Розрахунок характеристик трифазного АД з фазним ротором

Номінальні значення фазних напруги і струму статорної обмотки двигуна. Струми в обмотках статора і ротора, обертальний момент і коефіцієнт потужності при пуску двигуна із замкненим накоротко ротором. Зведений і реальний опори фази пускового реостата.

Рубрика Физика и энергетика
Вид задача
Язык украинский
Дата добавления 28.08.2015
Размер файла 353,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

5

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки молоді та спорту України

Державний вищий навчальний заклад

Донецький національний технічний університет

Кафедра ”Електромеханіка і ТОЕ”
Розрахункова робота
на тему: «Розрахунок характеристик трифазного АД з фазним ротором»
Виконала: ст. гр. СПУ-12
Хмара А.О.
Перевірив: Апухтін О.С.
Донецьк 2014 р.
Асинхронний двигун з фазним ротором має наступні дані:

Варіант

Номінальні

Фазний струм холостого ходу ,А

Коефіцієнт потужності холостого ходу

Потужність , кВт

Напруга , кВ

Струм статора , А

Частота обертання ротора , об/хв

60

125

0,5

179

1470

26

0,04

Варіант

Механічні втрати у двигуні , кВт

Напруга на кільцях ротора, , В

Схема з'єднання обмотки статора

Параметри заступної схеми, Ом

60

0,7

250

0,089

0,6

0,096

0,8

По прийнятим даним машини потрібно:

Накреслити схему включення АД з фазним ротором.

Накреслити спрощену заступну схему однієї фази двигуна;

показати на ній напрямок напруг і струмів, пояснити призначення

схеми і її елементів, визначити значення параметрів.

Визначити:

Номінальні значення фазних напруги і струму статорної обмотки двигуна.

Для номінального режиму роботи за параметрами заступної схеми: активну потужність, яка підводиться до статора, коефіцієнт потужності, сумісні втрати, ККД.

Номінальний і максимальний (критичний) обертальні моменти.

Струми в обмотках статора і ротора, обертальний момент і коефіцієнт потужності при пуску двигуна із замкненим накоротко ротором.

Зведений і реальний опори фази пускового реостата, необхідні для одержання при пуску максимального момента.

Струми в обмотках статора і ротора, коефіцієнт потужності

при пуску з реостатом, опір якого обрано по п.3.5.

Визначити кратності пускових моментів і струмів двигуна

на природній і штучній характеристиках. Зробити висновок про вплив пускового реостата на пускові характеристики АД.

Розрахувати і побудувати графік природної механічної характеристики двигуна Мпр=f(s) і показати на ній характерні точки.

Розрахувати і побудувати графік штучної механічної характеристики двигуна Мшт =f(s) з пусковим реостатом, який забезпечує найбільший пусковий момент.

Показати на графіках механічних характеристик n=f(M) частоти обертання ротора при номінальному навантаженні на природній і штучній механічних характеристиках.

Розрахувати і побудувати графік залежності струму ротора від

ковзання I2 =f(s) при пуску двигуна без реостата.

Розрахувати і побудувати графік природної механічної характеристики Мпр=f(s), користуючись формулою Клосса. На цьому ж рисунку показати аналогічну залежність, отриману по п.4.

Побудувати енергетичну діаграму двигуна для номінального

навантаження з указівкою значень потужностей і втрат.

До пункту 1. Схема включення АД з фазним ротором:

Рисунок 1.- Схема включення АД з фазним ротором.

До пункту 2. Спрощена заступна схема однієї фази двигуна; призначення схеми і її елементів , визначення значення параметрів.

При спрощенні заступної схеми приймають С=1.

Рисунок 2.- Спрощена заступна Г-схема однієї фази двигуна

Для аналізу роботи асинхронного двигуна користуються схемою заміщення. Схема заміщення асинхронного двигуна аналогічна схемі заміщення трансформатора і являє собою електричну схему, в якій вторинний ланцюг (обмотка ротора) з'єднана з первинної ланцюгом(обмоткою статора)

гальванічно замість магнітної зв'язку, що існує в двигуні. Схема заміщення дозволяє визначити струми, втрати потужності і падіння напруги в асинхронній машині. При цьому потрібно враховувати, що в обмотці ротора проходить струм, діюче значення і частота якого залежать від частоти обертання.

R1, X1 - активний опір і індуктивний опір розсіяння фази обмотки ротора.

Опори кола намагнічування схеми заміщення:

- повний

- активний

- реактивний

- Наведені значення визначаються так само, як і для трансформатора:

, ,

де k = E1 / E2k = U / E2k - коефіцієнт трансформації двигуна.

Визначимо значення опорів вітки намагнічування і, використовуючи задані параметри холостого ходу.

; (В);

; (А);

Електричні втрати у обмотці статора у режимі холостого ходу:

; (Вт);

Втрати у режимі холостого ходу:

;

Визначимо звідси ;

Активна складова току холостого ходу: ;

Коефіцієнт потужності у режимі холостого ходу: ;

Звідси: ; (А);

; (Вт);

;

(Вт);

(Ом);

(Ом);

(Ом);

(Ом);

(Ом);

Поправковий коефіцієнт:

;

Параметри головної вітки заміщення:

(Ом); (Ом);

(Ом); (Ом);

До пункту 3.

Для визначення усіх величин у номінальному режимі слід за заданою частотою обертання ротора визначити синхронну частоту обертання поля статора і номінальне ковзання . Увесь подальший розрахунок ведемо з використанням Г-подібної заступної схеми, з урахуванням енергетичної діаграми двигуна для режиму навантаження і рівнянь для електромагнітного моменту двигуна.

3.1 Визначення номінального значення фазних напруги і струму статорної обмотки двигуна.

Номінальна фазна напруга: ; (В);

Фазний струм : ; (А);

3.2 Для номінального режиму роботи за параметрами заступної схеми: розрахуємо активну потужність, яка підводиться до статора, коефіцієнт потужності, сумісні втрати, ККД.

Номінальне ковзання:

; ;

Де - синхронна частота обертання магнітного поля;

; Приймемо частоту живлення (Гц);

Найближча синхронна частота обертання магнітного поля (об/хв).

Маємо число пар полюсів - два.

- номінальна частота обертання;

Повний опір головної вітки схеми заміщення:

;

(Ом);

Приведений струм ротора:

; (А);

Косинус і синус кута між векторами і :

; ;

; ;

Активна і реактивна складові струму головної вітки:

; (А);

; (А);

Активна і реактивна складові струму холостого ходу:

; (А);

; (А);

Активна і реактивна складові повного струму статора:

; (А);

; (А);

Номінальний фазний струм, що споживається двигуном із мережі:

; (А);

Коефіцієнт потужності двигуна:

; ;

Номінальна активна потужність, що споживається двигуном з мережі:

; (кВт) ;

Втрати потужності в двигуні:

- в обмотці статора:

; (кВт);

-в обмотці ротора:

; (кВт) ;

- додаткові:

; (Вт);

Сумарні втрати потужності в двигуні:

;

(кВт);

Корисна потужність на валу:

; (кВт);

Відхилення розрахункової величини корисної потужності від заданої не повинно перевищувати 5 %.

; (%) ;

Номінальний ККД:

; (%);

3.2 Номінальний і максимальний (критичний) обертальні моменти.

Номінальний електромагнітний обертальний момент двигуна:

;

(Нм)

Номінальний обертальний момент на валу машини:

; (Нм);

Момент холостого ходу:

; 905 -812 = 93 (Нм);

Максимальний електромагнітний обертальний момент двигуна:

;

(Нм);

Критичне ковзання:

;

3.4.Струми в обмотках статора і ротора, обертальний момент і коефіцієнт потужності при пуску двигуна із замкненим накоротко ротором.

Струм статора при пуску двигуна (S=1) із замкненим накоротко ротором без обліку струму, що намагнічує, у цьому режимі визначається за спрощеною заступною схемою:

;

354,1 (А);

Дійсний струм ротора при пуску двигуна з короткозамкненим ротором:

;

Знайдемо - коефіцієнт трансформації по струму системи статор-ротор. Для машин з фазним ротором: , де - коефіцієнт трансформації по ЕРС системи статор-ротор.

; - ЕРС обмотки статора.

; (В);

статорний реостат ротор двигун

, для машин з фазним ротором коефіцієнт

Обираємо .

; (В);

; ;

; (А);

Коефіцієнт потужності двигуна при пуску з короткозамкненим ротором:

;

0,131

Обертальний момент при пуску двигуна з короткозамкненим ротором:

;

(Нм);

При номінальному навантаженні двигун з короткозамкненим ротором не зможе запуститися.

3.5. Зведений і реальний опори фази пускового реостата, необхідні для одержання при пуску максимального моменту.

Приведений опір фази пускового реостата, необхідний для одержання при пуску максимального значення моменту, визначається з умови , тобто :

;

відкіля:

; (Ом);

Дійсне значення опору фази пускового реостата:

; (Ом);

3.6. Струми в обмотках статора і ротора, коефіцієнт потужності при пуску з реостатом, опір якого обрано за пунктом 3.5

Струм статора при пуску двигуна з реостатом :

;

(А);

Дійсний струм ротора при пуску двигуна з реостатом, що забезпечує максимальне значення пускового моменту:

; (А);

Коефіцієнт потужності при реостатному пуску двигуна:

;

(А);

Порівняно з пуском без реостата, збільшення коефіцієнта потужності при пуску з реостатом, виникає тому що пусковий струм знизився, втрати знизилися і відтак коефіцієнт потужності виріс.

3.7. Визначення кратності пускових моментів і струмів двигуна на природній і штучній характеристиках. Висновок про вплив пускового реостата на пускові характеристики АД.

Кратність пускового моменту при пуску двигуна: з короткозамкнутим ротором:

;

Кратність пускового моменту при реостатному пуску двигуна:

;

Відповідні значення кратності пускового струму:

;

;

Порівнявши отримані результати обчислень, можна зробити висновок, що введення опору пускового реостата в коло ротора АД збільшує пусковий момент при зменшенні пускового струму.

До пункту 4. Розрахунок і будування графіку природної механічної характеристики двигуна , і характеристичних точок.

;

(Нм)

; (об/хв);

Таблиця 1

0

0,02

0,1

0,131

0,2

0,4

0,6

0,8

1

n,об/хв

1500

1470

1350

1303

1200

900

600

300

0

,Нм

0

905

3926

4872

6612

9595

10785

11097

10982

Рисунок 3.- Природна механічна характеристика двигуна

До пункту 5. Розрахунок і будування графіку штучної механічної характеристики двигуна з пусковим реостатом, який забезпечує найбільший пусковий момент.

Штучну реостатну механічну характеристику АД при включенні у коло ротора опору по п.3.5 розраховують по рівнянню:

;

(Нм);

; (об/хв);

Таблиця 2

0

0,02

0,1

0,131

0,2

0,4

0,6

0,8

1

n,об/хв

1500

1470

1350

1303

1200

900

600

300

0

,Нм

0

71

353

460

697

1358

1985

2579

3142

Рисунок 4.-Штучна механічна реостатна характеристика

До пункту 6. Частоти обертання ротора при номінальному навантаженні на природній і штучній механічних характеристиках.

На графіку природної механічної характеристиці, частота обертання ротора при номінальному навантаженні буде складати 1470 об/хв., при моменті на валу 905 Нм. На графіку штучної механічної характеристиці, частота обертання ротора при номінальному навантаженні буде складати 1470 об/хв., при моменті на валу 71 Нм, тобто приблизно у десять разів менший момент на валу. Тому пусковий реостат відключають після того як двигун набрав оберти.

До пункту 7. Розрахунок і будування графіку залежності струму ротора від ковзання , при пуску двигуна без реостата.

;

(А);

Таблиця 3

0

0,02

0,1

0,131

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0

189

549

591

635

667

675

678

680

Рисунок 5.- залежність струму ротора від ковзання, при пуску двигуна без реостата.

До пункту 8. Розрахунок і будування графіку природної механічної характеристики двигуна , користуючись формулою Клосса. На цьому ж рисунку аналогічна залежність отримана по пункту 4.

- формула Клосса.

467(Нм);

; (об/хв);

Таблиця 4

0

0,02

0,1

0,131

0,2

0,4

0,6

0,8

1

n,об/хв

1500

1470

1350

1303

1200

900

600

300

0

,Нм

0

467

2335

1530

1402

905

637

487

394

Рисунок 6.- графік природної механічної характеристики двигуна за формулою Клосса

До пункту 9. Будування енергетичної діаграми двигуна для номінального навантаження з указівкою значень потужностей і втрат.

? потужність яка підводиться до статора АД з мережі;

(кВт) ;

? магнітні втрати на гістерезис і на вихрові струми у сталі магнітопроводу статора;

(кВт);

? електричні втрати потужності в обмотці статора:

; (кВт);

?електромагнітна потужність, яка передається обертовим магнітним полем ротору через повітряний зазор:

; (кВт);

? електричні втрати потужності в обмотці ротора;

; (кВт);

? повна механічна потужність ротора:

; (кВт);

?механічні втрати в двигуні на тертя в підшипниках, тертя щіток об кільця, тертя ротора об повітря, включаючи втрати на вентиляцію;

? додаткові втрати, які обумовлені зубцевою поверхнею статора і ротора:

; (кВт);

? корисна потужність на валу машини.

Втрати в сталі статора і механічні втрати приблизно рівні. Тоді:

;

де ? сумісні втрати потужності в двигуні,

;

(кВт);

З іншого боку:

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Електромагнітний розрахунок асинхронного двигуна. Обмотка короткозамкненого ротора. Магнітне коло двигуна. Активні та індуктивні опори обмотки. Режими холостого ходу. Початковий пусковий струм та момент. Маса двигуна та динамічний момент інерції.

    курсовая работа [644,7 K], добавлен 06.11.2012

  • Перевірка можливості виконання двигуна по заданим вихідним даним. Обробка результатів обмірювання осердя статора. Методика визначення параметрів обмотки статора. Магнітна індукція. Розрахунок і вибір проводів пазової ізоляції, потужності двигуна.

    контрольная работа [437,0 K], добавлен 21.02.2015

  • Розрахунок і вибір тиристорного перетворювача. Вибір згладжуючого реактора та трансформатора. Побудова механічних характеристик. Моделювання роботи двигуна. Застосування асинхронного двигуна з фазним ротором. Керування реверсивним асинхронним двигуном.

    курсовая работа [493,7 K], добавлен 11.04.2013

  • Отримання швидкісних і механічних характеристик двигуна в руховому та гальмівних режимах, вивчення його властивостей. Аналіз експериментальних та розрахункових даних. Дослідження рухового, гальмівного режимів двигуна. Особливості режиму проти вмикання.

    лабораторная работа [165,5 K], добавлен 28.08.2015

  • Огляд конструкцій двигунів. Розробка трифазного асинхронного двигуна з поліпшеними техніко-економічними параметрами. Визначення числа пазів, витків і перерізу проводу обмотки статора. Розрахунок розмірів зубцевої зони статора. Розрахунок вала двигуна.

    курсовая работа [165,4 K], добавлен 20.06.2012

  • Обґрунтування силової схеми тягового електропривода для заданого типу локомотива. Вибір схеми автономного інвертора напруги. Розрахунок струму статора для зон регулювання та електрорухомої сили ротора. Обчислення зони пуску та постійної потужності.

    курсовая работа [503,1 K], добавлен 10.11.2012

  • Расчет рабочих характеристик асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Определение числа пазов статора, витков в фазе обмотки сечения провода обмотки статора. Расчёт размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора. Расчёты основных потерь.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 10.01.2011

  • Побудова та принцип дії трифазного асинхронного електродвигуна з короткозамкненим ротором. Фізичні явища і процеси в елементах конструкції. Енергетична діаграма та технічні параметри пристрою. Трифазний асинхронний електродвигун з фазним ротором.

    лекция [79,0 K], добавлен 25.02.2011

  • Выбор главных размеров статора, ротора и короткозамыкающего кольца. Сопротивление обмотки короткозамкнутого ротора с закрытыми пазами. Масса двигателя и динамический момент инерции ротора. Вентиляционный расчет двигателя с радиальной вентиляцией.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 15.10.2012

  • Графоаналітичний розрахунок перехідного процесу двигуна при форсуванні збудження генератора і без нього. Розрахунок перехідних процесів при пуску двигуна з навантаженням і в холосту. Побудова навантажувальної діаграми. Перевірка двигуна за нагрівом.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 11.02.2015

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.