом архиве РТУ МИРЭА. Не смотря на прямую связь этого архива с РТУ МИРЭА, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "книги и методические указания", в предмете "электрические машины и электроника" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "Т.Г. Барсова - Асинхронные двигатели"
Текст 2 страницы из документа "Т.Г. Барсова - Асинхронные двигатели"
3) режим критический, характеризуется Мк и nк; при этом - критическое скольжение;
4) режим пуска, характеризуется Мпуск, при этом n=0. Участок между точками 3 и 4 соответствует пуска или торможению двигателя.
Приведенная на рис.7 механическая характеристика имеет небольшой угол наклона рабочего участка в случае короткозамкнутого двигателя (жесткая характеристика). У двигателя с фазным ротором при выключенном реостате в цепи ротора ( =0) она имеет такой же вид (это естественная характеристика). При включении в цепь ротора (реостат во внешней цепи) характеристика становится более мягкой (более пологой) и называется искусственной характеристикой. Вид естественной (а) и искусственной характеристик (б) двигателя с фазным ротором показаны на рис.8. На рис.9 приведена упрощенная схема замещения двигателя с фазным ротором при включенном реостате ( ).
Рис. Рис.9
Расчет режима работы двигателя проводится при условии динамического равновесия, т.е. когда вращающий момент на валу двигателя Мвращ. равен моменту сопротивления нагрузки, т.е. Мвращ.=Мсопр.=М, таким образом значение М характеризует нагрузку.
Для выбора режима работы и соответственно типа двигателя необходимо использовать следующие соотношения.
Момент на валу двигателя можно рассчитать по следующим формулам:
где Р2-полезная мощность на валу двигателя (механическая мощность); -угловая скорость ротора, .
2) общая формула электромагнитного момента имеет вид:
3) формула, отражающая физический смысл возникновения момента на валу двигателя как результат взаимодействия магнитного поля статора и тока ротора:
где Фм- максимальное значение основного магнитного потока,
2- угол сдвига фаз между ЭДС Е2 и током I2,
с- конструктивный коэффициент.
упрощенная формула Клосса:
-
Значение максимального момента можно определить как:
где 1=2f1.
Скольжение S:
Механическая мощность трехфазного асинхронного двигателя:
Коэффициент полезного действия (К.П.Д.):
где Рк- потери короткого замыкания (электрические потери в обмотках двигателя),
Рм - механические и магнитные потери,
Р1 - мощность, потребляемая из сети,
Р2 - полезная мощность (механическая мощность на валу двигателя)
Ток в обмотке статора:
где – К.П.Д. двигателя,
cos1- коэффициент мощности двигателя,
Индуктивное сопротивление рассеяния фазы вращающегося ротора :
Примеры решения задач
Задача №1
Трехфазный короткозамкнутый асинхронный двигатель имеет следующие номинальные данные Р2н = 11 кВт, nн = 955 мин-1, cosн = 0,89, = 220 Нм, схема соединения обмоток статора – звезда; питающая сеть имеет напряжение Uл=380 В, частота сети f=50 Гц.
Определить:
-
номинальный момент на валу;
-
номинальное скольжение;
-
критическое скольжение;
-
пусковой момент;
-
номинальный ток в обмотке статора;
-
число пар полюсов;
-
как изменится номинальный момент на валу, если питающее напряжение уменьшить с 380 В до 220 В?
-
построить механическую характеристику двигателя.
Решение:
-
Номинальный момент на валу:
-
Перегрузочная способность двигателя:
-
Номинальное скольжение:
т.к. nн=955 мин-1, то значение частоты вращения магнитного поля находят из шкалы синхронных частот статора как ближайшее к nн значение при условии, что n0nн, т.е. n0=1000мин-1
-
Критическое скольжение:
это выражение выведено из формулы Клосса
Значение = 0,012 не соответствует соотношению , поэтому отброшено.
-
Пусковой момент:
где скольжение при пуске, = 1.
-
Номинальный ток в обмотке статора:
при расчете использованы соотношения
-
Число пар полюсов:
-
Как изменится номинальный момент на валу, если питающее напряжение уменьшить с 380 В до 220 В?
Согласно общей формуле электромагнитного момента М , следовательно т.о. 40 Нм.
-
Построение механической характеристики.
Механическую характеристику строим по четырем характерным (ключевым) точкам:
-
номинальный режим Мн=110 Нм, nн=955 мин-1
-
пусковой режим Мп = 72,7 Нм, nн = 0
-
промежуточные точки могут быть найдены из соотношений (точки 5,6,7):
Рис.10
Задача №2
Трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором имеет номинальные данные: Р2н=7,5 кВт, nн=1400 мин-1, cosн=0,84, н=82%, Uф=220 В; в режиме пуска cosк=0,4, приведенное сопротивление обмотки ротора Ом, питается от сети с линейным напряжением 380 В и частотой f=50 Гц.
Определить:
-
как следует соединить обмотки статора;
-
номинальный ток двигателя;
-
пусковой ток двигателя;
-
кратность пускового тока;
-
критическое скольжение;
-
сопротивление , которое необходимо включить в фазу ротора, чтобы пусковой момент был максимальным;
-
построить естественную и искусственную механические характеристики.
Решение:
-
Т.к. соотношение то обмотку статора следует соединить звездой (для треугольника соотношение ).
-
Номинальный ток двигателя,
-
Пусковой ток двигателя,
пользуясь схемой замещения двигателя в режиме пуска (рис.6в) можно записать соотношение на основании закона Ома:
Из треугольника сопротивлений для режима пуска следует, что полное сопротивление короткого замыкания Zк равно
-
Кратность пускового тока,
-
Критическое скольжение,
Максимальный пусковой момент соответствует условию Мп=Мк, следовательно Sп=Sк=1.
При включении реостата в фазу ротора ( ), сопротивление цепи ротора будет равно , следовательно соотношение Sк=1 можно записать следующим образом:
-
Механическая характеристика (рис.11)
Рис.11
а) естественная
б) искусственная
При построение характеристик использованы следующие расчеты.
Номинальный момент:
Номинальное скольжение:
Критический момент и соответствующая частота вращения:
Пусковой момент:
Промежуточные точки:
естественная характеристика = 0,22
при S = 0,6 M=58,8 Нм n=600 мин-1
при S = 0,8 M=47,3 Нм n=300 мин-1
искусственная характеристика = 1
при S = 0,6 M=82 Нм n=600 мин-1
при S = 0,8 M=90,4 Нм n=300 мин-1
Задания для домашних работ.
Выбор задачи: номер задачи выбирается по предпоследней цифре, а номер варианта в каждой задаче выбирается по последней цифре шифра студенческой зачетной книжки.
Примечание: при расчете все величины подставлять в основных единицах.
Задача 1: На рисунке 12 приведена механическая характеристика трехфазного короткозамкнутого асинхронного двигателя. Известна также перегрузочная способность двигателя , индуктивное сопротивление короткого замыкания Хк. Схема соединения обмотки статора - звезда. Линейное напряжение сети Uл, частота 50 Гц.
ОПРЕДЕЛИТЬ: а) номинальную мощность двигателя;
б) номинальное скольжение;
в) число пар полюсов;
г) приведенное активное сопротивление ротора;
д) отношение пускового тока в обмотке статора к номинальному току;
е) значения моментов, соответствующих восьми значениям скольжения: Sн; Sк; 0,1; 0,2; 0,4; 0,6;0,8; 1,0
Построить характеристику М=f(s)
Номер | Данные | Номер | Данные | ||||||
Хк, Ом | Uл, В | l | λ | Хк, Ом | Uл, В | l | λ | ||
1 | 0,12 | 127 | 10 | 2,0 | 6 | 0,062 | 220 | 2 | 2,0 |
2 | 0,054 | 220 | 5 | 2,5 | 7 | 0,08 | 220 | 3 | 3,0 |
3 | 0,06 | 380 | 2 | 2,5 | 8 | 0,1 | 220 | 5 | 1,7 |
4 | 0,08 | 127 | 2,5 | 2,5 | 9 | 0,054 | 220 | 2 | 2,0 |
5 | 0,1 | 127 | 3 | 3,0 | 10 | 0,056 | 220 | 3 | 3,0 |
M, Нм
Рис. 12
Задача 2: По номинальным данным трехфазного короткозамкнутого асинхронного двигателя Uфн, Рн, н, cosн, nн (частота сети f1 = 50 Гц)
ОПРЕДЕЛИТЬ: