Реферат Курсовая Конспект
Асинхронные двигатели - раздел Приборостроение, Министерство Образования И Науки Рф ...
|
Министерство образования и науки РФ
Московская Государственная Академия Приборостроения и Информатики
Кафедра «Электротехника и электроника»
Т.Г. Барсова
Асинхронные двигатели
(Основные теоретические сведения и методы решения домашних заданий)
Москва, 2005г.
Примеры решения задач
Задача №1
Трехфазный короткозамкнутый асинхронный двигатель имеет следующие номинальные данные Р2н = 11 кВт, nн = 955 мин-1, cosjн = 0,89,= 220 Нм, схема соединения обмоток статора – звезда; питающая сеть имеет напряжение Uл=380 В, частота сети f=50 Гц.
Определить:
1. номинальный момент на валу;
2. перегрузочную способность двигателя ;
3. номинальное скольжение;
4. критическое скольжение;
5. пусковой момент;
6. номинальный ток в обмотке статора;
7. число пар полюсов;
8. как изменится номинальный момент на валу, если питающее напряжение уменьшить с 380 В до 220 В?
9. построить механическую характеристику двигателя.
Решение:
1. Номинальный момент на валу:
Нм
2. Перегрузочная способность двигателя:
3. Номинальное скольжение:
т.к. nн=955 мин-1, то значение частоты вращения магнитного поля находят из шкалы синхронных частот статора как ближайшее к nн значение при условии, что n0>nн, т.е. n0=1000мин-1
или в %: Sн=4,5%.
4. Критическое скольжение:
это выражение выведено из формулы Клосса
= 0,168 = 0,012
Значение = 0,012 не соответствует соотношению > , поэтому отброшено.
т.о, = 0,168 или 16,8%.
5. Пусковой момент:
Нм,
где скольжение при пуске, = 1.
6. Номинальный ток в обмотке статора:
А
при расчете использованы соотношения
для звезды .
7. Число пар полюсов:
8. Как изменится номинальный момент на валу, если питающее напряжение уменьшить с 380 В до 220 В?
Согласно общей формуле электромагнитного момента М~, следовательно т.о. ~40 Нм.
9. Построение механической характеристики.
Механическую характеристику строим по четырем характерным (ключевым) точкам:
1. холостой ход М = 0 nxx= = 1000 мин-1
2. номинальный режим Мн=110 Нм, nн=955 мин-1
3. критический режим Мк=220Нм, nк находим из формулы т.е.
мин-1
4. пусковой режим Мп = 72,7 Нм, nн = 0
5. промежуточные точки могут быть найдены из соотношений (точки 5,6,7):
и n = n0(1-S)
Рис.10
Задача №2
Трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором имеет номинальные данные: Р2н=7,5 кВт, nн=1400 мин-1, cosjн=0,84, hн=82%, Uф=220 В; в режиме пуска cosjк=0,4, приведенное сопротивление обмотки ротора Ом, питается от сети с линейным напряжением 380 В и частотой f=50 Гц.
Указание: принять, что
Определить:
1. как следует соединить обмотки статора;
2. номинальный ток двигателя;
3. пусковой ток двигателя;
4. кратность пускового тока;
5. критическое скольжение;
6. сопротивление , которое необходимо включить в фазу ротора, чтобы пусковой момент был максимальным;
7. построить естественную и искусственную механические характеристики.
Решение:
1. Т.к. соотношение то обмотку статора следует соединить звездой (для треугольника соотношение ).
2. Номинальный ток двигателя,
3. Пусковой ток двигателя,
пользуясь схемой замещения двигателя в режиме пуска (рис.6в) можно записать соотношение на основании закона Ома:
где
т.к. Ом, то Ом.
Из треугольника сопротивлений для режима пуска следует, что полное сопротивление короткого замыкания Zк равно
Ом, отсюда Ом
пусковой ток А
4. Кратность пускового тока,
5. Критическое скольжение,
6. Сопротивление , которое необходимо включить в фазу ротора, чтобы пусковой момент был максимальным.
Максимальный пусковой момент соответствует условию Мп=Мк, следовательно Sп=Sк=1.
При включении реостата в фазу ротора (), сопротивление цепи ротора будет равно , следовательно соотношение Sк=1 можно записать следующим образом:
или , отсюда
Ом
7. Механическая характеристика (рис.11)
Рис.11
а) естественная
б) искусственная
При построение характеристик использованы следующие расчеты.
Номинальный момент:
Нм
Номинальное скольжение:
Критический момент и соответствующая частота вращения:
Нм
мин-1
Пусковой момент:
Нм
Промежуточные точки:
естественная характеристика = 0,22
при S = 0,4,Нм,мин-1
при S = 0,6 M=58,8 Нм n=600 мин-1
при S = 0,8 M=47,3 Нм n=300 мин-1
искусственная характеристика = 1
при S = 0,4 Нм мин-1
при S = 0,6 M=82 Нм n=600 мин-1
при S = 0,8 M=90,4 Нм n=300 мин-1
Задания для домашних работ.
Выбор задачи: номер задачи выбирается по предпоследней цифре, а номер варианта в каждой задаче выбирается по последней цифре шифра студенческой зачетной книжки.
Примечание: при расчете все величины подставлять в основных единицах.
Задача 1: На рисунке 12 приведена механическая характеристика трехфазного короткозамкнутого асинхронного двигателя. Известна также перегрузочная способность двигателя , индуктивное сопротивление короткого замыкания Хк. Схема соединения обмотки статора - звезда. Линейное напряжение сети Uл, частота 50 Гц.
ОПРЕДЕЛИТЬ: а) номинальную мощность двигателя;
б) номинальное скольжение;
в) число пар полюсов;
г) приведенное активное сопротивление ротора;
д) отношение пускового тока в обмотке статора к номинальному току;
е) значения моментов, соответствующих восьми значениям скольжения: Sн; Sк; 0,1; 0,2; 0,4; 0,6;0,8; 1,0
Построить характеристику М=f(s)
Номер варианта | Данные | Номер варианта | Данные | ||||||
Хк, Ом | Uл, В | l | λ | Хк, Ом | Uл, В | l | λ | ||
0,12 | 2,0 | 0,062 | 2,0 | ||||||
0,054 | 2,5 | 0,08 | 3,0 | ||||||
0,06 | 2,5 | 0,1 | 1,7 | ||||||
0,08 | 2,5 | 2,5 | 0,054 | 2,0 | |||||
0,1 | 3,0 | 0,056 | 3,0 |
M, Нм
Рис. 12
Задача 2: По номинальным данным трехфазного короткозамкнутого асинхронного двигателя Uфн, Рн, hн, cosjн, nн (частота сети f1 = 50 Гц)
ОПРЕДЕЛИТЬ:
а) номинальный ток в обмотке статора;
б) номинальный момент на валу ротора;
в) приведенное активное сопротивление ротора;
г) потери мощности на нагрев обмоток;
д) потери механические и магнитные;
е) значения моментов, соответствующих семи значениям скольжения: Sн; Sк; 0,1; 0,2; 0,4; 0,8; 1,0.
Построить механическую характеристику двигателя.
Примечание: а) потерями холостого хода можно пренебречь,
б) потери в обмотках статора принять равными потерям в обмотках ротора.
Номер варианта | Данные | ||||
PН, кВт | nН, мин-1 | cos φН | UФН, В | ηН, % | |
10,0 | 0,90 | 84,0 | |||
15,0 | 0,89 | 85,0 | |||
20,0 | 0,88 | 87,0 | |||
7,5 | 0,87 | 83,5 | |||
10,0 | 0,86 | 84,5 | |||
0,84 | 87,0 | ||||
0,85 | 88,0 | ||||
0,88 | 90,0 | ||||
17,0 | 0,84 | 84,0 | |||
13,0 | 0,90 | 86,0 |
Задача 3: Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором питается от сети с линейным напряжением 380 В. Величины, характеризующие номинальный режим двигателя: мощность на валу Рн; частота вращения ротора nн; коэффициент мощности , КПД . Обмотки фаз статора соединены звездой. Кратность критического момента относительно номинального:
ОПРЕДЕЛИТЬ:
а) номинальный ток в фазе обмотки статора;
б) число пар полюсов обмотки статора;
в) номинальное скольжение;
г) номинальный момент на валу ротора;
д) критический момент;
е) критическое скольжение, пользуясь формулой
;
ж) значения моментов, соответствующие значениям скольжения: Sн; Sк; 0,1; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0 (по формуле п.е);
з) пусковой момент при снижении напряжения в сети на 10%.
Построить механическую характеристику n(М) электродвигателя.
Номер варианта | Данные | ||||
PН, кВт | nН, мин-1 | cos φН | ηН, % | КМ | |
1,1 | 0,87 | 79,5 | 2,2 | ||
1,5 | 0,88 | 80,5 | 2,2 | ||
2,2 | 0,89 | 83,0 | 2,2 | ||
3,0 | 0,84 | 83,5 | 2,2 | ||
4,0 | 0,85 | 86,0 | 2,2 | ||
5,5 | 0,86 | 88,0 | 2,2 | ||
7,5 | 0,87 | 88,5 | 2,2 | ||
0,88 | 88,0 | 1,8 | |||
0,89 | 88,0 | 1,8 | |||
0,90 | 90,0 | 1,8 |
Задача 4: Трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором питается от сети с линейным напряженней . Величины, характеризующие номинальный режим двигателя: мощность на валу ; частота вращения ротора ; коэффициент мощности ; КПД . Номинальное фазное напряжение статора = 220В. Кратность пускового тока КI = Iп/Iн при пуске без реостата и номинальном напряжении на зажимах статора; коэф-фициент мощности в этих условиях = 0,35. Обмотки фаз ротора соединены звездой.
ОПРЕДЕЛИТЬ:
а) схему соединения фаз обмотки статора: «звезда» или «треугольник»;
б) номинальный момент на валу ротора;
в) номинальный и пусковой токи дви-гателя;
г) сопротивление короткого замыкания (на фазу);
д) активное и реактивное сопротивление обмотки статора и ротора (для ротора - приведенные значения);
е) критическое скольжение.
Вычислить по общей формуле электромагнитного момента асинхронного двигателя значения моментов для следующих значений скольжения: Sн; Sк; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0.
Построить кривую М(S).
УКАЗАНИЕ: Принять .
Номер варианта | Данные | |||||||||
Uл | PН, кВт | nН, мин-1 | ηН, % | cos φН | КI | |||||
7,5 | 82,0 | 0,84 | 7,0 | |||||||
83,5 | 0,85 | 7,0 | ||||||||
84,5 | 0,86 | 7,0 | ||||||||
84,5 | 0,80 | 6,5 | ||||||||
85,0 | 0,81 | 6,5 | ||||||||
87,0 | 0,82 | 6,5 | ||||||||
87,0 | 0,81 | 5,5 | ||||||||
88,5 | 0,82 | 5,5 | ||||||||
90,0 | 0,88 | 6,5 | ||||||||
90,5 | 0,88 | 6,5 | ||||||||
Задача 5: Асинхронный электродвигатель с фазным ротором имеет следующие номинальные данные: номинальная мощность на валу Рн; номинальное скольжение Sн; приведенное сопротивление обмотки ротора ; число пар полюсов двигателя р; перегрузочная способность двигателя .
Линейное напряжение трехфазной сети Uл = 380 Вт, частота сети f = 50 Гц, схема соединения обмотки статора - «звезда».
ОПРЕДЕЛИТЬ:
а) номинальную частоту вращения nн;
б) номинальный момент на валу;
в) максимальный момент;
г) критическое скольжение;
д) пусковой ток двигателя без введенного реостата в цепь ротора;
е) величину приведенного сопротивления пускового реостата в цепи ротора, который уменьшает пусковой ток в три раза.
Построить естественную и искусственную (соответственно пункту «е») механические характеристики двигателя.
Примечание: естественную характеристику построить по 4-м точкам, искусственную по 3-м точкам (х.х., крит. режим, пусковой режим).
Номер варианта | Данные | ||||
PН, кВт | sН,, % | ,Ом | р | λ | |
0,27 | 2,0 | ||||
5,5 | 0,65 | 2,0 | |||
7,5 | 0,49 | 2.0 | |||
20,0 | 0,15 | 1,8 | |||
30,0 | 0,092 | 1,8 | |||
40,0 | 0,060 | 1,8 | |||
55,0 | 0,051 | 1,8 | |||
75,0 | 0,035 | 1,7 | |||
7,5 | 0,49 | 1,7 | |||
22,0 | 0,16 | 1,7 |
Задача 6: Асинхронный электродвигатель с фазным ротором развивает номинальный момент на валу Мн; номинальную мощность на валу Рн; индуктивное сопротивление Хк. Двигатель питается от сети с линейным напряжением 380 В и частотой 50 Гц.
ОПРЕДЕЛИТЬ:
а) номинальную частоту вращения nн
б) номинальное скольжение (при отсутствии добавочного сопротивления ротора);
в) критический момент на валу;
г) пусковой момент двигателя;
д) величину приведенного сопротивления добавочного реостата в цепи ротора , которое позволит увеличить пусковой момент в два раза;
е) во сколько раз изменится пусковой ток двигателя при включении добавочного реостата в цепь ротора.
Построить: 2 механические характеристики двигателя: естественную и искусственную, соответствующую включению в цепь ротора (пункт «д»).
Номер варианта | Данные | Номер варианта | Данные | ||||
Мн, Нм | Рн, кВт | Хк, Ом | Мн, Нм | Рн, кВт | Хк, Ом | ||
0,32 | 0,48 | ||||||
0,25 | 0,26 | ||||||
0,13 | 0,30 | ||||||
7,5 | 3,30 | 7,5 | 0,25 | ||||
0,36 | 3,0 | 8,30 |
Задача 7: Трехфазный короткозамкнутый асинхронный двигатель имеет следующие номинальные данные: частота вращения ротора , мощность на валу , КПД ηН, коэффициент мощности – , фазное напряжение обмотки статора – .
ОПРЕДЕЛИТЬ:
а) номинальное скольжение Sн;
б) номинальный момент на валу Мн;
в) сопротивление обмотки статора R1;
г) потери в обмотках, суммарные механические и магнитные потери Рм (считая их независимыми от нагрузки);
д) КПД двигателя при снижении нагрузки до 0,75 Мн и 0,5 Мн.
Построить зависимость КПД от момента мощности на валу.
Примечание:
а) принять, что зависимость М = f(s) на участке до Мн линейна.
б) считать, что потери мощности в обмотках статора и ротора равны.
Номер варианта | Данные | ||||
PН, кВт | nН, мин-1 | cos φН | UФН, В | ηН, % | |
0,77 | |||||
0,88 | |||||
0,89 | |||||
0,79 | |||||
0,78 | |||||
0,89 | |||||
0,85 | |||||
0,78 | |||||
0,88 | |||||
0,89 |
Задача 8: Трехфазный короткозамкнутый асинхронный двигатель имеет номинальную частоту вращения ротора nн, коэффициент мощности при пуске, сопротивление обмотки статора R1, фазное напряжение Uфн, частота 50 Гц. Потери мощности в обмотках в номинальном режиме равны суммарным потерям магнитным и механическим.
Построить механическую характеристику двигателя по шести точкам, для чего рассчитать значения n и М для режимов: холостого хода; критического; номинального; пускового; по 2 значениям для режимов перегрузки.
Рассчитать номинальный КПД двигателя.
Примечание: считать, что потери мощности в обмотках статора и ротора равны.
Номер варианта | Данные | |||
R1, Ом | nН, мин-1 | cos φН | UФН, В | |
0,27 | 0,29 | |||
0,64 | 0,35 | |||
0,32 | 0,30 | |||
0,32 | 0,35 | |||
0,4 | 0,30 | |||
0,32 | 0,27 | |||
0,65 | 0,35 | |||
0,49 | 0,4 | |||
0,15 | 0,35 | |||
0,09 | 0,4 |
Задача 9: Трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором включается с помощью трехфазного пускового реостата. Приведенное активное сопротивление ротора ; критическое скольжение – Sк. При включении с реостатом частота вращения ротора уменьшается на 25%, а пусковой момент возрастает на 75%. Частота вращения магнитного поля статора n0, напряжение питания Uфн = 220 В, частота сети f1 – 50 Гц.
ОПРЕДЕЛИТЬ:
а) приведенное сопротивление пускового реостата и его мощность;
б) номинальную частоту вращения двигателя без включенного реостата и номинальный момент на валу;
в) построить естественную и искусственную механические характеристики двигателя, рассчитав значения М и n в 5точках.
Примечание:
а) механическими и магнитными потерями пренебречь;
б) считать, что .
Номер варианта | Данные | Номер варианта | Данные | ||||
Sк, отн.ед. | Ом | n0, мин-1 | Sк, отн. ед. | Ом | n0, мин-1 | ||
0,2 | 0,27 | 0,22 | 0,20 | ||||
0,22 | 0,08 | 0,26 | 0,27 | ||||
0,3 | 0,32 | 0,3 | 0,09 | ||||
0,18 | 0,32 | 0,2 | 0,16 | ||||
0,2 | 0,42 | 0,3 | 0,27 |
Задача 10: У трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором активное сопротивление обмотки статора , индуктивное сопротивление Хк, потери холостого хода двигателя Р0 составляют 2,5% от Рн. Фазное напряжение двигателя Uфн, частота вращения в номинальном режиме nн. Механическими потерями пренебречь.
Построить зависимость фазного тока, потребляемого дви-гателем Iф и коэффициента мощности в зависимости от мощности на валу по точкам, соответствующим значениям S: 0,1; 0,2; 0,4; 0,6; и Sн (в пределах рабочего режима, т.е. когда S < Sк).
Рассчитать, во сколько раз изменится ток в фазе статора при введении сопротивления трехфазного реостата (). При расчете допустить линейное приближение, т.е. использовать соотношение .
Построить график ; f = 50 Гц.
Номер варианта | Данные | |||
,Ом | nН, мин-1 | X1, Ом | UФН, В | |
0,072 | 0,36 | |||
0,039 | 0,18 | |||
0,032 | 0,15 | |||
0,021 | 0,10 | |||
0,092 | 0,05 | |||
0,060 | 0,30 | |||
0,035 | 0,17 | |||
0,157 | 0,7 | |||
0,093 | 0,4 | |||
0,086 | 0,42 |
– Конец работы –
Используемые теги: Асинхронные, Двигатели0.053
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Асинхронные двигатели
Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов