Тема: Расчет технических параметров асинхронных двигателей

Цель работы: научиться определять параметры асинхронного двигателя, строить механическую характеристику

Задание:

Для трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором определить следующие характеристики по данным таблицы 3:

1. Номинальный, максимальный и пусковой моменты.

2. Номинальное и критическое скольжение.

3.  Рассчитать и построить механическую характеристику асинхронного двигателя n2 = f (M) для значений скольжений s = 0; 0,5 S _ном; S _ном; 1,5 S _ном; S _кр;1,3 S _кр Расчет производить по упрощенной формуле Клосса.

Таблица 39.1- Данные для практической работы № 39.Технические данные асинхронных двигателей.

Вариант	Типоразмер двигателя	Рном, кВт	Sном, %		ηном, %	Соsφном	Mmax Mн	Мп Мном
1	2	3	4		5	6	7	8
1	4А100S2У3	4	4		86,5	0,89	2,2	2
2	4А100L2У3	5,5	4		87,5	0,91	2,2	2
3	4А112M2У3	7,5	2,6		87,5	0,88	2,2	2
4	4А132М2У3	11	3,1		88	0,9	2,2	1,6
5	4А160S2У3	15	2,3		88	0,91	2,2	1,4
6	4А160М2У3	18,5	2,3		88,5	0,92	2,2	1,4
7	4А180S2У3	22	2		88,5	0,91	2,2	1,4
8	4А180М2У3	30	1,9		90,5	0,9	2,2	1,4
9	4А200М2У3	37	1,9		90	0,89	2,2	1,4
10	4А200L2У3	45	1,8		91	0,9	2,2	1,4
11	4А225М2У3	55	2,1		91	0,92	2,2	1,2
12	4А250S2У3	75	1,4		91	0,89	2,2	1,2
13	4А112М4У3	5,5	5	85,5		0,86	2,2	2
14	4А132S4У3	7,5	3	87,5		0,86	2,2	2
15	4А132М4У3	11	2,8	87,5		0,87	2,2	2
16	4А160S4У3	15	2,7	89		0,88	2,2	1,4
17	4А160М4У3	18,5	2,7	90		0,88	2,2	1,4
18	4А180S4У3	22	2	90		0,9	2,2	1,4
19	4А180М4У3	30	2	91		0,89	2,2	1,4
20	4А200М4У3	37	1,7	91		0,9	2,2	1,4
21	4А200L4У3	45	1,8	92		0,9	2,2	1,4
22	4А225М4У3	55	2	92,5		0,9	2,2	1,2
23	4А250S4У3	75	1,4	93		0,9	2,2	1,2
24	4А250М4У3	90	1,3	93		0,91	2,2	1,2
25	4А280S4У3	110	2,3	92,5		0,9	2	1,2

Теоретические сведения

 

Номинальный момент рассчитывается:

– если Рном берется в кВт,

– если Рном берется в Вт,

Номинальная частота вращения

 

                                          n_ном = n₁ (1 – s_ном)

Максимальный (критический) момент из соотношения столбца 7 табл. 3.

Пусковой момент определяется из соотношения столбца 8, табл. 3.

Выражения для определения номинального и критического скольжений имеют вид:

 

)

где =M_max/Мном – кратность максимального момента

Для построения механической характеристики вращающий момент рассчитывается по упрощенной формуле Клосса:

 

а число оборотов

                                                            n₂ = n₁ (1 – s).

Рабочий участок механической характеристики строится по данным расчетов до критической (максимальной) точки. Оставшийся нелинейный участок получается путем соединения точки пуска и критической точки плавной кривой.

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 40

Тема: Расчет технических параметров синхронных машин.

Цель: Пробрести навыки расчета основных параметров трехфазных синхронных генераторов переменного тока.

 

Задание

Параметры трехфазного синхронного генератора: номинальное (линейное) напряжение на выходе U _1ном при частоте тока 50 Гц, обмотка статора соединена «звездой», номинальный ток статора I _1ном, КПД генератора при номинальной на­грузке η _ном, число полюсов 2р, мощность на входе генератора Р _1ном, полезная мощность на выходе генератора Р_{2 ном}, суммарные потери в режиме номинальной нагрузки Σ P _ном, полная номинальная мощность на выходе S _2ном,коэффициент мощности нагрузки, подключенной к генератору, cosφ _1ном, вращающий момент первичного двигателя при номинальной загрузке генератора М _1ном. Требуется определить параметры, значения которых в таблице 40.1 не указаны.

 

Таблица 40.1 – Параметры трехфазного синхронного генератора

Параметр	Варианты
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
S ном, кВа	330	-	270	470	-	600	780	450	700	500
U 1ном, В	6,3	3,2	0,4	-	0,7	3,2	6,3	0,4	-	3,2
η ном, %	92	-	-	91	90	93	-	-	93	92
2р	6	8	-	6	10	12	6	-	6	10
Р2 ном, кВт	-	-	206	-	-	-	667,4	369,5	-	-
Σ P ном, кВт	-	27	18	-	-	-	-	-	-	-
cosφ 1ном	0,9	-	0,85	0,9	-	0,92	-	0,9	0,92	0,85
I 1ном, А	-	72,2	-	43,1	190	-	-	-	64,2	-
Р 1ном, кВт	-	340	-	-	190	-	717,6	-	-	-
М 1ном, Нм	-	-	-	-	-	-	-	7735	-	-

 

Теоретическое обоснование

Характерным признаком синхронных машин является жесткая связь между частотой вращения ротора n ₁и частотой переменного тока в обмотке статора f ₁:

 

Другими словами, вращающееся магнитное поле статора и ротор синхронной машины вращаются синхронно, т. е. с одинаковой частотой.

По своей конструкции синхронные машины разделяются на явнополюсные и неявнополюсные. В явнополюсных синхронных машинах ротор имеет явно выраженные полюса, на которых располагают катушки обмотки возбуждения, питаемые постоянным током. Характерным признаком таких машин является различие магнитного сопротивления по продольной оси (по оси полюсов) и по поперечной оси (по оси, проходящей в межполюсном пространстве). Магнитное сопротивление потоку статора по продольной оси dd намного меньше магнитного сопротивления потоку статора по поперечной оси qq. В неявнополюсных синхронных машинах магнитные сопротивления по продольной и поперечной осям одинаковы, поскольку воздушный зазор у этих машин по периметру статора одинаков.

Конструкция статора синхронной машины в принципе не отличается от статора асинхронной машины. В обмотке статора в процессе работы машины индуцируются ЭДС и протекают токи, которые создают магнитодвижущую силу (МДС), максимальное значение которой

 

 

Эта МДС создает вращающееся магнитное поле, а в воздушном зазоре δ машины создается магнитная индукция, график распределения которой в пределах каждого полюсного деления τ зависит от конструкции ротора.

Энергетические характеристики в синхронной машине зависят от режима ее работы. Если машина работает в режиме генератора, то подводимая к генератору механическая мощность определяется вращающим моментом приводного двигателя М ₁ и частотой вращения n ₁

Р ₁ = 0,105 М ₁ n ₁

 

Часть этой мощности расходуется на покрытие механических Р _мех, магнитных Р _м и добавочных Р _д потерь. Если возбуждение генератора происходит от возбудителя, приводимого во вращение от общего приводного двигателя, то к перечисленным потерям добавляются еще и потери на возбуждение

 

 

где U _в и I _в - напряжение и ток в цепи возбуждения;

η _в - КПД возбудителя.

Оставшаяся после вычитания перечисленных потерь мощность, представляет собой электромагнитную мощность генератора Р_эм, которая передается на статор генератора электромагнитным путем. Полезная мощность на выходе генератора Р₂ меньше электромагнитной мощности на величину электрических потерь в обмотке статора

 

 

Суммарные потери синхронного генератора

 

ΣР = Р _мех + Р _м + Р _в + Р _доб + Р _э1

Полезная мощность генератора

 

где - полная мощность на выходе генератора, ВA;

cos φ ₁ - коэффициент мощности в цепи нагрузки генератора.

Если синхронная машина работает в режиме двигателя, то виды потерь остаются прежними, но электрическая мощность на входе двигателя

 

 

а мощность на выходе двигателя является механической

 

Р ₂ = 0,105 М ₂ n ₁

Коэффициент полезного действия синхронной машины

 

η = P ₂/ P ₁