Расчет рабочих характеристик АД с контактными

Кольцами.

Рабочие характеристики АД представляют собой графически выраженные зависимости частоты вращения n₂ , КПД η , полезного момента (момента на валу) М₂ , коэффициента мощности cos φ₁ и тока статора I₁ от полезной мощности Р₂ при U₁ = const f₁ = const

в рабочем диапазоне его естественной характеристики n(М).

Расчет рабочих характеристик проведем в два этапа:

- на первом этапе определим параметры схемы замещения АД ;

- на втором этапе проведем непосредственный расчет самих рабочих характеристик.

Первый этап.

Используя паспортные данные, рассчитаем элементы Г- образной схемы замещения АД (см. рис. 6.1.).

В исходных данных большинство величин приведены для номинального режима. Опираясь на него, проведем необходимые расчеты.

Рис. 6.1.

Используя схему замещения (рис. 6.1), можно получить следующее выражение для номинального момента

.

Отсюда определяем

.

Здесь

и ,

,

.

Пренебрегая потерями в стали магнитопровода (ΔP_СТ ≈ 0) можно записать

.

Откуда определяем

.

Здесь .

Для рассматриваемой Г- образной схемы замещения ( см. рис. 6.1.) вычисляем

_.

Так как , то

.

Обычно для серийных машин .

Эти расчеты мы провели пренебрегая потерями в стали .

Теперь ориентировочно определим параметры ветви холостого хода

( R₀ ; X₀ ).

При холостом ходе АД M ≈ 0 и I₂ ≈ 0 .

Ток I₁₀ в режиме холостого хода мал. Он составляет

I₁₀ ≈ (0.08 ÷ 0.12)∙I_1Н и cos φ₁₀ ≈ (0.10 ÷ 0.30).

Примем I₁₀ = 0.1∙ I_1Н и cosφ₁₀ = 0.2 .

Используя принятые допущения, определяем параметры схемы замещения, соответствующие режиму холостого хода :

Z₀ = U_1Ф / I₁₀ ;

R₀ = Z₀∙cosφ₁₀ ;

X₀ = Z₀∙sinφ₁₀ .

Рассмотрим второй этап – расчет рабочих характеристик , соответствующих работе АД на рабочем участке механической характеристики n(M) .

Задаем ряд значений s от 0 до (s_КР / 2) , (5-7 точек).

Для вычисления требуемых величин воспользуемся следующими формулами :

M = ,

,

,

,

.

Расчет тока I₁ удобнее провести в комплексной форме

(см. рис. 6.1. и рис. 6.2. )

Рис. 6.2.

,

,

,

,

φ₁ = ψ_U1 - ψ_I1 = - ψ_I1 при ψ_U1 = 0 .

Вычисляем cos φ_1.

Определяем полезную P₂ и потребляемую P₁ мощности и к.п.д. :

,

φ₁ ,

η = .

Результаты расчетов записываем в таблицу 6.1..

На общем графике в крупном масштабе показываем следующие расчетные зависимости

s, n, M, I₁, P₁, cosφ₁, η = f(P₂) .

При этом для каждой физической величины строим отдельную ось с соответствующей шкалой и единицами измерения. Шкала указывается начиная от нуля, равномерная, без разрывов, с выбранным шагом ( шаг рекомендуется выбирать – 1, либо 2, либо 5, умноженные на 10ⁿ ) .

Таблица 6.1.

s	-		…	sН	…	sКР/2
n	об/мин	n0
M	Н∙м
I1	А
P1	Вт
cos φ1	-
η	%
P2	Вт

Примерный вид рабочих характеристик АД показан на рис. 6.3..

Рис. 6.3.

Контрольные вопросы.

1. Устройство асинхронного двигателя с короткозамкнутым и фазным ротором.

2. Необходимые условия для создания вращающегося магнитного поля. Частота вращения магнитного поля в трехфазном асинхронном двигателе.

3. Принцип действия асинхронного двигателя.

4. Что такое скольжение и от чего оно зависит ?

5. Э.д.с. статора и ротора . Закон электромагнитной индукции .

6. Как зависит ток в обмотке ротора от скольжения ? Приведите формулу для I₂ .

7. Как изменяется частота тока ротора асинхронного двигателя с изменением нагрузки на валу ?

8. Схема замещения асинхронного двигателя . Чем обусловлены сопротивления, входящие в схему замещения асинхронного двигателя ?

9. Потери активной мощности в асинхронном двигателе . Коэффициент полезного действия .

10. Электромагнитный момент асинхронного двигателя. Закон Ампера.

11. Как зависит электромагнитный момент асинхронного

двигателя от скольжения ? Формула момента .

12. От чего зависит критическое скольжение двигателя ?

13. Что характеризуют пусковой, максимальный и номинальный

моменты двигателя ?

14. В чем состоят преимущества двигателя с фазным ротором по

сравнению с короткозамкнутым двигателем ?

15. Способы регулирования частоты вращения асинхронных двигателей с контактными кольцами . Укажите их преимущества и недостатки .

16. Чем определяется направление вращения асинхронного двигателя ? Как осуществить реверс АД ?

17. Основные способы электрического торможения АД . Укажите их преимущества и недостатки .

18. Как выглядит механическая и электромеханическая

характеристика двигателя ? Покажите на них пусковой ,

критический и номинальный моменты и соответствующие им токи.

19. Пуск асинхронного двигателя с фазным ротором . Как влияет на пусковой момент активное сопротивление пускового реостата ?

20. Рабочие характеристики асинхронного двигателя . Объясните их вид .

Литература.

1. Борисов Ю.М., Липатов Д.Н., Зорин Ю.Н. Электротехника. Учебник для вузов – М. : Энергоатомиздат, 1985.

2. Липатов Д.Н. Вопросы и задачи по электротехнике для программи-рованного обучения. Учебное пособие для студентов вузов. – М.:

Энергоатомиздат, 1984.

3. Соколов М.М., Липатов Д. Н. Электропривод и электроснабжение

промышленных предприятий.- М.: Энергия, 1965.

4. Электротехника и электроника. Учебник для вузов. / Под редакцией

В.Г.Герасимова. - М.: Энергоатомиздат, 1997.

5. Сборник задач по электротехнике и основам электроники.

/ Под редакцией В.Г. Герасимова. : Учебное пособие для вузов.- М.:

Высшая школа, 1987.

6. Справочник по электрическим машинам: В двух томах / Под

редакцией И.П. Копылова, Б.К. Клокова. - М.: Энергоатомиздат,

1988.

7. Токарев Б.Ф. Электрические машины: Учебное пособие для вузов.

- М.: Энергоатомиздат, 1990.

8. Копылов И.П. Электрические машины. Учебник для вузов.

- М.: Энергоатомиздат, 1986.

Образец титульного листа.

Московский государственный технический университет

имени Н. Э. Баумана

Кафедра электротехники и промышленной электроники

Домашнее задание № 3

по курсу « Электротехника и электроника » на тему:

РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ТРЕХФАЗНЫХ

АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ

Вариант № 10

Выполнил : студент Иванов Б.В.

группа РК – 9,61

Проверил : доцент Волченсков В.И.

Дата сдачи работы на проверку _____

Москва, 2007