В м гридин расчет параметров и характеристик асинхронных двигателей

Практическая работа, расчет параметров асинхронного двигателя.

Наименование работы: Расчет основных параметров асинхронного электродвигателя

Цель работы: Научиться производить расчет основных параметров асинхронного электродвигателя

Приобретаемые умения и навыки:

Научиться пользоваться справочными данными и расчетными формулами

Научиться пользоваться вычислительной техникой

Норма времени: 2 часа

Оснащение рабочего места:

Решаемая на практическом занятии задача направлена на определение основных параметров асинхронного электродвигателя . Для ее решения необходимо знать устройство и принцип действия асинхронного двигателя и зависимости между электрическим величинами, характеризующими его работу.

Перед решением задачи изучите соответствующий теоретический материал и рассмотрите типовой пример.

При частоте напряжения питающей сети 50 Гц возможные синхронные частоты вращения магнитного поля статора: 3000, 1500, 1000, 750, 600 об/мин и т.д. Тогда при частоте вращения ротора n 2 = 950 об/мин из приведенного выше ряда выбираем ближайшую к ней частоту вращения поля n 1 = 1000 об/мин. Тогда можно определить скольжение ротора, даже не зная числа пар полюсов двигателя:

Из формулы для скольжения можно определить частоту вращения ротора

В настоящее время промышленность выпускает асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором серии 4А мощностью от 0,06 до 400 кВт (табл. 1). Обозначение типа электродвигателя расшифровывается так: 4 — порядковый номер серии; А — асинхронный; X — алюминиевая оболочка и чугунные щиты (отсутствие буквы X означает, что корпус полностью выполнен из чугуна); В — двигатель встроен в оборудование; Н — исполнение защищенное I Р23, для закрытых двигателей исполнения I Р44 обозначение защиты не приводится; Р — двигатель с повышенным пусковым моментом; С — сельскохозяйственного назначения; цифра после буквенного обозначения показывает высоту оси вращения в мм (100, 112 и т. д.); буквы S , M , L — после цифр — установочные размеры по длине корпуса ( S — станина самая короткая; М — промежуточная; L — самая длинная); цифра после установочного размера — число полюсов; буква У — Климатическое исполнение (для умеренного климата); последняя цифра — категория размещения: 1 — для работы па открытом воздухе, 3 — для закрытых неотапливаемых помещений.

Например . Необходимо расшифровать условное обозначение двигателя 4А250 S 4УЗ.

Это двигатель четвертой серии, асинхронный, корпус полностью чугунный (нет буквы X ), высота оси вращения 250 мм, размеры корпуса по длине S (самый короткий), четырех полюсный, для умеренного климата, третья категория размещения.

Пример . Трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором типа 4АР160Б6УЗ имеет номинальные данные: мощность Р ном = 11 кВт; напряжение U ном = 380 В; частота вращения ротора п 2 = 975 об/мин; к.п.д. η ном = 0,855; коэффициент мощности cosφ ном = 0,83; кратность пускового тока I п / I ном = 7; кратность пускового момента М пном = 2,0; способность к перегрузке M max / M ном = 2,2. Частота тока в сети f 1 = 50 Гц.

Определить: 1) потребляемую мощность; 2) номинальный, пусковой и максимальный вращающие моменты; 3) номинальный и пусковой токи; 4) номинальное скольжение; 5) частоту тока в роторе. Расшифровать его условное обозначение. Оценить возможность пуска двигателя при номинальной нагрузке, если напряжение в сети при пуске снизилось на 20%?

Мощность, потребляемая из сети

Номинальный момент, развиваемый двигателем:

Источник

В м гридин расчет параметров и характеристик асинхронных двигателей

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПО КАТАЛОЖНЫМ ДАННЫМ

Тип: статья в журнале — научная статья Язык: русский
Номер: 5 Год: 2012

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
Издательство: Национальный исследовательский университет «МЭИ» (Москва)
ISSN: 0013-5380 eISSN: 2411-1333

Предложена методика определения параметров схемы замещения асинхронных двигателей (АД), необходимых для расчёта его характеристик в рабочем режиме. Исходными для расчёта являются только каталожные (паспортные) данные АД. Благодаря простоте и достаточной точности методика является приемлемой для учебного процесса, а также для прикладных и исследовательских работ, при проведении которых необходимо знание значений параметров схемы замещения АД.

A procedure for calculating the parameters of the equivalent circuit of induction motors is proposed. Only the induction motor’s nameplate parameters are used as initial data for calculation. The procedure is based on using well known expressions for the nominal and maximal electromagnetic torques and electric losses for the case of induction motor operation with the maximum possible efficiency. Owing to its simplicity and sufficient accuracy, the proposed procedure can be used for education purposes, as well as for application and research works for which the parameters of the induction motor’s equivalent circuit must be known.

Источник

Практическая работа№8 «Расчет основных характеристик асинхронных двигателей» С-21,С-22
учебно-методический материал

Практическая работа№8 «Расчет основных характеристик асинхронных двигателей» С-21,С-22

Скачать:

Вложение Размер
Практическая работа№8 «Расчет основных характеристик асинхронных двигателей» С-21,С-22 64.45 КБ

Предварительный просмотр:

Практическая работа №8

Тема: « Расчет основных характеристик асинхронных двигателей ».

Цель работы: « Целью расчета рабочих характеристик асинхронного двигателя является практическое применение студентами теоретических знаний, полученных при изучении дисциплины «Электромеханические преобразователи энергии в системах управления технологическими процессами» путем решения конкретных инженерных задач, и приобретение ими навыков в проектировании основных элементов в системах управления технологическими процессами.»

Механическая характеристика АД. Потери мощности в цепи ротора, которые часто называют потерями скольжения, выраженные через механические координаты АД, представляют собой разность электромагнитной и полезной механической мощности, т. е.

Потери мощности в роторе, выраженные через электрические величины, определяются как

Приравняв (1) и (2), получим

Подставим в (3) значение тока: (*), получим

Исследовав полученную зависимость M(s) на экстремум, т. е. взяв производную dM/ds и приравняв ее нулю, обнаружим наличие двух экстремальных точек момента и скольжения:

причем знак «плюс» здесь относится к области скольжения s > 0, а знак «минус» — к области s к и скольжения s к АД, соответствующие экстремальным точкам, получили название критических.

Если разделить выражение (4) на (5) и выполнить несложные преобразования, то можно получить другую, более компактную и удобную форму записи для построения механической характеристики

Характерные точки механической характеристики следующие:

s = 0, ω=ω 0 , М = 0 — точка идеального холостого хода;

s = 1, ω =0, М = М кз = М n — точка короткого замыкания;

s = s к.д , M = М к.д ; s =-s к.г , M =-М к.г — критические точки соответственно в двигательном и генераторном режимах;

s →± ∞, ω→± ∞, М→0 — асимптота механической характеристики, которой является ось скорости.

На рис.3 приведена механическая характеристика АД. Отметим, что она соответствует определенному чередованию фаз питающего напряжения сети U 1 на зажимах статора АД. При изменении порядка чередования двух фаз АД будет иметь аналогичную механическую характеристику, расположенную симметрично относительно начала координат.

В некоторых случаях при построении механической характеристики используют приближенные формулы. Если пренебречь активным сопротивлением статора, т.е. считать а = 0, выражения (6), (5) и (4) примут соответственно вид

Если в (7) вместо текущих значений момента и скольжения подставить их номинальные значения М ном и s ном и обозначить кратность максимального момента М к /М ном через λ м , то получим формулу, связывающую критическое и номинальное скольжения

Эта формула может использоваться для определения s к по каталожным (паспортным) данным АД. Для серии 4А кратность , , определяющая перегрузочную способность двигателей, лежит в пределах 1,8. 2,6, соответственно критическое скольжение s к превышает номинальное s ном (при знаке «+» в (10)) примерно в 3. 4 раза.

Дальнейшее упрощение (7) возможно для области малых скольжений, в которой можно пренебречь отношением s/s к . В этом случае выражение (7) примет вид

Формула (11) описывает так называемый рабочий, близкий к линейному участок характеристики двигателя, на котором находится точка номинального режима с координатами М ном , ω ном , s ном .

АД может работать во всех возможных энергетических режимах, которые определяются значением и знаком скольжения, а именно:

s = 0, ω=ω 0 — режим идеального холостого хода;

s = 1, ω = 0 — режим короткого замыкания;

0 0 — двигательный режим;

s ω 0 — генераторный режим при работе АД параллельно с сетью (рекуперативное торможение);

Кроме того, АД может работать в генераторном режиме независимо от сети переменного тока, который называется режимом динамического торможения. В этом режиме обмотка статора АД, отключенная от сети переменного тока, подключена к источнику постоянного тока, а цепь ротора замкнута накоротко или на добавочные резисторы .

Полученные формулы для механической характеристики позволяют назвать возможные способы регулирования координат АД, которое, всегда связано с получением искусственных характеристик двигателя. Из (*) следует, что регулирование (ограничение) токов в роторе и статоре в переходных режимах может быть обеспечено изменением подводимого к статору АД напряжения, а также с помощью добавочных резисторов в цепях статора и ротора.

Формула (3.1) определяет возможные способы получения искусственных механических характеристик, требуемых при регулировании момента и скорости АД, а именно: изменение уровня и частоты подводимого к двигателю напряжения; включение в цепи статора и ротора добавочных активных и реактивных резисторов; изменение числа пар полюсов магнитного поля АД. Применяются и другие способы регулирования координат, реализуемые с помощью специальных схем включения АД, — каскадные схемы, схемы электрического вала.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Ознакомиться с теоретическим материалом.

2. На основании исходных данных рассчитать недостающие параметры.

3. Построить механическую характеристику трехфазного асинхронного двигателя.

4. Составить отчет по работе.

ПРИМЕРЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ

Задача 1. Трехфазный асинхронный двигатель с к.з. ротором типа АИР 160 М4, используемый в качестве электропривода насосного агрегата консольного типа марки ВК 10/45, предназначенного для перекачивания воды для технических нужд, негорючих и нетоксичных жидкостей, имеет следующие номинальные данные: мощность на валу Р 2н = 18,5 кВт; скольжение S н = 0,03 (3,0%); синхронная частота вращения п 1н = 1500 об/мин; коэффициент полезного действия η н = 0,9 (90,0%); коэффициент мощности обмотки статора cos φ н = 0,89. Известны также: отношение пускового момента к номинальному М п / М н =1,9; отношение пускового тока к номинальному I п /I н =7; отношение максимального (критического) вращающего момента к номинальному М max /M н = 2,9. Питание двигателя осуществляется от промышленной сети переменного тока 380/220 В, 50 Гц. Требуется определить:

  1. номинальную частоту вращения ротора двигателя;
  1. вращающий номинальный, критический и пусковой моменты двигателя;
  2. мощность, потребляемую двигателем из сети Р 1н ;
  3. номинальный и пусковой токи;
  4. пусковой ток и вращающие моменты, если напряжение в
    сети снизилось по отношению к номинальному на 5, 10 и 15% (U c = 0,95 U н ; U c = 0,9 U K ; U c = 0,85 U н ).

1. Номинальная частота вращения:

n 2н = n 1н (1 – S н ) = 1500(1 — 0,03) = 1455 об/мин.

2. Номинальный вращающий момент на валу:

3. Пусковой вращающий момент двигателя:

М п = 1,9М Н = 1,9 * 121,4 = 230,7 Н * м.

4. Максимальный вращающий момент:

М mах = 2,9М Н = 2,9 * 121,4 = 352,1 Н * м.

5. Номинальную мощность Р 1н , потребляемую двигателем из
сети, определим из выражения

η н= Р 2н /Р 1н Р 1н = Р 2н / η н =18,5/0,9=20,5 кВт,

при этом номинальный ток, потребляемый двигателем из сети, может быть определен из соотношения

а пусковой ток при этом будет

I n = 7 I 1н = 7*35 = 245 А.

6. Определяем вращающий момент при снижении напряжения в сети:

  • на 5%. При этом на двигатель будет подано 95% U H , или U = 0,95 U н . Так как известно, что вращающий момент на валу двигателя пропорционален квадрату напряжения М ≡ U 2 , то он составит (0,95) 2 = 0,90 от номинального. Следовательно, пусковой вращающий момент будет:

М 5% = 0,90* М п = 0,90*230,7 = 207,6 Н*м;

  • на 10%. При этом U = 0,9 U н ;

M 10 % = 0,81* М п = 0,81*230,7 = 186,9 Н*м;

  • на 15%. В данном случае U = 0,85 U н ;

М 15% = 0,72*230,7 = 166,1 Н*м.

Отметим, что работа на сниженном на 15% напряжении сети допускается, например, у башенных кранов только для завершения рабочих операций и приведения рабочих органов в безопасное положение.

7. Находим, как влияет аналогичное снижение напряжения на пусковой ток двигателя I п :

  • на 5%. Учитывая, что пусковой ток можно приближенно считать пропорциональным первой степени напряжения сети, получим:

I п5 % ≈0,95 I п = 0,95*245 = 232,7 А;

  • на 10%: I п10 % ≈0,9 I п = 0,9*245 = 220,5 А;
  • на 15% : I п15 % ≈0,85 I п = 0,85*245 = 208,2 А.

Источник

Курсовая работа: Расчет механических характеристик асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором

СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГИИ И ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Расчетно-графическая работа № 1

по дисциплине: «Основы электропривода» и «Автоматизированный электропривод»

«Расчет механических характеристик асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором»

Выполнил: студент гр.ЭСЭ 24-в

технич. наук Назаренко В.Н.

Тема: РАСЧЕТ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ (АД) С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ

1) Закрепить и углубить теоретические знания по определению свойств электродвигателей электроприводов по их механическим характеристикам.

2) Освоить методики расчета механических характеристик электроприводов в двигательном и тормозном режимах.

1) Рассчитать параметры обмотки статора и ротора асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

2) Произвести расчет механической характеристики асинхронного двигателя в двигательном режиме по приближенной формуле М.Клосса.

3) Произвести расчет механической характеристики асинхронного двигателя в режиме динамического торможения.

4) Построить механические характеристики исполнительного механизма и асинхронного двигателя в двигательном и тормозном режимах.

1) Технические данные двигателей нормального исполнения представлены в табл. и

2) Динамическое торможение асинхронного двигателя производиться по схеме соединения обмоток статора в звезду табл.

3) При расчете механической характеристики асинхронного двигателя в режиме динамического торможения принять

4) Момент сопротивления исполнительного механизма

1.1 Особенности расчета характеристик и определение параметров асинхронных короткозамкнутых двигателей по каталожным данным

Параметры АД являются переменными, изменяющимися в зависимости от скольжения машины, что определяется насыщением зубцового слоя и вытеснением тока ротора. Изменение параметров АД значительно затрудняет расчет их механических характеристик. Механической характеристикой называется зависимость частоты вращения ротора двигателя или скольжения от момента, развиваемого двигателем при установившемся режиме работы: n=f(M) или s=f(M).[4]

Рис.1.Механическая характеристика АД

В последующих расчетах характеристик АД в различных схемах включения основное внимание уделяется учету влияния изменения Rиндукт контура намагничивания, т.к. оно определяет точность расчетов. Характер изменения остальных параметров схемы замещения или не учитывается, или учитывается косвенно.

Схема замещения АД представляет собой электрическую схему, в которой вторичная цепь (обмотка ротора) соединена с первичной цепью (обмотка статора) гальванически вместо магнитной связи, существующей в двигателе.[4]

Рис.2. Схема замещения АД

В каталогах на двигатели параметры схем замещения не указываются, а приводимые данные относятся к номинальному режиму работы. И хотя каталожных данных в ряде случаев достаточно для расчета механических характеристик, эти расчеты не всегда точны. Ниже приводятся выражения, позволяющие рассчитывать параметры схем замещения АД, а также ряд других параметров по приводимым в каталогах данным: линейному напряжению и линейному току статора, номинальным значениям мощности , частоты вращения , коэффициента мощности , и КПД , числу пар полюсов , кратностям максимального и пускового тока (приложение – таблица )

Технические данные односкоростных электродвигателей серии МАП нормального исполнения на 1000 об/мин.

Название: Расчет механических характеристик асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором
Раздел: Рефераты по физике
Тип: курсовая работа Добавлен 13:03:13 27 марта 2010 Похожие работы
Просмотров: 2656 Комментариев: 13 Оценило: 2 человек Средний балл: 5 Оценка: неизвестно Скачать
Мощность, кВт Частота вращения, об/мин Номинальный ток при 380 В, А Момент, Н·м Пусковой ток при 380 В, А Коэффициент мощности Массогабаритные показатели, кг·м 2 КПД, %
максимальный пусковой
Мmax Мп Iп сosн φ GD 2 η
Синхронная частота вращения n0=1000 об/мин
12 МАП 221-6 4,0 890 11,8 150 130 46 0,78 0,19 83

1.3 Расчеты параметров обмоток статора и ротора

1) Критическое скольжение двигателя.

Одной из важных точек механической характеристики, представляющей интерес при анализе работы и выборе АД, является точка, где момент, развиваемый двигателем, достигает наибольшего значения. Эта точка имеет координаты nкр,sкр,Mmax (рис.1.) Значение критического скольжения sкр, при котором двигатель развивает максимальный (критический) момент Mmax определим по формуле.

, (1.1)

— кратность критического (максимального) момента;

Номинальный момент асинхронного двигателя рассчитывается по выражению:

,

где — номинальное значение мощности ,

— номинальное значение угловой скорости вращения .

,

,

Величину , где σ1 — коэффициент первичного рассеяния, принимают приближенно равной 1 для двигателей нормального исполнения.

Подставим полученные значения в формулу (1).

1,686

Поскольку Принимаем

2) Ток намагничивания двигателя в номинальном режиме.

(1.2)

— по условию sin²φ+cos²φ=1 отсюда sin²φ =1- cos²φ; sinφ =√1- cos²φ;

sinφ =√(1- 0,78²)=0,62578

(А)

3) Относительное значение номинального тока ротора.

(1.3)

0,784703

отсюда— приведенное значение номинального тока ротора

4) Пусковой ток ротора.

(1.4)

— кратность пускового тока двигателя.

5) Приведенное активное сопротивление ротора.

, (1.5)

— приведенное значение номинального тока ротора из выражения (3).

— скорость вращения идеального холостого хода.

-число пар полюсов электродвигателя, отсюда

-частота питающего напряжения=50Гц

6) Полное сопротивление короткого замыкания.

,

— фазное напряжение асинхронного двигателя. (1.6)

7) Коэффициент мощности при пуске асинхронного двигателя.

, (1.7)

— кратность пускового момента двигателя;

-номинальное значение КПД двигателя (по усл);

— отношение потерь в меди статора к суммарным потерям в номинальном режиме.

0,72

8) Коэффициент первичного рассеяния

. 1,069 (1.8)

9) Активное сопротивление обмотки статора

(1.9)

— из пункта 5; Zк- из пункта 6; cosφ из пункта 7; — из пункта 8. 1,943 (Ом)

10) Индуктивное сопротивление обмотки статора двигателя, определяемое по номинальному режиму.

(1.10)

0,726 (Ом)

11) Индуктивное сопротивление двигателя, определяемое по пусковому режиму.

(1.11)

отсюда

12) Приведенное индуктивное сопротивление обмотки ротора

(1.12)

2. Расчет механической характеристики асинхронного двигателя в двигательном режиме

Источник

Читайте также:  Как усовершенствовать двигатель авто
Adblock
detector