Соловьёв В.А. - Расчёт характеристик трёхфазного асинхронного двигателя (1055372)
Текст из файла
Московский государственный технический университетимени Н.Э. БауманаВ.А. СоловьевРАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИКТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯМетодические указанияк самостоятельной работе студентовпо курсу «Основы электропривода»МоскваИздательство МГТУ им. Н.Э. Баумана2014УДК 621.313Соловьев В.А.Расчет характеристик трехфазного асинхронного двигателя: методические указания к самостоятельной работе студентов по курсам «Электротехника и электроника» и «Основы электропривода» / В.А.
Соловьев. – М.:Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. – 36 с. : ил.В методических указаниях изложены требования к оформлению расчетно-графических работ, содержание задания, основные теоретическиеположения и методические указания к выполнению расчетно-графическойработы по разделу «Асинхронные двигатели», а также программа и примеррасчета этой расчетно-графической работы при помощи математическойсистемы Mahtcad.Для студентов всех специальностей факультетов МТ, СМ, Э.Рекомендовано Учебно-методической комиссией факультета ФНМГТУ им.
Н.Э. Баумана.Рецензентпрофессор кафедры электротехники НИЯУ МИФИ М.В. НемцовВВЕДЕНИЕВ 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 вращенияасинхронных 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 ввыполняемой расчетно-графической работе.Цель выполнения расчетно-графической работы – ознакомлениес методиками расчета по электрической схеме замещения асинхронногодвигателя его естественных механической и рабочих характеристик, искусственных механических характеристик при изменении параметровэлектродвигателя и источника электропитания, а также обоснования технической целесообразности применения энергосберегающего регуляторанапряжения питания асинхронного двигателя при его длительной работепо условиям эксплуатации с малой нагрузкой.3Порядок выполнения и оформлениярасчетно-графических работРасчетно-графические работы по курсу «Электротехника и электроника» способствуют закреплению теоретических знаний и практическихнавыков, полученных при изучении учебников и выполнении лабораторных работ.Для успешного выполнения расчетно-графических работ необходимо:1.
Изучить соответствующие разделы учебников и учебных пособий.2. Изучить методические указания к выполнению расчетнографической работы.3. Разобрать типовые примеры, приведенные в учебниках и методическом пособии по теме расчетно-графической работы.Расчетно-графические работы выполняются индивидуально каждымстудентом.Номер варианта расчетно-графической работы соответствует номеруфамилии студента по списку в групповом журнале.Расчетно-графическая работа выполняется на листах формата А4 наодной стороне листа.
Титульный лист оформляется в соответствии с общепринятой формой. Исходные данные приводятся на первой странице расчёта. Расчёт сопровождается 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 работы приводятся все необходимые формулы, атакже расчеты с подстановкой данных.
При расчёте механических и рабочих характеристик электродвигателей полученные результаты могут бытьпредставлены в виде таблиц с подстановкой данных в формулы при вычислении только характерных режимов.Выполненная расчетно-графическая работа сдается в установленныйсрок преподавателю на проверку.
После проверки и получения подписипреподавателя о допуске к защите, студент защищает расчетнографическую работу. При защите расчетно-графической работы студентузадаются вопросы, требующие знания методики проводимых расчетов иумения проведения анализа полученных результатов.4Задание и данные для выполнения расчетно-графической работыРасчетно-графическая работа представляет собой расчёт естественной и искусственных механических характеристик и рабочих характеристик трёхфазного асинхронного двигателя серии 4А.
При выполнении егонеобходимо:1. Начертить Г-образную схему замещения асинхронного двигателя.2. Рассчитать и построить естественные механические характеристики асинхронного двигателя M = f (s) и n2 = f (M).3. 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, h и потребляемый из сети ток I при номинальном и пониженном напряжении питания.
Рассчитать пусковые токи асинхронного двигателя при номинальноми пониженном напряжении питания. Сделать выводы о целесообразностирегулирования напряжения питания электродвигателя.Исходными данными для расчёта характеристик асинхронного двигателя являются приведённые в табл.1 – 4а) 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;R2¢, X2¢ - приведённые к обмотке статора активное и индуктивноесопротивления фазной обмотки ротора, Ом;в) коэффициенты, задающие степень изменения параметров источника электропитания и электродвигателя (сообщаются преподавателем):5kU = 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 эксплуатациив закрытых помещениях с естественной вентиляцией безискусственно 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 длинысердечника (А - меньшая, В - большая);высота оси вращения (вала) от основания станины, мм;название серии (четвёртая серия асинхронных двигателей).Основные теоретические положения и методические указанияк выполнению расчетно-графической работы1.
Устройство и схема замещения асинхронного двигателяТрехфазный асинхронный двигательсостоит из двух основных частей: неподвижного статора и вращающегося ротора.Статор (рис.1) представляет собойпомещенный внутри в стального или алюминиевого корпуса 1 полый цилиндр 2, собранный из кольцеобразных изолированных пластин электротехнической стали. Наего внутренней стороне имеются пазы, вкоторых размещаются симметрично трифазные обмотки 3, состоящие из однойили нескольких катушек медного изолированного провода. Фазные обмотки соеди-Рис.16няются звездой или треугольником и подключаются к трехфазной сети.Схема соединения фазных обмоток зависит от линейных напряженийтрехфазной сети, указанных на клеммной коробке электродвигателя, например, 220/380 В.
При меньшем напряжении 220 В фазные обмотки соединяются треугольником, а при большем напряжении 380 В звездой, чтообеспечивает при каждом способе соединения фазное напряжение обмоток220 В.Ротор асинхронного двигателя представляет собой закрепленный навалу цилиндр, собранный из изолированных пластин электротехническойстали, на внешней стороне которого имеются пазы. В пазах расположенаего обмотка, которая может быть короткозамкнутой и фазной.
Соответственно различают асинхронный двигатель с короткозамкнутым и фазнымротором.Обмотка короткозамкнутого ротора (рис.2) выполняется в виде круглой («беличьей») клетки, образованной расположенными в пазах роторамедными или алюминиевыми стержнями 1, замкнутыми накоротко с двухсторон кольцами 2 из того же материала.Фазная обмотка ротора (рис.3) выполняется так же, как и обмоткастатора, изолированным медным проводом. Ее катушки соединяются звездой, а их свободные концы присоединяются к трем контактным кольцам 1,находящимся на валу ротора. Кольца изолированы друг от друга и от вала.К контактным кольцам прижаты графитовые щетки 2, при помощи которых к обмотке ротора подключается трехфазный реостат 3.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
