Загрузка...
Расчет статических механических и электромеханических характеристик асинхронного двигателя
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ российской ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ университет»
Институт — Энергетический
Направление — Электроэнергетика и электротехника
Кафедра — ЭПЭО
индивидуальное домашнее задание
РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ МЕХАНИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ характеристик АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
По дисциплине: «электрический привод»
Выполнил студент группы 5А1Д Стасов К.Э.
Томск 2015
исходные данные
Дан асинхронный двигатель типа 5а225s8k имеющий следующие технические данные:
-номинальная мощность Pном = 18,5 кВт;
-номинальное скольжение s ном = 0.03 %;
-КПД в режиме номинальной мощности зн = 0.885 о.е.;
-коэффициент мощности в режиме номинальной мощности cosцном = 0,84 о.е.;
-кратность максимального моме3
-;
-кратность пускового момента ;
-кратность пускового тока ;
-номинальная частота вращения nном = 970 об/мин;
-номинальное фазное напряжение U1ф = 220 В;
-номинальное напряжение сети U1л = 380 В;
-коэффициент загрузки двигателя:
-число пар полюсов: р = 3
Задание
.Определить параметры Т-образной схемы замещения;
.Рассчитать и построить естественные механические и электромеханические характеристики. Провести анализ полученных результатов;
.Рассчитать и построить механические и электромеханические характеристики электропривода, выполненного по системе "преобразователь частоты — асинхронный двигатель", обеспечивающего законы регулирования частоты и напряжения обмотки статора асинхронного двигателя. Провести анализ полученных данных.
статор ротор электропривод асинхронный
1. Определение параметров Т-образной схемы замещения асинхронного двигателя
рисунок 1. Т-образная схема замещения асинхронного двигателя
Найдем ток холостого хода асинхронного двигателя:
где:
— — номинальный ток статора двигателя;
— — ток статора двигателя при частичной загрузке;
-знрж= зном=0.9 — КПД частичной загрузке;
— — коэффициент мощности при частичной загрузке;
-К=0.974 — коэффициент, зависящий от мощности двигателя.
Из формулы Клосса определим соотношение для расчета критического скольжения. В первом приближении принимаем в=1:
Число фаз m:=3.
Определим коэффициент:
Тогда активное сопротивление ротора, приведенное к обмотке статора асинхронного двигателя:
Активное сопротивление статора обмотки рассчитываем по следующему выражению:
Определим параметр г, который позволяет найти индуктивное сопротивление короткого замыкания :
Найдем
Ом Найдем индуктивное сопротивление статорной обмотки, приведенное к статорной:
Найдем индуктивное сопротивление роторной обмотки, приведенное к статорной:
По найденным значениям , и определим критическое скольжение:
Для того чтобы найти ЭДС ветви намагничивания E1 найдем sinϕ Найдем ЭДС ветви намагничивания Е1, наведенную потоком воздушного зазора в обмотке статора в номинальном режиме
Тогда индуктивное сопротивление намагничивания
Приведенная методика дает удовлетворительное схождение расчетных характеристик, построенных по паспортным точкам на рабочем участке механической характеристики. 2. Расчет и построение естественных механических и электромеханических характеристик асинхронного двигателя Найдем синхронную угловую скорость:
а) Рассчитаем и построим естественную электромеханическую характеристику статор ротор электропривод асинхронный
где —
рисунок 2. Естественные электромеханические характеристики. Зависимость угловой скорости от приведенного тока ротора.
Рисунок 3. Естественные электромеханические характеристики. Зависимость угловой скорости от тока статора. Вывод: различают естественную и искусственную электромеханические характеристики АД. Под естественной электромеханической характеристикой АД понимают зависимость тока ротора функцией от скольжения при номинальной схеме включения двигателя, номинальных параметров питающей сети и отсутствие добавочных сопротивлений в цепях двигателя. Все остальные характеристики называются искусственными. В нашем случае были построены естественные электромеханические характеристики. Значение номинального тока статора и тока ротора асинхронного двигателя, определенное по его электромеханической характеристике, практически совпадают со значениями, рассчитанными по каталожным данным, что подтверждает правильность методики определения параметров схемы замещения АД. б) Рассчитаем и построим естественную механическую характеристику
рисунок 4. Естественная механическая характеристика. Вывод: как видно из расчетов, контрольные параметры, найденные в соответствии с каталожными данными двигателя, совпадают с контрольными точками, такими как: номинальный момент, максимальный момент, минимальный момент. Поэтому методику определения параметров схемы замещения по каталожным данным можно считать верной. 3.Расчет и построение механических и электромеханических характеристик электропривода, выполненного по системе «преобразователь частоты — АД», обеспечивающего законы регулирования частоты и напряжения обмотки статора асинхронного двигателя. (Вариант 1, 3, 5)
Рисунок 5. Функциональная схема скалярного частотного управления скоростью асинхронного двигателя Закон регулирования:
Характеристики рассчитываются для следующих частот обмоток статора ,, . Коэффициенты IR — компенсации: Найдем относительные значения частот питающего напряжения в соответствии с заданием:
Найдем фазное напряжение обмотки статора асинхронного двигателя в соответствии с заданием:
Найдем относительные значения угловых скоростей холостого хода, в соответствии с заданием:
Рассчитаем и построим электромеханические характеристики с IR-компенсацией, определяющие зависимость приведенного тока ротора от скольжения:
На рисунке 6 представлены электромеханические характеристики, определяющие зависимость приведенного тока ротора от скольжения. рисунок 6. Электромеханические характеристики, определяющие зависимость тока ротора от синхронной скорости Рассчитаем и построим электромеханические характеристики, определяющие зависимость тока статора от скольжения:
На рисунке 7 представлены электромеханические характеристики, определяющие зависимость приведенного тока статора от скольжения. Вывод: из построенных электромеханических характеристик видно, что регулирование скорости изменением частоты напряжения статора с законом регулирования приводит к значительному уменьшению пусковых токов, что приводит к уменьшению допустимого диапазона нагрузок для двигательного режима работы электропривода. В данном случае мощность двигателя довольно большая, следовательно, активное сопротивление обмотки статора не велико (по сравнению с двигателями меньшей мощности) и с уменьшением частоты f1 сокращение рабочего диапазона нагрузок происходит в меньшей степени.
Рисунок 7. Электромеханические характеристики, определяющие зависимость тока статора от синхронной скорости Рассчитаем и построим механические характеристики асинхронного двигателя при переменных значениях величины и частоты напряжения питания.
На рисунке 8 представлены механические характеристики, при переменных значениях величины и частоты напряжения.
рисунок 8. Механические характеристики асинхронного двигателя при переменных значениях величины и частоты напряжения питания. Вывод: при малых значениях частоты падение напряжения на сопротивлении статорной обмотки двигателя снижает величину напряжения, прикладываемого к контуру намагничивания, что приводит к снижению критического момента. Это хорошо видно на приведенных характеристиках. Регулирование скорости осуществляется в соответствии с законом .
Учебная работа. Расчет статических механических и электромеханических характеристик асинхронного двигателя