Расчет-характеристик-трехфазного-асинхронного-двигателя_ред (Условие домашних заданий)

Московский государственный технический университетимени Н.Э. БауманаНаучно-исследовательский комплекс «Фундаментальные науки»Кафедра «Электротехника и промышленная электроника»Соловьев В.А.РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИКТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯМетодические указания к самостоятельной работе студентовпо дисциплине «Электротехника и электроника»,«Основы электропривода», раздел «Асинхронные машины»Москва(С) 2014 Coperight МГТУ им. Н.Э. БауманаУДК621.313Соловьев В.А.Расчет характеристик трехфазного асинхронного двигателя: методические указания к самостоятельной работе студентов по дисциплинам«Электротехника и электроника», «Основы электропривода» / В.А. Соловьев.

– М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. – 44 с. : ил.Методические указания предназначены для самостоятельной работыстудентов при выполнении ими домашнего задания по разделу «Асинхронные машины»дисциплин «Электротехника и электроника», «Основыэлектропривода» и соответствует учебным программам ФГОС третьегопоколения направлений подготовки бакалавров и специалистов всех специальностей факультетов Э, МТ, СМ, РК и АК МГТУ им. Н.Э. Баумана.В методических указаниях изложены основные теоретические положения и методики расчета естественных и искусственных механическиххарактеристик трехфазного асинхронного двигателя, его рабочих характеристик, а также методика анализа и обоснования целесообразности применения энергосберегающего регулятора напряжения питания асинхронногодвигателя при продолжительном режиме работы по условиям эксплуатации с малой нагрузкой.

Представлен пример расчета заданных характеристик трехфазного асинхронного двигателя при помощи математическойсистемы Mathcad.Рекомендовано Учебно-методической комиссией факультета ФНМГТУ им. Н.Э. Баумана.ВВЕДЕНИЕВ промышленности самыми распространенными электродвигателями являются трехфазные асинхронные двигатели. Это самые простые поконструкции, дешевые и надежные электродвигатели.Электродвигатели преобразуют электрическую энергию в механическую энергию, используемую для приведения в движение рабочие органымашин и управления их движением.

Поэтому одной из важных характеристик асинхронного двигателя является механическая характеристика. Онапозволяет сравнить и согласовать механические свойства двигателя и рабочего механизма. Основные свойства асинхронного двигателя, работающего под нагрузкой, определяются также рабочими характеристиками, отражающими зависимость изменения его энергетических показателей от нагрузки на валу. Возможности регулирования частоты вращения асинхронного двигателя показывают его искусственные механические характеристики, получаемые при изменении его параметров и параметров источникапитания.Электродвигателями потребляется более половины производимой вмире электроэнергии.

Из них почти 80%, в большей части асинхронныедвигатели, эксплуатируются в составе нерегулируемых электроприводов изагружены в среднем на 50%. При таких условиях работы энергетическиепоказатели электродвигателей значительно ниже номинальных, что приводит к непроизводительному расходу электроэнергии. Применение регулируемого электропривода позволяет улучшить не только качественные показатели производственного оборудования, но и повысить эффективностьиспользования потребляемой асинхронными двигателями энергии, достигаемой в результате увеличения, т.е. коррекции, их коэффициента мощности.Для реализации возможностей регулирования частоты вращения3асинхронных двигателей и экономии потребляемой ими электроэнергиинеобходимо уметь рассчитывать и анализировать их основные характеристики и энергетические показатели. Методика их расчета, рекомендованная ГОСТ, основывается на использовании параметров эквивалентнойэлектрической схемы замещения асинхронного двигателя и применяется ввыполняемом домашнем задании.Цель выполнения домашнего задания – ознакомление с методиками расчета по электрической схеме замещения асинхронного двигателя егоестественных механической и рабочих характеристик, искусственных механических характеристик при изменении параметров электродвигателя иисточника электропитания, а также обоснования технической целесообразности применения энергосберегающего регулятора напряжения питанияасинхронного двигателя при его длительной работе по условиям эксплуатации с малой нагрузкой.Порядок выполнения и оформления домашнего заданияДомашнее задание по дисциплинам «Электротехника и электроника», «Основы электропривода» представляет расчетно-графическую работу, способствующую закреплению теоретических знаний и практическихнавыков, полученных при изучении учебников и выполнении лабораторных работ.Для успешного выполнения домашнего задание необходимо:1.

Изучить соответствующие разделы учебников и учебных пособий.2. Изучить методические указания к выполнению домашнего задания.3. Разобрать типовые примеры, приведенные в учебниках и методическом пособии по теме домашнего задания.Домашние задания выполняются индивидуально каждым студентом.4Номер варианта домашнего задания соответствует номеру фамилиистудента по списку в групповом журнале.Домашнее задание выполняется на листах формата А4 на одной стороне листа. Титульный лист оформляется в соответствии с общепринятойформой. Исходные данные приводятся на первой странице расчёта. Расчётсопровождается пояснительными надписями.Все схемы, графики и диаграммы вычерчиваются аккуратно, по линейке, в выбранном для каждой физической величины в соответствии сГОСТ масштабе.

Допускается применение для этой цели компьютернойграфики.При оформлении домашнего задания приводятся приводятся все необходимые формулы, а также расчеты с подстановкой данных. При расчёте механических и рабочих характеристик электродвигателей полученныерезультаты могут быть представлены в виде таблиц с подстановкой данных в формулы при вычислении только характерных режимов.Выполненное домашнее задание сдается в установленный срок преподавателю на проверку. После проверки и получения подписи преподавателя о допуске к защите студент защищает домашнее задание.

При его защите студенту задаются вопросы, требующие знания методики проводимых расчетов и умения проведения анализа полученных результатов.Содержание и данные для выполнения домашнего заданияДомашнее задание представляет собой расчёт естественной и искусственных механических характеристик и рабочих характеристик трёхфазного асинхронного двигателя серии 4А. При выполнении его необходимо:1.

Начертить Г-образную схему замещения асинхронного двигателя.2. Рассчитать и построить естественные механические характеристики асинхронного двигателя M = f (s) и n2 = f (M).53. Рассчитать и построить искусственные механические характеристики асинхронного двигателя n2 = f (M) при изменении:1) напряжения питания U1,2) активного сопротивления обмотки ротора R2¢,3) частоты f1 и напряжения питания U1 по закону U1 / f1 = const.4. Для естественного режима работы рассчитать и построить рабочиехарактеристики асинхронного двигателя M, n2, I1, cosj, P1, h = f (P2).5. Для заданного момента нагрузки Mс асинхронного двигателя определить его основные энергетические показатели I1, cosj, P1, P2, h и потребляемый из сети ток I при номинальном и пониженном напряжении питания.

Рассчитать пусковые токи асинхронного двигателя Iп при номинальном и пониженном напряжении питания. Сделать выводы о целесообразности регулирования напряжения питания электродвигателя.Исходными для расчёта характеристик асинхронного двигателя являются приведённые в табл.1 – 4 данные:а) тип и паспортные данные электродвигателя:U1н - номинальное фазное напряжение, В;f1н- номинальная частота сети, Гц;P2н - номинальная мощность, кВт;n2н - номинальная частота вращения, мин-1;hн- коэффициент полезного действия электродвигателя в номинальном режиме, %;сosφн - коэффициент мощности электродвигателя в номинальномрежиме;б) параметры схемы замещения:Rх, Xх- активное и индуктивное сопротивления цепи намагничивания электродвигателя, Ом;R1, X1 - активное и индуктивное сопротивления фазной обмоткистатора, Ом;6R2¢, X2¢ - приведённые к обмотке статора активное и индуктивноесопротивления фазной обмотки ротора, Ом;в) коэффициенты, задающие степень изменения параметров источника электропитания и электродвигателя (сообщаются преподавателем):kU = U1 / U1н - коэффициент относительного изменения напряженияпитания электродвигателя;kR2 = R2и¢ / R2¢ - коэффициент относительного изменения приведённого активного сопротивления фазной обмотки ротора;kf = f1 / f1н- коэффициент относительного изменения частоты напряжения питания.Дополнительную информацию об электродвигателе можно получитьиз его условного обозначения, структура которого поясняется на примереасинхронного двигателя 4А160S4УЗ.4А 160 S 4 У Зусловное обозначение категории размещения электродвигателя (З - исполнение электродвигателя для эксплуатации в закрытых помещениях с естественной вентиляциейбез искусственно регулируемых климатических условий);условное обозначение климатического исполнения электродвигателя (У - электродвигатели, предназначенные дляэксплуатации в районах с умеренным климатом);число полюсов 2р электродвигателя;условное обозначение установочного размера по длинестанины (S - меньший, М - средний, L - большой) и длины сердечника (А - меньшая, В - большая);высота оси вращения (вала) от основания станины, мм;название серии (четвёртая серия асинхронных двигателей).7Основные теоретические положения и методические указанияк выполнению домашнего задания1.

Устройство и схема замещения асинхронного двигателяТрехфазный асинхронный двигатель состоит из двух основныхчастей: неподвижногостатораивращающегося ротора.Статор (рис.1) представляетсобой помещенный внутри в стального или алюминиевого корпуса 1полый цилиндр 2, собранный изкольцеобразных изолированных пластин электротехнической стали.