Материал: РГР 2 Правильная

РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Задание:

По заданным параметрам асинхронного двигателя:

1. определить схему включения обмотки статора;

2. рассчитать и построить механическую характеристику и характеристику «момент-скольжение» ;

3. рассчитать значение пускового тока;

4. определить, возможен ли запуск электродвигателя при аварийном пониженном напряжении сети на U, %;

5. рассчитать сечение токоподводящих проводов, приняв плотность тока 3 А/мм².

Исходные данные:

Номинальная мощность двигателя P_н = 15 кВт;

Номинальное напряжение питания двигателя U = 380/660 В;

Номинальная частота вращения n_н = 1465 об/мин;

Напряжение сети U_сети = 380 В;

КПД двигателя η = 88,5 %;

Коэффициент мощности cos φ_н = 0,88;

Кратность пускового тока α = 7,0;

Кратность пускового момента β = 1,4;

Перегрузочная способность λ = 2,3;

Отклонение напряжение ΔU = 9%.

Тип двигателя 4A1604:

4A – асинхронный двигатель 4 серии закрытый обдуваемый;

160 – высота оси вращения, мм;

4 – число полюсов.

Для заданного двигателя число полюсов по маркировке – 4, следовательно, одна пара полюсов p=2.

Частота вращения магнитного поля:

Номинальное значение скольжения:

1. Определить электрические характеристики двигателя

Для определения фазных, линейных и пусковых токов нужно учесть, что если двигатель рассчитан на работу от сети переменного тока с напряжением 380/660В, то это значит что каждая фаза обмотки статора рассчитана на напряжение 380В. Обмотку необходимо включить по схеме «треугольник», если в сети напряжение U= 380В, и по схеме «звезда», если в сети линейное напряжение U= 660В.

U_л=380В

Рисунок 1. Схемы соединения обмоток статора: «треугольник»

2. Рассчитать и построить механическую характеристику

Механическая характеристика строится по четырем основным и нескольким вспомогательным точкам. Основные точки следующие:

1.Режим холостого хода: М=0, s=0, .

2. Номинальный режим: , ,.

Определим номинальный вращающий момент

М_н = 9,55∙= 9,55∙ = 97,782 Н∙м;

3. Критическая точка: , , .

Определим максимальный вращающий момент:

M_max = λ∙M_н = 2,3 ∙ 97,782 = 224,898 Н∙м.

Критическое скольжение () - скольжение, при котором асинхронная машина развивает максимальный вращающий момент.

.

Используя основную формулу скольжения можно определить :

.

4. Момент пуска: , , .

Определим пусковой момент

M_п = β∙M_н = 1,4 ∙ 97,782 = 136,895 Н∙м.

Для расчета промежуточных точек воспользуемся упрощенной формулой, которая позволяет определить момент при любых значениях скольжения:

,

где М_max – наибольший вращающий момент двигателя;

s_кр – критическое скольжение;

s – номинальное скольжение.

Выбираются две промежуточные точки при значениях скольжения в диапазоне устойчивой работы двигателя: 0,02 (интервал между точкой холостого хода и номинальным режимом) и 0,1 (интервал между номинальным режимом и критической точкой). Скорость вращения ротора при этих скольжениях вычисляем исходя из основной формулы скольжения:

Рассчитаем значение момента скорость вращения ротора для :

.

Рассчитаем значение момента скорость вращения ротора для :

.

Результаты расчета механической характеристики сводим в таблицу

Таблица 1.

M, H*м

Рисунок 2. Механическая характеристика асинхронного двигателя.

M, H*м

s

Рисунок 3. Характеристика «момент-скольжение».

3. Рассчитать значение пускового тока

Определим мощность потребляемую двигателем из сети:

Р₁ = == 16949,153 Вт.

Значение фазного тока при схеме соединения «треугольник» равно:

Значение линейного тока при схеме соединения «треугольник» равно:

Определим пусковой ток двигателя при схеме соединения «треугольник»:

I_п = I_л∙α = 29,263∙ 7,0 = 204,841 А.

4. Определить, возможен ли запуск электродвигателя при аварийном пониженном напряжении сети на U %

Вращающий момент на валу двигателя:

где С – постоянный коэффициент, зависящий от конструктивных данных двигателя;

U – подводимое к статору напряжение.

При понижении напряжения на 9% подводимое напряжение станет:

Вращающий момент:

Соответственно пусковой момент:

Сравниваем этот момент с номинальным:

, т.е. пуск возможен.

Для понижения пусковых токов часто пуск асинхронных двигателей осуществляют при пониженном напряжение. Двигатели, работающие при соединении обмоток статора по схеме «треугольник», пускают без нагрузки путем включения обмоток статора на время пуска по схеме «звезда». Определим пусковой момент двигателя при данном виде пуска.

В момент пуска обмотки находятся под напряжением:

,

что составляет 57,89% от , пусковой момент при этом:

Полученный момент меньше номинального, именно поэтому пуск осуществляют в режиме холостого хода. После разгона двигателя обмотки переключают на схему «треугольник» и нагружают двигатель номинальным моментом.

Пусковой ток при этом уменьшится в раз по сравнению с прямым пуском по схеме «треугольник» и составит:

5. Рассчитать сечение токоподводящих проводов, приняв плотность тока Δ=3 А/мм²

Определим сечение токопроводящих проводов S, мм², по формуле:

S = == 9,75 мм²