Расчет параметров асинхронных электродвигателей

Расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Главная > Реферат >Промышленность, производство

Федеральное агентство по образованию

Российский государственный профессионально-педагогический университет

Кафедра автоматизированных систем электроснабжения

Расчет асинхронного двигателя серии 4А180S4У3

1. Выбор главных размеров 5

2. Определение Z1, W1 и сечение провода обмотки статора 6

3. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора 8

4. Расчет ротора 10

5. Расчет намагничивающего тока 14

6. Параметры рабочего режима 16

7. Расчет потерь 20

8. Расчет рабочих характеристик 22

9. Расчет пусковых характеристик 28

10. Тепловой расчет 35

11. Расчет вентиляции 37

Список литературы 38

Курсовой проект по электрическим машинам

Тип машины – асинхронный двигатель 4А180S4У3

Номинальная мощность, 22 кВт

Номинальное фазное напряжение, 220 В

Число полюсов, 2р = 4

Степень защиты, IP44

Класс нагревостойкости изоляции, F

Кратность начального пускового момента, 1,4

Кратность начального пускового тока, 6,5

Коэффициент полезного действия, η = 0,9

Коэффициент мощности, cosφ = 0,9

Исполнение по форме монтажа, М 1001

Воздушный зазор, δ = 0,5 мм

Частота сети f1, 50 Гц

Асинхронный двигатель является преобразователем электриче­ской энер­гии в механическую и составляет основу большинства ме­ханизмов использую­щихся во всех отраслях народного хозяйства.

В настоящее время асинхронные двигатели потребляют более 40% выра­ба­тываемой электрической энергии, на их изготовление расходуется большое коли­чество дефицитных материалов: обмоточ­ные меди, изоляции, электриче­ской стали и других затрат.

На ремонт и обслуживание асинхронных двигателей в эксплуата­ции сред­ства составляют более 5% затрат из обслуживания всего ус­тановленного оборудо­вания.

Поэтому создание серии высокоэкономичных и надежных асин­хронных двигателей является важнейшей народно-хозяйственной за­дачей, а правильный выбор двигателей, их эксплуатации и высокока­чественный ремонт играют пер­во­очередную роль в экономике мате­риалов и трудовых ресурсов.

В серии 4А за счет применения новых электротехнических мате­риалов и рациональной конструкции, мощность двигателей при дан­ных высотах оси вра­щения повышена на 2-3 ступени по сравнения с мощностью двигателей се­рии А2, что дает большую экономию дефи­цитных материалов.

Серия имеет широкий ряд модификации, специализированных ис­полне­ний на максимальных удовлетворительных нужд электропри­вода.

1. Выбор главных размеров

1.1 Синхронная скорость вращения поля:

1.2 Высота оси вращения:

( двигатель 4А180S4У3)

Внешний диаметр Da = 0,313 м

1.3 Внутренний диаметр статора:

1.4 Полюсное деление:

1.5 Расчетная мощность:

1.6 Электромагнитные нагрузки:

A/м

Тл

1.7 Принимаем обмоточный коэффициент для двухслойной обмотки:

1.8 Расчетная длина воздушного зазора:

1.9 Отношение значение находится в рекомендуе­мых пределах (0,65-1,3)

2. Определение , и сечение провода обмотки статора

2.1 Предельные значения :

2.2 Число пазов статора

Принимаем тогда

2.3 Зубцовое деление статора

2.4 Число эффективных проводников в пазу (предварительно при ус­ловии а=1)

2.5 Принимаем а = 2, тогда

принимаем

2.6 Окончательные значения

Число витков в фазе:

Для двухслойной обмотки:

при

Значения А и находятся в допустимых пределах

2.7 Плотность тока в обмотке статора (предварительно)

=

2.8 Сечение эффективного проводника (предварительно):

2.9 Сечение эффективного проводника (окончательно):

принимаем тогда

обмоточный провод ПЭТВ ,

2.10 Плотность тока в обмотке статора (окончательно):

3. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

Рис.1 К расчету размеров зубцовой зоны статоров с прямоугольной конфигурацией пазов

3.1 Принимаем предварительно

;

=

для оксидированных листов стали

=

3.2 Размеры паза в штампе принимаем:

3.3 Размеры паза в свету с учетом припуска на cборку:

Площадь поперечного сечения паза «в свету» для размещения провод­ников:

Площадь поперечного сечения прокладок:

(для двухслойной об­мотки)

Площадь поперечного сечения корпусной изоляции в пазу:

— односторонняя толщина изоляции в пазу

Выбор электродвигателя и расчет его рабочих параметров

Правильность подбора электродвигателя, учитывающая специфику приводного механизма, условия работы и окружающей среды, определяет длительность безаварийной работы и надежность системы «двигатель – нагрузка».

Далее приведены рекомендации по выбору электродвигателя (последовательность, в которой они представлены, не является обязательной).

На первом этапе необходимо определиться с типом электрического двигателя. Ниже даны краткое описание, преимущества и недостатки, сферы предпочтительного применения основных типов двигателей.

Типы электрических двигателей

Двигатели постоянного тока

Основным преимуществом данных двигателей, которое определяло повсеместное их использование на этапе развития электрических приводов, является легкость плавного регулирования скорости в широких пределах. Поэтому с развитием полупроводниковой промышленности и появлением относительно недорогих преобразователей частоты процент их использования постоянно уменьшается. Там, где это возможно двигатели постоянного тока заменяются приводами на основе асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

Основные недостатки двигателя постоянного тока (невысокая надежность, сложность обслуживания и эксплуатации) обусловлены наличием коллекторного узла. Кроме того, для питания двигателя необходим источник постоянного тока или тиристорный преобразователь переменного напряжения в постоянное. При всех своих недостатках двигатели постоянного тока обладают высоким пусковым моментом и большой перегрузочной способностью. Что определило их использование в металлургической промышленности, станкостроении и на электротранспорте.

Синхронные двигатели

Основным преимуществом данных двигателей является то, что они могут работать с коэффициентом мощности cosφ=1, а в режиме перевозбуждения даже отдавать реактивную мощность в сеть, что благоприятно сказывается на характеристиках сети: увеличивается ее коэффициент мощности, уменьшаются потери и падение напряжения. Кроме того, синхронные двигатели устойчивы к колебаниям сети. Максимальный момент синхронного двигателя пропорционален напряжению, при этом момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату напряжения. Следовательно, при снижении напряжения синхронный двигатель сохраняет большую перегрузочную способность, а возможность форсировки возбуждения увеличивает надежность их работы при аварийных понижениях напряжения. Больший воздушный зазор по сравнению с асинхронным двигателем и применение постоянных магнитов делает КПД синхронных двигателей выше. Их особенностью также является постоянство скорости вращения при изменении момента нагрузки на валу.

При всех достоинствах синхронного двигателя основными недостатками, ограничивающими их применение являются сложность конструкции, наличие возбудителя, высокая цена, сложность пуска. Поэтому синхронные двигатели преимущественно используются при мощностях свыше 100 кВт.

Основное применение – насосы, компрессоры, вентиляторы, двигатель-генераторные установки.

Асинхронные двигатели

По конструктивному принципу асинхронные двигатели подразделяются на двигатели с короткозамкнутым и фазным ротором. При этом большинство используемых электродвигателей являются асинхронными с короткозамкнутым ротором. Столь широкое применение обусловлено простотой их конструкции, обслуживания и эксплуатации, высокой надежностью, относительно низкой стоимостью. Недостатками таких двигателей являются большой пусковой ток, относительно малый пусковой момент, чувствительность к изменениям параметров сети, а для плавного регулирования скорости необходим преобразователь частоты. Кроме того, асинхронные двигатели потребляют реактивную мощность из сети. Предел применения асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором определяется мощностью системы электроснабжения конкретного предприятия, так как большие пусковые токи при малой мощности системы создают большие понижения напряжения.

Смотрите так же:  Таблица автомат по сечению провода

Использование асинхронных двигателей с фазным ротором помогает снизить пусковой ток и существенно увеличить пусковой момент, благодаря введению в цепь ротора пусковых реостатов. Однако, ввиду усложнения их конструкции, и как следствие, увеличения стоимости их применение ограничено. Основное применение – приводы механизмов с особо тяжелыми условиями пуска. Для уменьшения пусковых токов асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором может быть использовано устройство плавного пуска или преобразователь частоты.

В системах, где необходимо ступенчатое изменение скорости (например, лифты) используют многоскоростные асинхронные двигатели. В механизмах, требующих остановки за определенное время и фиксации вала при исчезновении напряжения питания, применяются асинхронные двигатели с электромагнитным тормозом (металлообрабатывающие станки, лебедки). Существуют также асинхронные двигатели с повышенным скольжением, которые предназначены для работы в повторно-кратковременных режимах, а также режимах с пульсирующей нагрузкой.

После того, как определен тип электродвигателя, полностью учитывающий специфику рабочего механизма и условия работы, необходимо определиться с рабочими параметрами двигателя: мощностью, номинальным и пусковым моментами, номинальными напряжением и током, режимом работы, коэффициентом мощности, классом энергоэффективности.

Мощность и моменты

В общем случае для квалифицированного подбора электродвигателя должна быть известна нагрузочная диаграмма механизма. Однако, в случае постоянной или слабо меняющейся нагрузки без регулирования скорости достаточно рассчитать требуемую мощность по теоретическим или эмпирическим формулам, зная рабочие параметры нагрузки. Ниже приведены формулы для расчета мощности двигателя P2 [кВт] некоторых механизмов.

где Q [м 3 /с] – производительность вентилятора,

Н [Па] – давление на выходе вентилятора,

ηвент, ηпер – КПД вентилятора и передаточного механизма соответственно,

где Q [м 3 /с] – производительность насоса,

g=9,8 м/с 2 – ускорение свободного падения,

H [м] – расчетная высота подъема,

ρ [кг/м 3 ] – плотность перекачиваемой жидкости,

ηнас, ηпер – КПД насоса и передаточного механизма соответственно,

где Q [м 3 /с] – производительность компрессора,

А [Дж/м 3 ] – работа изотермического и адиабатического сжатия атмосферного воздуха объемом 1 м 3 давлением 1,1·10 5 Па до требуемого давления,

ηкомпр, ηпер – КПД компрессора и передаточного механизма соответственно,

Кроме того, необходимо сопоставить пусковой момент двигателя (особенно в случае асинхронного с короткозамкнутым ротором) и рабочего механизма, так как некоторые механизмы имеют повышенное сопротивление в момент трогания. Следует иметь в виду и то обстоятельство, что при замене трехфазного асинхронного двигателя на однофазный пусковой момент последнего почти в три раза меньше и механизм, успешно функционировавший ранее, может не тронуться с места.

Развиваемый электродвигателем момент M [Нм] и полезная мощность на валу Р2 [кВт] связаны следующим соотношением

Полная мощность, потребляемая из сети:

для двигателей постоянного тока (она же активная)

для двигателей переменного тока

при этом потребляемые активная и реактивная мощности соответственно

В случае синхронного двигателя значение Q1 может получиться отрицательным, это означает, что двигатель отдает реактивную мощность в сеть.

Важно отметить следующее. Не следует выбирать двигатель с большим запасом по мощности, так как это приведет к снижению его КПД, а в случае двигателя переменного тока также к снижению коэффициента мощности.

Напряжение и ток

При выборе напряжения электродвигателя необходимо учитывать возможности системы энергоснабжения предприятия. При этом нецелесообразно при больших мощностях выбирать двигатель с низким напряжением, так как это приведет к неоправданному удорожанию не только двигателя, но и питающих проводов и коммутационной аппаратуры вследствие увеличения расхода меди.

Если при трогании момент сопротивления нагрузки невелик и для уменьшения пусковых токов асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором может быть применен способ пуска с переключением со «звезды» на «треугольник», необходимо предусмотреть вывод в клеммную коробку всех шести зажимов обмотки статора. В общем случае применение схемы соединения «звезда» является предпочтительным, так как в схеме «треугольник» имеется контур для протекания токов нулевой последовательности, которые приводят к нагреву обмотки и снижению КПД двигателя, в соединении «звезда» такой контур отсутствует.

Режим работы

Нагрузка электродвигателя в процессе работы может изменяться различным образом. ГОСТом предусмотрены восемь режимов работы.

  1. Продолжительный S1 – режим работы при постоянной нагрузке в течение времени, за которое температура двигателя достигает установившегося значения. Мощность двигателя, работающего в данном режиме, рассчитывается исходя из потребляемой механизмом мощности. Формулы расчета мощности некоторых механизмов (насос, вентилятор, компрессор) приведены выше.
  2. Кратковременный S2 – режим, при котором за время включения на постоянную нагрузку температура двигателя не успевает достичь установившегося значения, а за время отключения двигатель охлаждается до температуры окружающей среды. В случае использования двигателя S1 для работы в режиме S2 необходимо проверить его только по перегрузочной способности, так как температура не успевает достичь допустимого значения.
  3. Повторно-кратковременный S3 – режим с периодическим отключением двигателя, при котором за время включения температура не успевает достичь установившегося значения, а за время отключения – температуры окружающей среды. Расчет мощности электродвигателя обычного исполнения для работы в режиме S3 производится по методам эквивалентных величин с учетом пауз и потерь в переходных режимах. Кроме того, двигатель необходимо проверить на допустимое число включений в час. В случае большого числа включений в час рекомендуется использовать двигатели с повышенным скольжением. Данные электродвигатели обладают повышенным сопротивлением обмотки ротора, а, следовательно, меньшими пусковыми и тормозными потерями.
  4. Повторно-кратковременный с частыми пусками S4 и повторно-кратковременный с частыми пусками и электрическим торможением S5. Данные режимы рассматриваются аналогично режиму S3.
  5. Перемежающийся S6 – режим, при котором работа двигателя под нагрузкой, периодически заменяется работой на холостом ходу. Большинство двигателей, работающих в продолжительном режиме, имеют меняющийся график нагрузки.

При этом для обоснованного выбора двигателя с целью оптимального его использования рекомендуется применять методы эквивалентных величин.

Класс энергоэффективности

В настоящее время вопросам энергоэффективности уделяется огромное внимание. При этом под энергоэффективностью понимается рациональное использование энергетических ресурсов, с помощью которого достигается уменьшение потребления энергии при том же уровне мощности нагрузки. Основным показателем энергоэффективности двигателя является его коэффициент полезного действия

где Р2 – полезная мощность на валу, Р1 – потребляемая активная мощность из сети.

Стандартом IEC 60034-30 для асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором были установлены три класса энергоэффективности: IE1, IE2, IE3.

Рис. 1. Классы энергоэффективности

Так, например, использование двигателя мощностью 55 кВт повышенного класса энергоэффективности позволяет сэкономить около 8000 кВт в год от одного двигателя.

Степень защиты IP, виды климатических условий и категорий размещения

ГОСТ Р МЭК 60034-5 – 2007 устанавливает классификацию степеней защиты, обеспечиваемых оболочками машин.

Обозначение степени защиты состоит из букв латинского алфавита IP и последующих двух цифр (например, IP55).

Большинство электродвигателей, выпускаемых в настоящее время, имеют степени защиты IP54 и IP55.

Категория размещения обозначается цифрой:

1 – на открытом воздухе;

2 – под навесом при отсутствии прямого солнечного воздействия и атмосферных осадков;

3 – в закрытых помещениях без искусственного регулирования климатических условий;

4 – в закрытых помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями.

Смотрите так же:  Ремонт провода iphone 5s

Климатические условия:

У – умеренный климат;

УХЛ – умеренно холодный климат;

ХЛ – холодный климат;

Т – тропический климат.

Таким образом, при выборе электродвигателя необходимо учитывать условия окружающей среды (температура, влажность), а также необходимость защиты двигателя от воздействия инородных предметов и воды.

Например, использование электродвигателя с типом климатического исполнения и категорией размещения У3 на открытом воздухе является недопустимым.

Усилия, действующие на вал двигателя со стороны нагрузки

Наиболее нагруженными в двигателе являются подшипниковые узлы. Поэтому при выборе двигателя должны быть учтены радиальные и осевые усилия, действующие на рабочий конец вала двигателя со стороны нагрузки. Превышения допустимых значений сил приводит к ускоренному выходу из строя не только подшипников, но и всего двигателя (например, задевание ротора о статор).

Обычно допустимые значения сил для каждого подшипника приведены в каталогах. Рекомендуется в случае повышенных радиальных усилий (ременная передача) на рабочий конец вала установить роликовый подшипник, при этом предпочтительным является двигатель с чугунными подшипниковыми щитами.

Особенности конструкции двигателя при работе от преобразователя частоты

В настоящее время все большее распространение приобретает использование частотно-регулируемого привода (ЧРП), выполненного на основе асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

При использовании частотно-регулируемого привода достигается:

1. экономия электроэнергии;

2. плавность пуска и снижение пусковых токов;

3. увеличение срока службы двигателя.

В общем случае стандартный электродвигатель нельзя использовать в составе частотно-регулируемого привода, так как при уменьшении скорости вращения снижается эффективность охлаждения. При регулировании скорости вверх от номинальной резко увеличивается нагрузка от собственного вентилятора. В обоих случаях уменьшается нагрузочная способность двигателя. Кроме того, в случае использования двигателя в системах точного регулирования необходим датчик положения ротора двигателя.

При работе электродвигателя от преобразователя частоты в контуре вал – фундаментная плита могут протекать токи. При этом возникает точечная эрозия на шариках и роликах, на беговых кольцах подшипников качения, а также на баббитовой поверхности подшипников скольжения. От электролиза смазка чернеет, подшипники греются. Для разрыва контура прохождения подшипниковых токов на неприводной конец вала устанавливается изолированный подшипник. При этом по условиям безопасности установка изолированных подшипников с двух сторон двигателя не допустима.

Величина подшипниковых токов становится опасной для безаварийной работы двигателя при напряжении между противоположными концами вала более 0,5 В. Поэтому установка изолированного подшипника обычно требуется для электродвигателей с высотой оси вращения более 280 мм.

Примечание

Необходимо отметить, что в случае отклонения условий эксплуатации двигателя (например, температуры окружающей среды или высоты над уровнем моря), мощность нагрузки должна быть изменена. Кроме того, при снижении мощности нагрузки в определенные моменты времени для рационального использования двигателя может быть изменена схема соединения обмотки, а, следовательно, и фазное напряжение.

Практическая работа, расчет параметров асинхронного двигателя.

Столичный учебный центр
г. Москва

Наименование работы: Расчет основных параметров асинхронного электродвигателя

Цель работы: Научиться производить расчет основных параметров асинхронного электродвигателя

Приобретаемые умения и навыки:

Научиться пользоваться справочными данными и расчетными формулами

Научиться пользоваться вычислительной техникой

Норма времени: 2 часа

Оснащение рабочего места:

Решаемая на практическом занятии задача направлена на определение основных параметров асинхронного электродвигателя . Для ее решения необходимо знать устройство и принцип действия асинхронного двигателя и зависимости между электрическим величинами, характеризующими его работу.

Перед решением задачи изучите соответствующий теоретический материал и рассмотрите типовой пример.

При частоте напряжения питающей сети 50 Гц возможные синхронные частоты вращения магнитного поля статора: 3000, 1500, 1000, 750, 600 об/мин и т.д. Тогда при частоте вращения ротора n 2 = 950 об/мин из приведенного выше ряда выбираем ближайшую к ней частоту вращения поля n 1 = 1000 об/мин. Тогда можно определить скольжение ротора, даже не зная числа пар полюсов двигателя:

Из формулы для скольжения можно определить частоту вращения ротора

В настоящее время промышленность выпускает асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором серии 4А мощностью от 0,06 до 400 кВт (табл. 1). Обозначение типа электродвигателя расшифровывается так: 4 — порядковый номер серии; А — асинхронный; X — алюминиевая оболочка и чугунные щиты (отсутствие буквы X означает, что корпус полностью выполнен из чугуна); В — двигатель встроен в оборудование; Н — исполнение защищенное I Р23, для закрытых двигателей исполнения I Р44 обозначение защиты не приводится; Р — двигатель с повышенным пусковым моментом; С — сельскохозяйственного назначения; цифра после буквенного обозначения показывает высоту оси вращения в мм (100, 112 и т. д.); буквы S , M , L — после цифр — установочные размеры по длине корпуса ( S — станина самая короткая; М — промежуточная; L — самая длинная); цифра после установочного размера — число полюсов; буква У — Климатическое исполнение (для умеренного климата); последняя цифра — категория размещения: 1 — для работы па открытом воздухе, 3 — для закрытых неотапливаемых помещений.

Например . Необходимо расшифровать условное обозначение двигателя 4А250 S 4УЗ.

Это двигатель четвертой серии, асинхронный, корпус полностью чугунный (нет буквы X ), высота оси вращения 250 мм, размеры корпуса по длине S (самый короткий), четырех полюсный, для умеренного климата, третья категория размещения.

Пример . Трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором типа 4АР160Б6УЗ имеет номинальные данные: мощность Р ном = 11 кВт; напряжение U ном = 380 В; частота вращения ротора п 2 = 975 об/мин; к.п.д. η ном = 0,855; коэффициент мощности cosφ ном = 0,83; кратность пускового тока I п / I ном = 7; кратность пускового момента М пном = 2,0; способность к перегрузке M max / M ном = 2,2. Частота тока в сети f 1 = 50 Гц.

Определить: 1) потребляемую мощность; 2) номинальный, пусковой и максимальный вращающие моменты; 3) номинальный и пусковой токи; 4) номинальное скольжение; 5) частоту тока в роторе. Расшифровать его условное обозначение. Оценить возможность пуска двигателя при номинальной нагрузке, если напряжение в сети при пуске снизилось на 20%?

Мощность, потребляемая из сети

Номинальный момент, развиваемый двигателем:

Расчет параметров асинхронного двигателя Текст научной статьи по специальности «Энергетика»

Аннотация научной статьи по энергетике, автор научной работы — Эпштейн Исаак Израилевич

В статье приведено техническое обоснование формул, по которым рассчитываются параметры асинхронных двигателей по их табличным данным.

Похожие темы научных работ по энергетике , автор научной работы — Эпштейн Исаак Израилевич,

A CALCULATION OVER OF PARAMETERS OF ASYNCHRONOUS ENGINE

In the article is brought technical ground of formulas on that the parameters of asynchronous engines settle accounts from their tabular data.

Текст научной работы на тему «Расчет параметров асинхронного двигателя»

НТП И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА

Эпштейн Исаак Израилевич , д-р техн. наук, проф. Корпорация «ХЭЗ-Элетекс-С»

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

В статье приведено техническое обоснование формул, по которым рассчитываются параметры асинхронных двигателей по их табличным данным.

Ключевые слова: двигатель, асинхронный, параметры.

Эпштейн Исаак Израілевич , д-р техн. наук, проф.

РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ АСІНХРОННОГО ДВИГУНА

У статті приведено обґрунтування формул, по яких розраховуються параметри асинхронних двигунів за їх табличними даними.

Смотрите так же:  Провода переходники для магнитолы

Ключові слова: двигун, асинхронний, параметри.

Epstein Isaak Izrailevich, Dr Eng. Sc., Prof.

A CALCULATION OVER OF PARAMETERS OF ASYNCHRONOUS ENGINE

In the article is brought technical ground of formulas on that the parameters of asynchronous engines settle accounts from their tabular data.

Keywords: engine asynchronous, parameters.

Для целей проектирования современного электропривода на базе асинхронных двигателей, в частности, расчета установившихся режимов для различных применений, необходимо знание внутренних параметров двигателя в отсутствие расчетного формуляра.

В наличии имеется только табличка с номинальными данными. Ставится задача по номинальным данным определить параметры двигателя, необходимые для расчетов и проектирования, и получить простые, но обоснованные формулы для расчета режима работы двигателя.

Расчетные соотношения. Круговая диаграмма

Для короткозамкнутого асинхронного двигателя общеизвестна Т-образная схема замещения, показанная на рис. 1

Рис. 1. Т-образная схема замещения

Здесь Ui — напряжение статора;

Хі, Х2 — полные индуктивные сопротивления статора и ротора; r1, r2 — сопротивления обмоток статора и ротора;

Хо — индуктивное сопротивление взаимоиндукции статора и ротора;

S — скольжение двигателя.

Параметры и переменные ротора приведены к обмотке статора.

Вместо тока I2 удобно использовать переменную -12, которая является составляющей тока статора, компенсирующей роторный ток.

№8 (126) 2014 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ

НТП И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА

Сверткой внутреннего контура на рис. 1, получаем следующую схему замещения двигателя, в которой фигурирует только ток I1, а также новые параметры, вытекающие из параметров перечисленных выше.

Рис. 2. Модифицированная схема замещения двигателя

Для упрощения математических выражений при сохранении практически такого же качества описания полагаем, что r1 = 0 .

Параметры и переменные в электрических машинах, как правило, выражаются в относительных единицах.

Базовые величины: U х = ,

С учетом изложенного ток I1 равен:

X 0 p2 — j( X1 + X1 ^22)

При в 2 = 0 (идеальный холостой ход) и р2 = ю (режим идеального короткого замыкания) справедливы следующие соотношения:

Перепишем выражение для I1 (2), прибавляя и вычитая — j X1 + Xf1

X0 P2 — j(X1 + X1P2) + .X1 + X1

X Г + X1 P2 2P2 X1X /

X12 + X1 P22 X12 + X1 P22

Первое слагаемое в квадратных скобках равно sin292, второе слагаемое равно cos2 ф2.

№8 (126) 2014 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ

НТП И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА

где 2^2 = arctg—2—2—1 .

Я>2 = arCtgP2^T = arctg-L

т I кз +1 хх . I кз Іххг. „ . гь 1

Геометрическим представлением функции sin2^2 + J cos2^2 является окружность. Получили простое обоснование круговой диаграммы асинхронного двигателя (рис.3).

Из круговой диаграммы следует, что полный ток статора I,:

Рис. 3. Круговая диаграмма асинхронного двигателя

№8 (126) 2014 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ

НТП И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА

Практические формулы для определения параметров асинхронного короткозамкнутого двигателя

Из рис. 2 очевидны следующие соотношения:

Sin фн = Xі + Xn 2

X і = X і’+ X. ‘ = 1 — X sin ф

В справочных материалах на двигатели, как правило, указывается максимальное значение момента в базе номинального момента. Обратимся к рис. 3. Для номинального режима справедливы следующие соотношения:

1 — 2c0s Фн mmax • X1

Равенство соотношений (8) и (10) дает следующее уравнение для расчетов Х1

X1 (mmax • Sin 2Фн + 1) — 2X1 (sin Фн + mmax • C0S Фн ) + 1 = 0

В таблице 1 приведены значения Х1′ для типовых значений cosфн и mmax.

Значение параметра Х1′ для ряда значений mmax ______________и ^ cqs9h двигателя _________

^cqs9h 0,75 0,8 0,85 0,9

2,0 0,29 0,279 0,27 0,26

2,3 0,254 0,244 0,236 0,23

2,5 0,235 0,225 0,217 0,21

Более точно Х1′ при отсутствии значения mmax определяется следующим образом. Проводится опыт холостого хода двигателя. Замеряется ток I10 и cqs90.

№8 (126) 2014 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ

НТП И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА

Если отсутствует значение mmax и нет возможности провести опыт холостого хода, рекомендуется принять Хі’ = 0,23.

Как правило, в электромагнитном отношении статор и ротор асинхронного двигателя

близки к симметрии, поэтому принимаем что Х2= Х1, Х2’= Х1′, учитывая, что X1 = X1- 0

На основании (1) и (7) записываем:

X в = ^ в — = ^ в — = s

S в ‘ 1 — Х1 sin Рв = COs Рв

r2 sin рв — Х1 sin рв — Х1

Получили третью, кроме (8) и (11), сравнительно простую и практически полезную формулу. Итак, определены значения всех параметров двигателя, используемых для

расчетов процессов: Х1 = Х2, Х0, Х1′ = Х2′, r2.

Пример расчета режима работы асинхронного двигателя при минимальном объеме

Для конкретного двигателя рассчитаны параметры и известен ток статора I1 (о.е.). Необходимо определить момент на валу, cosp двигателя и скольжение (скорость).

На основании расчетных соотношений и круговой диаграммы ниже приведены формулы для расчета переменных, подлежащих определению.

Согласно (6) sin р2 = Х/ ^1Х1 ^ — 2

m = 11а = —1—— sin 2р2

1. М. П. Костенко, Л. М. Пиотровский. Электрические машины. Часть II. «Энергия», 1965.

2. Эпштейн И. И. Автоматизированный электропривод переменного тока. — М.: Энергоиздат, 1980. —

1. М. P. Kostenko, L. М. Piotrovsky. Elektricheskie mashini (Electric machines). Part of II. «Energy», 1965.

2. Epstein I.I. Avtomatizirovanniy electroprivod peremennogo toka (Automatic electric drive of alternating current). — М.: Energyizdat, 1980. — 192 p.

Поступила в редакцию 10.07 2014 г.

№8 (126) 2014 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ

Похожие статьи:

  • Схема запуска трехфазного двигателя с 220 без конденсаторов Бесконденсаторный пуск трехфазных электродвигателей от однофазной сети Как известно, для запуска трехфазного электродвигателя (ЭД) с короткозамкнутым ротором от однофазной сети наиболее часто в качестве фазосдвигающего элемента […]
  • В сеть переменного тока напряжением 220 в и частотой 50 гц В сеть переменного тока напряжением 220 в и частотой 50 гц Задачи из задачника Г.Н.Степановой № 1995 Конденсатор и электрическая лампочка включены последовательно в цепь переменного тока напряжением 440 В и частотой 50 Гц. Какую емкость […]
  • Применение провода кспв Кабель КСПВ: описание, назначение, технические характеристики изделия Кабель КСПВ – это сигнальный провод, применяемый для неподвижной внутренней прокладки при подключении сигнализационных систем, связи и сообщений в сетях. Он незаменим […]
  • 220 вольт контакт Мастерская «220 Вольт» Информация 6 914 записей Предложить новость Дарим танк к инструментам! Т-26 и 5 дней премиума в онлайн-игре War Thunder бесплатно при покупке. • Закажите товар с промостраницы • Оплатите его онлайн: картой, […]
  • Определите мощность тока в электрической лампе включенной в сеть напряжением 220 в Контрольная работа 8 класс Работа и мощность тока Столичный учебный центр г. Москва КР- 4 . Работа и мощность тока Определите мощность тока в электрической лампе, включенной в сеть напряжением 220 В, если известно, что сопротивление […]
  • Реле тока рт-40 технические характеристики Реле тока РТ-40, РТ-140 Реле тока РТ-140 применяется в схемах релейной защиты и автоматики энергетических систем в качестве органа, реагирующего на повышение тока. Условия эксплуатации реле РТ40, РТ-140 Высота над уровнем моря до […]