Потребляемая мощность асинхронного двигателя

Размещено на http://www.allbest.ru

3

Размещено на http://www.allbest.ru

План

Введение

1. Выбор двигателя

2. Определение дополнительных параметров двигателя и параметров схемы замещения

3. Расчет и построение естественной механической и электромеханической статических характеристик

Введение

Целью данной курсовой работы является исследование потребляемой мощности асинхронного двигателя. Получение механических и электромеханических характеристик.

Асинхронный двигатель является оптимальной машиной энергообеспечения для подъемных устройств - лифтов, кранов, эскалаторов и т.д. Данная конструкция способна переносить кратковременные перегрузки и имеет постоянную скорость при изменении интенсивности нагрузки.

При выборе двигателя по мощности следует исходить из необходимости его полного использования в процессе работы. В случае завышения номинальной мощности двигателя снижаются технико-экономические показатели электропривода, т.е. КПД и коэффициент мощности. Если же нагрузка на валу двигателя превышает номинальную, то это приводит к росту токов в его обмотках, а значит и потерь мощности выше соответствующих номинальных значений.

В данной курсовой работе будет рассматриваться работы регулируемого электропривода. Такой электропривод используется в мировой практике, как один из энергосберегающих технологий.

Применение регулируемого электропривода позволяет оптимизировать работу электродвигателей, исключить непроизводительное потребление электроэнергии, а в системах теплоснабжения и водоснабжения, обеспечить значительную экономию тепла (до 10 %) и снижение водопотребления (до 20 %). мощность двигатель электропривод

Исследование электропривода будем производить с помощью имитационного моделирования в программе MatLab.



1. Выбор двигателя

Таблица 1- Паспортные данные двигателя АИР160S4

Заданные величины	Условное обозначение	Единица измерения	Численное значение
Фазное напряжение обмотки статора	U1н	В	220
Номинальное напряжение сети	Uфн	В	380
Мощность двигателя	Рдв	кВт	15
Коэффициент полезного действия в режиме номинальной мощности	зн	о.е.	0.89
Номинальная скорость вращения	nн	об/мин	1500
Коэффициент мощности в режиме номинальной мощности	cosц	о.е.	0.89
Номинальное скольжение	Sн	о.е.	0.03
Кратность пускового тока	ki	о.е.	7
Кратность пускового момента	kп	о.е.	1.9
Кратность максимального момента	kmax	о.е.	2.9
Кратность минимального момента	kmin	о.е.	1.8
Коэффициент загрузки двигателя	pж	о.е.	0.75
Число пар полюсов	p	о.е.	2

2. Определение дополнительных параметров двигателя и параметров схемы замещения

Синхронная угловая скорость вращения двигателя

Номинальная частота вращения двигателя

Номинальная угловая скорость

Номинальный момент двигателя

Для определения номинального фазного тока необходимо знать схему соединения обмоток статора. Обмотки асинхронного двигателя соединены в звезду:

Номинальный фазный ток

.

Примечания:

Максимальный потребляемый ток двигателя при прямом пуске

.

Критический момент двигателя на естественной характеристике

.

Пусковой момент двигателя при прямом пуске

.

Для расчетов статических и динамических характеристикасинхронного двигателя найдем параметры схемы замещения. Т - образная схема замещения асинхронного двигателя для одной фазы приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Схема замещения асинхронного двигателя

Современные асинхронные двигатели проектируются таким образом, что наибольший КПД достигается при загрузке на 10 - 15 % меньше номинальной. Коэффициент мощности при нагрузке равной значительно отличается от мощности при номинальной нагрузке, причем это отличие сильно зависит от мощности двигателя.

Коэффициент мощности при частичной загрузке

;

Коэффициент загрузки двигателя принимаем из-за указанных выше особенностей проектирования асинхронных двигателей.

Тогда ток статора двигателя при частичной загрузке равен



;

Ток холостого хода асинхронного двигателя

Из формулы Клосса следует соотношение для расчета критического скольжения:

где в первом приближении коэффициент .

Предварительно для расчёта активных и индуктивных сопротивлений (параметров схемы замещения) обмоток статора и ротора определяются следующие коэффициенты:

;;

Активное сопротивление ротора, приведенное к обмотке статора асинхронного двигателя

Активное сопротивление обмотки статора определяется по следующему выражению:

Параметр , для определения сопротивления короткого замыкания

Тогда, индуктивное сопротивление обмотки ротора, приведенное к обмотке статора, приближённо может быть рассчитано

Индуктивное сопротивление обмотки статора

Индуктивное сопротивление цепи намагничивания определяется через значение ЭДС обмотки статора

Индуктивное сопротивление намагничивания

.

Индуктивность обмотки статора, обусловленная потоками рассеяния

.

Приведенная индуктивность обмотки ротора, обусловленная потоками рассеяния

.

Результирующая индуктивность, обусловленная магнитным потоком в воздушном зазоре, создаваемым суммарным действием полюсов статора (индуктивность контура намагничивания)

.

Найденные параметры схемы замещения электродвигателя сведены в таблице 2.



Таблица 2 - Параметры схемы замещения электродвигателя

R1,Ом	X1д,Ом	L1д,Гн	Xм,Ом	Lм,Гн	R'2,Ом	X2д,Ом	L2д,Гн	Xкн,Ом
0.263	0.567	0.001806	26.507	0.0084	0.257	0.767	0.002443	1.35

3. Расчет и построение естественной механической и электромеханической статических характеристик

Рассчитываем механическую характеристику асинхронного электродвигателя по формуле

Механическая характеристика асинхронного электродвигателя изображена на рисунке 2. Она справедлива только в области номинальных скоростей.

Рисунок 2 - Механическая характеристика асинхронного электродвигателя

Определим дополнительные параметры двигателя.
Момент критический двигательного режима

Критическое скольжение

о.е.;

Номинальная скорость двигателя

;

Номинальный момент двигателя

Максимальный момент двигателя

Минимальный момент двигателя

Найденные координаты точек с номинальным, максимальным и минимальным моментом нанесены на рассчитанный график естественной механической характеристики асинхронного двигателя.

Вывод

Анализ расчетов показывает, что контрольные точки, найденные в соответствии с каталожными данными двигателя, совпадают с рассчитанным графиком механической характеристики асинхронного двигателя, поэтому методику определения параметров схемы замещения асинхронного двигателя по его каталожным данным можно считать приемлемой.

Определим зависимость тока ротора , приведенного к обмотке статора, от скольжения s

График электромеханической характеристики приведена на рисунке 3.

Рисунок 3 - График электромеханической характеристики



Для построения электромеханической характеристики тока обмотки статора воспользуемся следующим выражением

где

Электромеханические характеристики двигателя приведены на рисунке 4.

Рисунок 4 - График естественной электромеханической характеристики

Определим номинальный ток статора асинхронного двигателя при номинальном скольжении в соответствии с электромеханической характеристикой

Номинальный ток ротора двигателя при номинальном скольжении

Номинальный ток статора двигателя

Вывод: значение номинального тока статора асинхронного двигателя, определенное по его электромеханической характеристике, практически совпадает со значением, рассчитанным по каталожным данным. Это подтверждает правильность методики определения параметров схемы замещения асинхронного двигателя по его каталожным данным.

Амплитудное значение номинального фазового напряжения:

Амплитудное значение номинального фазного тока:

Номинальная угловая частота питающего напряжения двигателя

Полные индуктивности обмоток статора и ротора

Определим безразмерные коэффициенты

Размещено на Allbest.ru