Расчет асинхронного двигателя

Построения 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.

Рубрика Физика и энергетика
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 20.05.2014
Размер файла 921,2 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/

Содержание

  • Введение
    • 1. Исходные данные
    • 2. Построения развернутой и радиальной схем обмоток статора
    • 3. Построение круговой диаграммы асинхронного двигателя
    • 4. Аналитический расчет по схеме замещения
    • 5. Построение рабочих характеристик асинхронного двигателя
    • Список использованной литературы
    • Введение
    • Электрические машины широко применяют на электрических станциях, в промышленности, на транспорте, в авиации, в системах автоматического регулирования и управления, в быту.
    • Электрические машины преобразуют механическую энергию в электрическую, и наоборот. Машина, преобразующая механическую энергию в электрическую, называются генератором. Преобразование электрической энергии в механическую осуществляется двигателями.
    • В настоящее время асинхронные двигатели являются наиболее распространенными электрическими машинами. Они потребляют около 50% электроэнергии, вырабатываемой электростанциями страны. Такое широкое распространение асинхронные электродвигатели получили из-за своей конструктивной простоты, низкой стоимости, высокой эксплуатационной надежности. Они имеют относительно высокий КПД: при мощностях более 1кВт КПД составляет 0,7 - 0,95 и только в микродвигателях он снижается до 0,2-0,65.
    • Наряду с большими достоинствами асинхронные двигатели имеют и некоторые недостатки: потребление из сети реактивного тока, необходимого для создания магнитного потока, в результате чего асинхронные двигатели работают с соsц=1. Кроме того, по возможностям регулировать частоту вращения они уступают двигателям постоянного тока.

1. Исходные данные

Исходные данные (тип электродвигателя, его паспортные данные) приведены в таблице 1.

Таблица 1

Тип эл.

дв-ля

Iфн, A

r1, Ом

Опыт ХХ

Опыт КЗ

Pмех, кВт

Pдоб, кВт

P0, кВт

I0Н, А

PК, кВт

UФК, В

А2-62-2

42,56

0,2156

1,1

8,51

1,98

44

0,44

0,11

Дополнительные параметры:

Число зубцов - Z=12.

Число катушечных групп на фазу - 2.

2. Построения развернутой и радиальной схем обмоток статора

Число зубцов, приходящихся на одну фазу:

По условию фазная обмотка состоит из 2-ух катушечных групп, следовательно, число пазов на одну катушечную группу паза. Одна секция занимает 2 паза, следовательно, катушечная группа должна состоять из одной секции.

Так как две катушечные группы могут быть расположены под различными полюсами, то при расчете расстояния между активными сторонами секций, равные полюсному делению.

Тогда

зубцов.

Для того, чтобы из двух катушечных групп создать одну пару полюсов, необходимо две секции соединить последовательно и встречно.

Развернутая схема обмоток статора приведена в Приложении 1.

Рис. 1 Радиальная схема обмоток статора

3. Построение круговой диаграммы асинхронного двигателя

Произвольно вертикально вверх отложим вектор номинального фазного напряжения обмотки статора UФн в произвольном масштабе и через начало вектора проведем линию OE перпендикулярно вектору напряжения.

Строим вектор тока холостого хода I0 (вектор OH) в выбранном масштабе m1= 1A/мм под углом в сторону отставания от вектора напряжения:

Строим вектор тока короткого замыканияIk(вектор OK) под угломцk:

Соединив точки H и K через середину отрезка HK(точка C) проводим перпендикуляр СО1к линии HK до пересечения с горизонтальной линией HD, проведенной перпендикулярно векторуU1Н.

Точка О1 будет являться центром окружности токов, проведенной через точку H радиусомО1H. Все векторы, проведённые от точки O к любой точке, находящейся на этой окружности, будут соответствовать фазным токам статора. Проведем в масштабе тока вектор ON, равный заданному фазному току статора Iн так, чтобы конец этого вектора (точка N) лежал на окружности токов.

Соединив точку H с точкой N получим вектор HN, численно равный заданному приведенному значению тока роторав номинальном режиме:

Опустив перпендикуляр из точки N на ось OE получим прямоугольный треугольникONA, из которого определяется активная и реактивная составляющая номинального тока статора.

Определим с помощью круговой диаграммы токов следующие параметры: подведённую электрическую мощность Р1, полезную механическую мощность Р2, электромагнитный момент, коэффициент мощности , скольжение S и КПД з асинхронного двигателя для пяти значений тока, соответствующих 0,25; 0,5; 0,75; 1 и 1,25P2ном. Для этого отрезок NA делим на 4 равные части: АА1=А1А2=А2А3=А3N=1/4·AN и добавляем отрезок NA4=1/4·AN.Через точки А1, А2, А3 и А4 проводим линии, параллельные АК, до пересечения с окружностью токов.Получим точки В1, В2, В3, N и В4 , которые определяют векторы ОВ1 (I1), ОВ2 (I2), ОВ3 (I3), ОN (Iн) и ОВ4 (I4), соответствующие 0,25; 0,5; 0,75; 1 и 1,25P2ном.

Подведённая мощность P1=3UфIфcosц.

Так как Uф=const, то P1?Iфcosц,т. е. подведённая электрическая мощность пропорциональна активным составляющим фазных токов.В таблице 2 для различных токов нагрузки показаны отрезки, пропорциональные мощности P1. Эти отрезки измерены в «мм» и пересчитаны в «кВ», в соответствии с масштабом мощности

Кр=3Uф/m1=3·220/m1=660/m1[Вт]или Кр=0,66/1 = 0,66.

На фрагменте круговой диаграммы ток увеличен в 3 раз от самой круговой диаграммы, т.е. масштаб тока увеличенв 3 раза и равнялся

Таблица 2

I1

I2

I3

I4

мм

А

мм

А

мм

А

мм

А

мм

А

33,73

11,2

60,3

20,1

92,3

30,7

127,7

42,56

166,8

55,6

P1

отрезок

В1в1

В2в2

В3в3

В4в4

[мм]

22,1

53,1

85,3

119,3

155

[кВ]

6,63

11,7

18,76

26,2

34,1

Р2

отрезок

В1a1

В2a2

В3a3

NA

В4a4

[мм]

16,9

46,8

76,57

106,4

136,2

[кВ]

3,7

10,3

16,8

23,4

30

M

отрезок

В1m1

В2m2

В3m3

Nm

В4m4

[мм]

17,1

47,4

78,2

109,7

142

[Нм]

12

33,2

54,2

76,8

99,4

Отношение отрезков

В1в1/ OВ1

В2в2/ OВ2

В3в3/ OВ3

Nв / ON

В4в4/ OВ4

Отношение чисел

22,1/33,73

53,1/60,3

85,3/92,3

119,3/127,7

155/166,8

Величина

0,655

0,88

0,924

0,934

0,929

0,72

0,88

0,897

0,892

0,878

S%

По шкале скольжений

0,5

1,1

1,88

2,76

3,77

2985

2967

2944

2917

2887

Полезная мощность для различных токов определяется по вертикали, проведённой от концов векторов токов до линии полезной мощности, соединяющей точки H и K. В таблицу 1 внесены числовые значения полезной мощности в мм и кВт.

Электромагнитный момент M можно определить, построив линию электромагнитной мощности, которая одновременно является линией электромагнитного момента.

Для построения этой линии на горизонтальной линии HD отложим в произвольном масштабеHD1, пропорциональный реактивному сопротивлениюXКкороткого замыкания, а вертикально - в том же масштабе отрезокQ1D1, пропорциональный активному сопротивлениюr1=0,2156 фазы обмоток статора. Линия HQ, проходящая через точку Q1 является линией электромагнитной мощности (момента).

Электромагнитный момент для различных токов нагрузки определяется по вертикали, проведённой от концов векторов токов до линии электромагнитного момента.

В таблицу 1 внесены отрезки, пропорциональные электромагнитному моменту, длина этих отрезков (мм) и электромагнитный момент (Hм).

Следовательно, масштаб момента:

[no]= - частота вращения поля:

где f=50 Гц, а p=1- число пар полюсов.

Коэффициент мощностиcosц определяется отношением активной составляющей тока к величине этого тока. В таблице определены отрезки для вычисления коэффициента мощности, их числовые значения в масштабе тока и величина коэффициента мощности.

Для определения скольжения на круговой диаграмме строим шкалу скольжений. Для этого откладываем вертикально отрезок HRпроизвольной длины, например, 150 мм и через точку R проводим линию RS параллельно линии электромагнитного момента до пересечения с линией полезной мощности.Получим треугольник HRS с известной стороной HR= 150 мм и прилежащими углами б=65ои в=101о, величины которых измерим транспортиром. Угол при вершине S:. По теореме синусов определяем сторонуRS=RH·sinб/sinг=150·sin65о/sin14о=562 мм.

Отрезок RS делим на 100 равных частей и получаем шкалу скольжений в процентах.

Чтобы определить скольжение при какой-либо нагрузке, через точку H и конец соответствующего вектора тока проводим линию до пересечения со шкалой скольжения. Величину скольжения вносим в таблицу.

На круговой диаграмме можно показать токIкр, соответствующий максимальному моментуMmax. Для этого из точки O1 опустим перпендикуляр на линию электромагнитного момента и продолжить его до пересечения с окружностью токов (точка Т). Вертикальный отрезок TT1в масштабе момента определит максимальный (критический момент), а вертикаль KK1 - пусковой момент.

Круговая диаграмма асинхронного двигателя и ее фрагменты приведены в Приложениях 2, 3 и 4 соответственно.

асинхронный двигатель короткое замыкание

4. Аналитический расчет по схеме замещения

Рис .2 - Схема замещения асинхронного двигателя

Определение параметров схемы замещения

· Полное сопротивление намагничивающей ветви:

· Коэффициент мощности в режиме холостого хода:

ц0=78,7o

· Активное сопротивление намагничивающей ветви:

· Реактивное сопротивление намагничивающей ветви:

· Полное сопротивление в опыте короткого замыкания:

· Коэффициент мощности в опыте короткого замыкания:

· Активное сопротивление короткого замыкания:

· Приведённое значение активного сопротивления ротора:

· Реактивное сопротивление короткого замыкания:

Рис. 3 - Расчетная схема замещения АД

В расчетной схеме замещения реальная токовая нагрузка асинхронного двигателя представлена величиной активного сопротивления . Выполним расчет для различных скольженийS%=1,2,3,4,5 Приведём пример расчета дляS=0,03, а расчет для остальных значений скольжения сведем в таблицу 3.

· Активная составляющая тока холостого хода:

· Реактивная составляющая тока холостого хода:

При S=0,03

· Сопротивление, потери мощности в котором равны механической мощности, развиваемой двигателем:

· Общее активное сопротивление рабочего контура:

Полное сопротивление рабочего контура:

· Коэффициент мощности рабочей цепи:

· Фазный ток рабочей цепи:

· Активная и реактивная составляющая тока :

· Активная и реактивная составляющая фазного тока двигателя:

· Общий фазный ток, потребляемый двигателем:

Построим энергетическую диаграмму асинхронного двигателя.

· Потребляемая мощность:

· Коэффициент мощности:

· Частота вращения ротора:

· Мощность потерь в обмотке статора:

· Магнитные потери:

· Электромагнитная мощность:

· Мощность потерь в обмотке ротора:

· Мощность на валу двигателя:

· Момент на валу двигателя:

· КПД двигателя:

Таблица 3

Скольжение S%

1

2

3

4

5

14.831

7.415

4,95

3.708

2.966

rобщ, Ом

15.047

7.631

5,17

3.923

3.182

Zобщ, Ом

15.078

7.692

5,23

4.041

3.326

cosцобщ

0.998

0.992

0,988

0.9708

0.9567

14.562

28.372

41,5

52.853

63.287

0.934

3.595

6,35

13.061

19.25

Ia, A

16.23

30.04

43,2

54.521

64.955

Ip, A

9.279

11.94

14,7

21.406

27.595

I, A

18.695

32.325

45,6

58.573

70.574

P1, кВт

10.712

19.826

28,5

35.984

42.87

cosц

0.868

0.929

0,947

0.931

0.92

n2, об/мин

2970

2940

2910

2880

2850

Pэ1, кВт

0.226

0.676

1,35

2.219

3.221

РМ,кВт

1.053

1.053

1,053

1.053

1.053

Рэм,кВт

9.433

18.097

26,1

32.712

38.596

Рэ2, кВт

0.094

0.362

0,783

1.308

1.93

Р2, кВт

8.788

17.185

24,8

30.853

36.116

М, Н·м

28.256

55.818

81,4

102.301

121.011

з

0.82

0.867

0,87

0.857

0.842

· Критическое скольжение:

5. Построение рабочих характеристик асинхронного двигателя

Рабочими характеристиками называют графические зависимости скольжения s, момента на валу М , тока статора I , коэффициента полезного действия з и cosцот полезной мощности Р2 при U1 = const и f1 = const. Их определяют экспериментально, путем расчета по схеме замещения или круговой диаграмме.

По расчетным данным и данным, полученным с круговой диаграммы, построим рабочие характеристики данного асинхронного двигателя. Сходство этих графиков свидетельствует о том, что диаграмма выполнена с достаточной точностью.

Список использованной литературы

· Авдейко В.П. - Электротехника, электрические машины и аппараты: учеб.-метод. Комплекс. - Новополоцк: ПГУ, 2009 г.

· Лихачев В. Л. - Справочник обмотчика асинхронных электродвигателей. - Солон-Пресс, 2005 г.

· Кацман М. М. - Расчет и конструирование электрических машин: Учебное пособие для техникумов. - Москва, Издательство Энергоатомиздат, 1984 г.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Расчёт 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 05.12.2012

  • Выбор 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 27.09.2014

  • 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 14.12.2013

  • Определение 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 14.04.2015

  • Расчет 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 08.01.2014

  • Расчет статора, ротора, магнитной цепи и потерь асинхронного двигателя. Определение параметров рабочего режима и пусковых характеристик. Тепловой, вентиляционный и механический расчет асинхронного двигателя. Испытание вала на жесткость и на прочность.

    курсовая работа [4,8 M], добавлен 10.10.2012

  • Главные параметры асинхронного двигателя с фазным ротором, технические характеристики. Расчет коэффициента трансформации ЭДС, тока и напряжения. Экспериментальное определение параметров схемы замещения. Опыт короткого замыкания и работы на холостом ходу.

    лабораторная работа [109,0 K], добавлен 18.06.2015

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.