Исследования рабочих и механических характеристик 3-х фазного асинхронного двигателя
Расчёт параметров электрической схемы замещения для трехфазного энергосберегающего асинхронного двигателя, моделирование его работы в программе Multisim. Построение графиков, отображающих зависимость различных механических характеристик двигателя.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 19.09.2013 |
| Размер файла | 1,1 M |
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/
4
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»
Кафедра электротехники и электротехнических систем
Расчетно-графическая работа
по дисциплине «Электроника и электротехника»
на тему: Исследования рабочих и механических характеристик 3х фазного асинхронного двигателя
Выполнил: студент группы АВ-08-1
Струков Иван Сергеевич
Проверил: кандидат технических наук
Мугалимов Риф Гарифович
г. Магнитогорск 2010 г.
1.
1. Условие задачи
Цель работы:
Экспериментально получить и построить рабочие и механические характеристики асинхронного двигателя проанализировать полученные зависимости сделать выводы по лабораторной работе.
Программа:
1. Изучить электрическую схему замещения 3х фазного асинхронного двигателя.
2. Расчётным путём вычислить параметры электрической схемы замещения по номинальным данным исходного асинхронного двигателя (см. табл. 1.1).
3. В программе Multisim составить электрическую схему замещения асинхронного двигателя для его одной фазы.
4. Произвести моделирования электрической схемы в программе Multisim и получить рабочие и механические характеристики асинхронного двигателя.
Таб. 1.1-Номинальные данные 3хфазного асинхронного двигателя (Тип 4А 225-M4
|
P2H, кВт |
Н |
cosН |
xm |
R1 |
x1 |
R'2 |
x'2 |
f,Гц |
P |
U1H,В |
KR1 |
KX1 |
KZm |
|
|
55 |
0,925 |
0,9 |
4,2 |
0,027 |
0,086 |
0,015 |
0,14 |
50 |
1 |
220 |
1,3 |
0,7 |
1,8 |
2. Расчёт параметров моделирования для трехфазного асинхронного двигателя
Произведём по данным из табл. 1.1 расчёт параметров электрической схемы замещения 3х фазного асинхронного двигателя (рис 2.1).
Рисунок 2.1- Схема замещения3х фазного асинхронного двигателя
Определим номинальный ток 3х фазного асинхронного двигателя.
Определим общее сопротивление.
Определим активное и индуктивное сопротивление ветви намагничивания:
Определим активное и индуктивное сопротивление обмотки статора:
Определим активное и индуктивное сопротивление ротора:
Синхронная скорость вращения двигателя:
Угловая частота вращения магнитного поля статора:
Сопротивление нагрузки:
Вращающий момент двигателя:
Угловая частота вращения магнитного поля ротора:
КПД двигателя:
Скорость вращения ротора:
Результаты вычислений по формулам занесены в таблицу - 2.1 в соответствующие колонки.
3. Моделирование работы 3х фазного асинхронного двигателя в программе Multisim
Произведём моделирования работы 3х фазного асинхронного двигателя в программе Multisim по заранее определённым активным и индуктивным сопротивлениям обмотки статора и ротора. В результате моделирования получим (рис. 3.1) таблицу значений (таблица 2.1).
4
Рисунок 3.1-Схема моделирования
Таблица 2.1- Параметры схемы замещения одной фазы асинхронного двигателя и результаты моделирования
|
Измерено |
Вычислено |
|||||||||||
|
I1, А |
, А |
IM, A |
UM, В |
P1, Вт |
P2, Вт |
RH, Ом |
M, Нм |
щ2, с-1 |
з, о.е. |
cosц |
n2, об/мин |
|
|
45,37 |
35,40 |
26,04 |
213,34 |
23136,00 |
22530,00 |
5,99 |
0,71 |
72,11 |
312,43 |
0,92 |
0,77 |
|
|
76,57 |
69,22 |
25,72 |
210,62 |
44661,00 |
43125,00 |
3,00 |
0,85 |
138,73 |
310,86 |
0,97 |
0,88 |
|
|
107,17 |
101,22 |
24,26 |
207,45 |
64440,00 |
61482,00 |
2,00 |
0,87 |
198,78 |
309,29 |
0,95 |
0,91 |
|
|
138,11 |
131,10 |
24,91 |
203,90 |
82122,00 |
77358,00 |
1,50 |
0,85 |
251,39 |
307,72 |
0,94 |
0,90 |
|
|
166,35 |
158,72 |
23,34 |
200,21 |
97563,00 |
90711,00 |
1,20 |
0,83 |
296,30 |
306,15 |
0,93 |
0,89 |
|
|
190,63 |
184,04 |
24,00 |
196,43 |
110799,00 |
101652,00 |
1,00 |
0,81 |
333,74 |
304,58 |
0,92 |
0,88 |
|
|
214,46 |
206,63 |
23,50 |
192,77 |
121596,00 |
110178,00 |
0,86 |
0,78 |
363,61 |
303,01 |
0,91 |
0,86 |
|
|
235,63 |
228,14 |
23,09 |
189,05 |
131130,00 |
117078,00 |
0,75 |
0,75 |
388,40 |
301,44 |
0,89 |
0,84 |
|
|
256,48 |
248,65 |
22,63 |
181,15 |
139209,00 |
122442,00 |
0,66 |
0,72 |
408,32 |
299,87 |
0,88 |
0,82 |
|
|
273,54 |
264,16 |
21,37 |
182,09 |
144300,00 |
125586,00 |
0,60 |
0,70 |
421,01 |
298,30 |
0,87 |
0,80 |
|
|
290,96 |
281,19 |
20,89 |
178,55 |
149295,00 |
128067,00 |
0,54 |
0,67 |
431,59 |
296,73 |
0,86 |
0,78 |
|
|
304,27 |
293,38 |
21,50 |
175,84 |
152226,00 |
129072,00 |
0,50 |
0,64 |
437,30 |
295,16 |
0,85 |
0,76 |
|
|
317,93 |
306,37 |
21,24 |
172,90 |
151665,00 |
129519,00 |
0,46 |
0,62 |
441,16 |
293,59 |
0,85 |
0,72 |
|
|
327,68 |
316,72 |
20,68 |
170,56 |
156036,00 |
129435,00 |
0,43 |
0,60 |
443,24 |
292,02 |
0,83 |
0,72 |
|
|
338,64 |
327,51 |
20,46 |
168,02 |
157191,00 |
128619,00 |
0,40 |
0,58 |
442,83 |
290,45 |
0,82 |
0,70 |
|
|
352,86 |
338,24 |
20,19 |
165,21 |
157809,00 |
127089,00 |
0,37 |
0,55 |
439,94 |
288,88 |
0,81 |
0,68 |
|
|
363,26 |
345,75 |
19,95 |
163,29 |
157752,00 |
125667,00 |
0,35 |
0,52 |
437,39 |
287,31 |
0,80 |
0,66 |
|
|
365,93 |
354,07 |
18,87 |
161,43 |
157392,00 |
124083,00 |
0,33 |
0,51 |
434,25 |
285,74 |
0,79 |
0,65 |
|
|
382,42 |
367,76 |
19,44 |
159,20 |
156591,00 |
121557,00 |
0,31 |
0,48 |
427,76 |
284,17 |
0,78 |
0,62 |
|
|
377,74 |
365,54 |
19,35 |
158,28 |
156102,00 |
120357,00 |
0,30 |
0,48 |
425,89 |
282,60 |
0,77 |
0,63 |
|
|
397,73 |
282,41 |
19,03 |
156,02 |
154572,00 |
117114,00 |
0,28 |
0,45 |
416,73 |
281,03 |
0,76 |
0,59 |
|
|
402,95 |
38,70 |
18,89 |
154,89 |
153897,00 |
115377,00 |
0,27 |
0,43 |
412,86 |
279,46 |
0,75 |
0,58 |
|
|
408,29 |
393,45 |
18,74 |
153,79 |
152916,00 |
113427,00 |
0,26 |
0,42 |
408,17 |
277,89 |
0,74 |
0,57 |
|
|
407,97 |
393,65 |
18,60 |
152,96 |
151602,00 |
111435,00 |
0,25 |
0,41 |
403,28 |
276,32 |
0,74 |
0,56 |
|
|
404,10 |
390,43 |
18,43 |
151,83 |
150168,00 |
109791,00 |
0,24 |
0,41 |
399,60 |
274,75 |
0,73 |
0,56 |
|
|
413,30 |
398,57 |
18,52 |
150,71 |
148830,00 |
107451,00 |
0,23 |
0,39 |
393,33 |
273,18 |
0,72 |
0,55 |
|
|
430,18 |
415,18 |
18,16 |
149,31 |
147330,00 |
104178,00 |
0,22 |
0,37 |
383,56 |
271,61 |
0,71 |
0,52 |
|
|
436,76 |
421,72 |
18,00 |
150,99 |
145506,00 |
101445,00 |
0,21 |
0,35 |
375,67 |
270,04 |
0,70 |
0,50 |
|
|
441,76 |
426,19 |
17,87 |
147,05 |
143505,00 |
98493,00 |
0,20 |
0,34 |
366,87 |
268,47 |
0,69 |
0,49 |
|
|
495,87 |
480,28 |
16,69 |
137,88 |
117906,00 |
63798,00 |
0,11 |
0,19 |
270,90 |
235,50 |
0,54 |
0,36 |
|
|
498,39 |
482,76 |
16,51 |
135,79 |
106452,00 |
48483,00 |
0,08 |
0,15 |
237,55 |
204,10 |
0,46 |
0,32 |
|
|
528,00 |
512,94 |
16,38 |
134,29 |
93963,00 |
31566,00 |
0,05 |
0,09 |
182,78 |
172,70 |
0,34 |
0,27 |
|
|
520,77 |
505,03 |
16,36 |
134,03 |
94791,00 |
25521,00 |
0,04 |
0,07 |
180,62 |
141,30 |
0,27 |
0,28 |
|
|
537,56 |
521,35 |
16,46 |
133,86 |
91200,00 |
19488,00 |
0,03 |
0,05 |
177,32 |
109,90 |
0,21 |
0,26 |
|
|
529,03 |
512,75 |
16,44 |
133,59 |
87324,00 |
13266,00 |
0,02 |
0,04 |
168,99 |
78,50 |
0,15 |
0,25 |
|
|
533,13 |
516,80 |
16,54 |
133,54 |
76515,00 |
6708,00 |
0,01 |
0,02 |
142,42 |
47,10 |
0,09 |
0,22 |
|
|
545,43 |
528,61 |
16,87 |
133,98 |
70479,00 |
1956,00 |
0,00 |
0,01 |
124,59 |
15,70 |
0,03 |
0,20 |
4. Расчёт параметров моделирования для трехфазного энергосберегающего асинхронного двигателя
Определим номинальный ток 3х фазного энергосберегающего асинхронного двигателя:
Определим общее сопротивление:
Определим активное и индуктивное сопротивление ветви намагничивания:
Определим активное и индуктивное сопротивление обмотки статора:
Определим активное и индуктивное сопротивление ротора:
Определим активное и индуктивное сопротивление 3-ей ветви:
Емкостное сопротивление3-ей ветви:
Ом
Емкость конденсатора в 3-ей ветви:
мкФ
Синхронная скорость вращения двигателя:
Угловая частота вращения магнитного поля статора:
Сопротивление нагрузки:
Вращающий момент двигателя:
Угловая частота вращения магнитного поля ротора:
КПД двигателя:
Скорость вращения ротора:
КПД энергетический:
Результаты вычислений по формулам занесены в таблицу - 5.1 в соответствующие колонки.
5. Моделирование работы 3х фазного асинхронного двигателя в программе Multisim
Произведём моделирования работы 3х фазного асинхронного двигателя в программе Multisim по заранее определённым активным и индуктивным сопротивлениям обмотки статора и ротора. В результате моделирования получим (рис. 5.1) таблицу значений (таблица 5.1).
Рисунок 5.1-Схема моделирования
Таблица 5.1- Параметры схемы замещения одной фазы асинхронного двигателя и результаты моделирования
|
Измерено |
Вычислено |
|||||||||||
|
I1, А |
, А |
IM, A |
UM, В |
P1, Вт |
P2, Вт |
RH, Ом |
M, Нм |
щ2, с-1 |
з, о.е. |
cosц |
n2, об/мин |
|
|
32,95 |
32,73 |
9,59 |
217,18 |
21567,00 |
21219,00 |
6,60 |
0,88 |
67,92 |
312,43 |
0,91 |
0,91 |
|
|
64,37 |
64,19 |
5,88 |
214,45 |
42060,00 |
40785,00 |
3,30 |
0,96 |
131,20 |
310,86 |
0,97 |
0,99 |
|
|
94,46 |
94,10 |
5,80 |
211,48 |
61143,00 |
58470,00 |
2,20 |
0,94 |
189,05 |
309,29 |
0,96 |
0,98 |
|
|
122,27 |
122,41 |
5,72 |
208,20 |
78684,00 |
74175,00 |
1,65 |
0,92 |
241,05 |
307,72 |
0,94 |
0,98 |
|
|
148,43 |
148,93 |
5,63 |
204,91 |
94590,00 |
87909,00 |
1,32 |
0,90 |
287,14 |
306,15 |
0,93 |
0,97 |
|
|
173,41 |
172,03 |
5,54 |
201,95 |
108666,00 |
99654,00 |
1,10 |
0,87 |
327,18 |
304,58 |
0,92 |
0,95 |
|
|
195,98 |
197,21 |
5,46 |
198,95 |
121371,00 |
109692,00 |
0,94 |
0,85 |
362,01 |
303,01 |
0,90 |
0,94 |
|
|
215,60 |
219,01 |
5,38 |
195,77 |
132783,00 |
117996,00 |
0,82 |
0,83 |
391,44 |
301,44 |
0,89 |
0,93 |
|
|
239,30 |
238,53 |
5,30 |
193,17 |
141702,00 |
124602,00 |
0,73 |
0,79 |
415,52 |
299,87 |
0,88 |
0,90 |
|
|
254,65 |
255,91 |
5,22 |
190,51 |
149526,00 |
129594,00 |
0,66 |
0,77 |
434,44 |
298,30 |
0,87 |
0,89 |
|
|
271,19 |
272,53 |
5,15 |
187,87 |
156093,00 |
133758,00 |
0,60 |
0,75 |
450,77 |
296,73 |
0,86 |
0,87 |
|
|
286,62 |
285,40 |
5,08 |
185,58 |
161589,00 |
136890,00 |
0,55 |
0,72 |
463,78 |
295,16 |
0,85 |
0,85 |
|
|
297,36 |
301208,00 |
5,03 |
183,49 |
166077,00 |
138960,00 |
0,51 |
0,71 |
473,31 |
293,59 |
0,84 |
0,85 |
|
|
316,62 |
315,62 |
4,95 |
180,82 |
170529,00 |
140466,00 |
0,47 |
0,67 |
481,01 |
292,02 |
0,82 |
0,82 |
|
|
326,09 |
326,97 |
4,91 |
179,22 |
173448,00 |
141180,00 |
0,44 |
0,66 |
486,07 |
290,45 |
0,81 |
0,81 |
|
|
338,93 |
338,27 |
4,84 |
177,30 |
176007,00 |
141342,00 |
0,41 |
0,63 |
489,28 |
288,88 |
0,80 |
0,79 |
|
|
345,94 |
347,28 |
4,81 |
176,31 |
177636,00 |
141159,00 |
0,39 |
0,62 |
491,31 |
287,31 |
0,79 |
0,78 |
|
|
361,15 |
360,41 |
4,74 |
173,23 |
179514,00 |
140406,00 |
0,36 |
0,59 |
491,38 |
285,74 |
0,78 |
0,75 |
|
|
376,63 |
369,68 |
4,70 |
172,02 |
180651,00 |
139143,00 |
0,34 |
0,56 |
489,65 |
284,17 |
0,77 |
0,73 |
|
|
363,02 |
370,16 |
4,68 |
169,46 |
178515,00 |
134460,00 |
0,33 |
0,56 |
475,80 |
282,60 |
0,75 |
0,75 |
|
|
385,93 |
384,70 |
4,63 |
169,56 |
181320,00 |
136689,00 |
0,31 |
0,54 |
486,39 |
281,03 |
0,75 |
0,71 |
|
|
392,45 |
389,95 |
4,60 |
169,40 |
181230,00 |
135681,00 |
0,30 |
0,52 |
485,51 |
279,46 |
0,75 |
0,70 |
|
|
402,44 |
400,49 |
4,56 |
167,05 |
181011,00 |
133089,00 |
0,28 |
0,50 |
478,93 |
277,89 |
0,74 |
0,68 |
|
|
406,27 |
406,17 |
4,53 |
166,17 |
180561,00 |
131622,00 |
0,27 |
0,49 |
476,34 |
276,32 |
0,73 |
0,67 |
|
|
414,27 |
412,42 |
4,51 |
165,22 |
180072,00 |
129915,00 |
0,26 |
0,48 |
472,85 |
274,75 |
0,72 |
0,66 |
|
|
418,59 |
416,31 |
4,48 |
164,01 |
179703,00 |
128112,00 |
0,25 |
0,46 |
468,97 |
273,18 |
0,71 |
0,65 |
|
|
423,82 |
422793,00 |
4,46 |
163,34 |
178743,00 |
125889,00 |
0,24 |
0,45 |
463,49 |
271,61 |
0,70 |
0,64 |
|
|
430,42 |
428,99 |
4,43 |
162,56 |
177855,00 |
123675,00 |
0,23 |
0,44 |
457,99 |
270,04 |
0,70 |
0,63 |
|
|
436,23 |
434,40 |
4,41 |
161,58 |
176898,00 |
121068,00 |
0,22 |
0,42 |
450,96 |
268,47 |
0,68 |
0,61 |
|
|
440,50 |
433,21 |
4,42 |
161,85 |
177108,00 |
121896,00 |
0,22 |
0,42 |
456,71 |
266,90 |
0,69 |
0,61 |
|
|
479,96 |
478,13 |
4,13 |
152,82 |
153879,00 |
82929,00 |
0,12 |
0,26 |
352,14 |
235,50 |
0,54 |
0,49 |
|
|
530,53 |
528,95 |
4,14 |
150,08 |
139395,00 |
59265,00 |
0,08 |
0,17 |
290,37 |
204,10 |
0,43 |
0,40 |
|
|
544,45 |
542,85 |
4,14 |
149,03 |
130464,00 |
45987,00 |
0,06 |
0,13 |
266,28 |
172,70 |
0,35 |
0,36 |
|
|
573,56 |
571,62 |
4,21 |
148,24 |
121440,00 |
31683,00 |
0,04 |
0,08 |
224,23 |
141,30 |
0,26 |
0,32 |
|
|
563,22 |
561,63 |
4,18 |
150,04 |
116622,00 |
24156,00 |
0,03 |
0,06 |
219,80 |
109,90 |
0,21 |
0,31 |
|
|
570,10 |
568,61 |
4,20 |
147,82 |
111759,00 |
16386,00 |
0,02 |
0,04 |
208,74 |
78,50 |
0,15 |
0,30 |
|
|
576,66 |
574,98 |
4,24 |
150,61 |
101220,00 |
8364,00 |
0,01 |
0,02 |
177,58 |
47,10 |
0,08 |
0,27 |
|
|
581,06 |
579,47 |
4,26 |
151,45 |
104262,00 |
2109,00 |
0,00 |
0,01 |
155,55 |
15,70 |
0,02 |
0,27 |
6. Графики
асинхронный двигатель моделирование замещение
Ниже приведены графики, отображающие зависимость, различных механических характеристик смоделированных нами 2-ух 3-х фазных асинхронных двигателей.
Рисунок 6.1 - Механическая характеристика асинхронного двигателя n2i = f(Mi)
Рисунок 6.2 - Рабочая характеристика асинхронного двигателя, I1i = f(P2i)
Рисунок 6.3 - Рабочая характеристика асинхронного двигателя, n2i = f(P2i)
Рисунок 6.4 - Рабочая характеристика асинхронного двигателя, зi = f(P2i)
Рисунок 6.5 - Рабочая характеристика асинхронного двигателя, cosцi = f(P2i)
Рисунок 6.6 - Рабочая характеристика асинхронного двигателя, Mi = f(P2i)
Рисунок 6.7 - Рабочая характеристика асинхронного двигателя, зЭН = f(P2i)
Вывод
В данной расчетно-графической работе была изучена схема замещения одной фазы асинхронного двигателя, и рассчитаны её основные параметры. По полученным результатам были построены механическая и рабочие характеристики. Из механической характеристики видно, что скорость вращения ротора незначительно снижается при увеличении вращающего момента в пределах от нуля до максимального значения - критического момента (устойчивый режим работы). При перегрузке свыше этого значения двигатель входит в область неустойчивого режима и останавливается.
По рабочим характеристикам видно следующее: сила тока возрастает практически линейно с возрастанием мощности; скорость вращения незначительно снижается при увеличении мощности; КПД двигателя сначала резко возрастает до максимального значения, а потом постепенно снижается; также изначально резко возрастает, а затем медленно уменьшается; зависимость момента двигателя от мощности на валу является линейной.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Параметры обмотки асинхронного двигателя. Построение двухслойной статорной обмотки с оптимально укороченным шагом. Построение рабочих характеристик. Механические характеристики асинхронного двигателя при неноминальных параметрах электрической сети.
курсовая работа [856,8 K], добавлен 14.12.2013Расчет параметров схемы замещения асинхронного двигателя; мощности, потребляемой из сети. Построение механической и энергомеханической характеристик при номинальных напряжении и частоте. Графики переходных процессов при пуске асинхронного двигателя.
курсовая работа [997,1 K], добавлен 08.01.2014Построения развернутой и радиальной схем обмоток статора, определение вектора тока короткого замыкания. Построение круговой диаграммы асинхронного двигателя. Аналитический расчет по схеме замещения. Построение рабочих характеристик асинхронного двигателя.
контрольная работа [921,2 K], добавлен 20.05.2014Определение тока холостого хода, сопротивлений статора и ротора асинхронного двигателя. Расчет и построение механических и электромеханических характеристик электропривода, обеспечивающего законы регулирования частоты и напряжения обмотки статора.
контрольная работа [263,5 K], добавлен 14.04.2015Расчет исходных данных двигателя. Расчет и построение естественных механических характеристик асинхронного двигателя по формулам Клосса и Клосса-Чекунова. Искусственные характеристики двигателя при понижении напряжения и частоты тока питающей сети.
курсовая работа [264,0 K], добавлен 30.04.2014Выбор основных размеров асинхронного двигателя. Определение размеров зубцовой зоны статора. Расчет ротора, магнитной цепи, параметров рабочего режима, рабочих потерь. Вычисление и построение пусковых характеристик. Тепловой расчет асинхронного двигателя.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 27.09.2014Расчёт параметров г-образной схемы замещения и круговой диаграммы. Определение КПД, скольжения, перегрузочной способности, мощности и моментов двигателя, сопротивления намагничивающего контура. Построение звезды пазовых ЭДС обмотки асинхронного двигателя.
контрольная работа [318,0 K], добавлен 05.12.2012Определение номинальных токов и фазного напряжения в обмотках трехфазного трансформатора. Построение графиков зависимости КПД и напряжения от коэффициента загрузки. Электромагнитная схема асинхронного двигателя, вычисление его рабочих характеристик.
контрольная работа [393,8 K], добавлен 13.05.2013Обоснованный выбор типов и вариантов асинхронного двигателя. Пусковой момент механизма, определение установившейся скорости. Расчёт номинальных параметров и рабочего режима асинхронного двигателя. Параметры асинхронного двигателя пяти исполнений.
реферат [165,2 K], добавлен 20.01.2011Расчет параметров схемы замещения трехфазного асинхронного двигателя. Анализ его поведения при различных режимах работы. Построение электромеханической характеристики тока обмотки ротора и статора. Имитационное моделирование АД в программной среде MatLab.
курсовая работа [4,0 M], добавлен 12.06.2015
