Таблица 4
| N/N | Тип двигателя | Мощность | Напряжение | Номинальный ток | Скорость вращения двигателя | КПД | Сопротивление якорной цепи при 80 град | Момент инерции двигателя | |||
| номинальная | максимальная | ||||||||||
| | В | А | об/мин | 1/c | об/мин | 1/c | % | Ом |
| ||
| 1 | 2Пh260МУХЛ4 | 3 | 110 | 35,65 | 750 | 78,5 | 3000 | 314 | 76,5 | 0,344 | 0,083 |
| 2 | 2Пh260МУХЛ4 | 3 | 220 | 17,82 | 750 | 78,5 | | 261,7 | 76,5 | 1,533 | 0,083 |
| 3 | 2Пh260МУХЛ4 | 3 | 440 | 8,97 | 750 | 78,5 | 1850 | 193,6 | 76 | 6,754 | 0,083 |
| 4 | 2ПН180МУХЛ4 | 5,6 | 110 | 64,85 | 750 | 78,5 | 3000 | 314 | 78,5 | 0,176 | 0,2 |
| 5 | 2ПН180МУХЛ4 | | 220 | 32,22 | 750 | 78,5 | 2500 | 261,7 | 79 | 0,704 | 0,2 |
| 6 | 2ПН180МУХЛ4 | 5,6 | 440 | 16 | 750 | 78,5 | 1850 | 193,6 | 79,5 | 2,930 | 0,2 |
| 7 | 2ПН180LУХЛ4 | 7,1 | 110 | 80,68 | 750 | 78,5 | 3000 | 314 | 80 | | 0,23 |
| 8 | 2ПН180LУХЛ4 | 7,1 | 220 | 40,09 | 750 | 78,5 | 2500 | 261,7 | 80,5 | 0,558 | 0,23 |
| 9 | 2ПН180LУХЛ4 | 7,1 | 440 | 19,55 | 750 | 78,5 | 1850 | 193,6 | 82,5 | 2,180 | 0,23 |
| 10 | 2Пh300МУХЛ4 | 8,5 | 110 | 95,39 | | 83,733 | 3000 | 314 | 81 | 0,096 | 0,25 |
| 11 | 2Пh300МУХЛ4 | 8,5 | 220 | 47,11 | 800 | 83,733 | 2500 | 261,7 | 82 | 0,383 | 0,25 |
| 12 | 2Пh300МУХЛ4 | 8,5 | 440 | 23,55 | 800 | 83,733 | 1850 | 193,6 | 82 | 1,641 | 0,25 |
| | 2Пh260МУХЛ4 | 4,5 | 110 | 52,11 | 950 | 99,433 | 4000 | 418,7 | 78,5 | 0,237 | 0,083 |
| 14 | 2Пh260МУХЛ4 | 4,5 | 440 | 12,94 | 950 | 99,433 | 2500 | 261,7 | 79 | 4,057 | 0,083 |
| 15 | 2Пh260МУХЛ4 | 4,5 | 220 | 25,72 | 1000 | 104,67 | 3000 | 314 | 79,5 | 0,901 | 0,083 |
| 16 | 2ПН180МУХЛ4 | 8 | 110 | 89,23 | 1000 | 104,67 | 3500 | 366,3 | 81,5 | 0,120 | 0,2 |
| 17 | 2ПН180МУХЛ4 | 8 | 440 | 22,17 | 1000 | 104,67 | 2500 | 261,7 | 82 | 1,817 | 0,2 |
| 18 | 2ПН180LУХЛ4 | 10 | 110 | 110,19 | 1000 | 104,67 | 3500 | 366,3 | 82,5 | 0,091 | 0,23 |
| 19 | 2ПН180LУХЛ4 | 10 | 220 | 55,09 | 1000 | 104,67 | 3000 | 314 | 82,5 | 0,350 | 0,23 |
| 20 | 2ПН180LУХЛ4 | 10 | 440 | 27,21 | 1000 | 104,67 | 2500 | 261,7 | 83,5 | | 0,23 |
| 21 | 2Пh300МУХЛ4 | 13 | 440 | 34,96 | 1000 | 104,67 | 2500 | 261,7 | 84,5 | 0,993 | 0,25 |
| 22 | 2ПН180МУХЛ4 | 8 | 220 | 43,81 | 1060 | 110,95 | 3000 | 314 | 83 | 0,382 | 0,2 |
| 23 | 2Пh300МУХЛ4 | 13 | 110 | 140,69 | | 117,23 | 3500 | 366,3 | 84 | 0,053 | 0,25 |
| 24 | 2Пh300МУХЛ4 | 13 | 220 | 69,51 | 1120 | 117,23 | 3000 | 314 | 85 | 0,210 | 0,25 |
| 25 | 2Пh260МУХЛ4 | 7,5 | 220 | 41,07 | 1500 | 157 | 4000 | 418,7 | 83 | 0,401 | 0,083 |
| | 2Пh260МУХЛ4 | 7,5 | 440 | 20,29 | 1500 | 157 | 3750 | 392,5 | 84 | 1,533 | 0,083 |
| 27 | 2ПН180МУХЛ4 | 15 | 220 | 79,74 | 1500 | 157 | 4000 | 418,7 | 85,5 | 0,176 | 0,2 |
| 28 | 2ПН180МУХЛ4 | 15 | 440 | 39,64 | 1500 | 157 | 3500 | 366,3 | 86 | 0,704 | 0,2 |
| 29 | 2Пh300МУХЛ4 | 22 | 220 | 114,28 | 1500 | 157 | 3500 | 366,3 | 87,5 | 0,096 | 0,25 |
| 30 | 2Пh300МУХЛ4 | 22 | 440 | 57,14 | 1500 | 157 | 3500 | 366,3 | 87,5 | 0,474 | 0,25 |
| 31 | 2Пh300LУХЛ4 | 30 | 220 | 153,38 | 1500 | 157 | 3500 | 366,3 | 88,9 | 0,064 | 0,3 |
| 32 | 2ПН180LУХЛ4 | 18,5 | 220 | 96,65 | 1500 | 157 | 3500 | 366,3 | 87 | 0,137 | 0,23 |
| 33 | 2Пh260МУХЛ4 | 7,5 | 110 | 82,14 | 1600 | 167,47 | 4000 | 418,7 | 83 | 0,077 | 0,083 |
| 34 | 2Пh300LУХЛ4 | 30 | 440 | 76,18 | 1600 | 167,47 | 3500 | 366,3 | 89,5 | 0,334 | 0,3 |
| 35 | 2ПН180LУХЛ4 | 18,5 | 440 | 48,05 | 1600 | 167,47 | 3500 | 366,3 | 87,5 | 0,558 | 0,23 |
| 36 | 2Пh260МУХЛ4 | 13 | 220 | 68,31 | 2120 | 221,89 | 4000 | 418,7 | 86,5 | 0,173 | 0,083 |
| 37 | 2ПН180LУХЛ4 | 30 | 440 | 76,6 | 2200 | 230,27 | 3500 | 366,3 | 89 | 0,277 | 0,23 |
| 38 | 2Пh300МУХЛ4 | 36 | 220 | 184,89 | 2200 | 230,27 | 3500 | 366,3 | 88,5 | 0,053 | 0,25 |
| 39 | 2Пh300МУХЛ4 | 36 | 440 | 91,41 | 2200 | 230,27 | 3500 | 366,3 | 89,5 | 0,210 | 0,25 |
| 40 | 2ПН180МУХЛ4 | 26 | 220 | 134,29 | 2240 | 234,45 | 3500 | 366,3 | 88 | 0,079 | 0,2 |
| 41 | 2ПН180МУХЛ4 | 26 | 440 | 66,39 | 2240 | 234,45 | 3500 | 366,3 | 89 | 0,305 | 0,2 |
| 42 | 2Пh260МУХЛ4 | 13 | 440 | 34,15 | 2360 | 247,01 | 4000 | 418,7 | 86,5 | 0,572 | 0,083 |
| 43 | 2ПН180LУХЛ4 | 42 | 440 | 105,47 | 3000 | 314 | 3500 | 366,3 | 90,5 | 0,137 | 0,23 |
| 44 | 2Пh260МУХЛ4 | 18 | 220 | 94,04 | 3150 | 329,7 | 4000 | 418,7 | 87 | 0,077 | 0,083 |
| 45 | 2Пh260МУХЛ4 | 18 | 440 | 46,75 | 3150 | 329,7 | 4000 | 418,7 | 87,5 | 0,310 | 0,083 |
Перегрузочная способность двигателей по якорному току 3
studfiles.net
Паспортные данные асинхронного двигателя указываются на металлической табличке (шильдике), которая прикреплена к корпусу. Зная расшифровку знаков, можно определить напряжение, на которое механизм рассчитан, тип токов, возникающих в момент пуска и допустимые схемы соединения обмоток. Все это необходимо для грамотного подключения и максимально результативного использования агрегата.
На табличке в обязательном порядке присутствует следующая информация:
Рядом со значком схемы соединения (треугольник или звезда) указано нужное линейное напряжение в сети – 220 или 380В.
Если табличка отсутствует или паспортные данные асинхронного двигателя невозможно прочитать, во избежание неправильной эксплуатации и поломки механизма лучше найти информацию о двигателе данного типа в интернете. Срок его службы и степень эффективности работы зависят от правильного подключения.
www.szemo.ru
ляется из-заувеличения реактивной мощности полей рассеяния. При номинальной нагрузке cos φ1 = 0,7 − 0,85 .
2.4. Потери мощности и КПД
Коэффициент полезного действия
η = | Р2 | = | Р2 | (11.9) | |
Р1 | Р2+ pмаг+ pэл+ pмех | ||||
|
|
|
при отсутствии нагрузки равен нулю, так как в режиме холостого хода сохраняются потери pмаг. По мере увеличения мощностиР2 КПД повышается. При больших нагрузках рост η замедляется, затем КПД начинает уменьшаться, так как потери в обмотках пропорциональны квадрату токов, а зависимость токов от мощностиР2 близка к линейной.
Большинство двигателей имеют среднегодовую нагрузку ниже номинальной, так как они работают с переменным моментом на валу. Поэтому двигатели рассчитывают так, чтобы максимум КПД находился в пределах (0,7–0,8)Р2ном.
2.5. Пуск двигателя
При "прямом" пуске асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, когда статорные обмотки подсоединяются с помощью выключателя непосредственно к трехфазной сети, пусковой ток достигает Iп = (4 ÷ 7)Iн . Большой пусковой ток АД оказывает неблагоприятное воздействие на работу других потребителей электрической энергии сети. Существенное снижение пускового тока достигается при включении обмоток статора АД на пониженное напряжение. Например, при пуске обмотки соединяют между собой в "звезду", а после разгона ротора двигателя до частоты вращения, близкой к номинальной, – в "треугольник", то есть на номинальное напряжение обмоток.
133
3. Расчетная часть
3.1. Типовые задачи
Задача 1. Номинальная частота вращения ротора асинхронного двигателяnном = 1420 об/мин. Определить число пар полюсов двигателя, номинальное скольжение, частоту тока и ЭДС в обмотке вращающегося ротора, если частота напряжения сетиf = 50 Гц.
Задача 2. К обмоткам статора трёхфазного асинхронного двигателя приложены следующие фазные напряжения:
UɺA =Uej0o ;UɺВ =Uej120o ;UɺС =Ue− j120o | В. |
Определить, будет ли при этом вращаться ротор двигателя, если да, то в какую сторону?
Задача 3. На рис. 11.8 изображен паспортный щиток трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором серии 5А. Определить мощность, потребляемую двигателем из сети, номинальные вращающий момент на валу двигателя и скольжение.
Двигатель асинхронный
Тип |
| 5А80МА4 |
|
|
| № | 6630152 |
|
|
|
|
|
|
| |||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
3ф - | 50 |
| Гц |
|
|
|
|
| 380 |
| V |
|
|
| 3,4 |
| А | ||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
1,1 | kW | 1410 |
|
| об/мин | КПД |
| 73 |
| % |
|
| cos ϕ |
| 0,79 | ||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||||
Режим |
| S1 |
|
| Кл. изол. | F |
|
|
|
|
| 13,0 |
| кг |
| ||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 11.8
Задача 4. Начала и концы обмоток статора асинхронного двигателя выведены на щиток. Как нужно их соединить, чтобы обмотки статора (рис. 11.9) были включены:а) звездой;б) треугольником.
134
C1 | C2 | C3 | C1 | C2 | C3 |
|
|
| |||
C4 | C5 | C6 | C4 | C5 | C6 |
| а |
|
| б |
|
|
|
| Рис. 11.9 |
|
|
Задача 5. По паспортным данным изобразить схему включения трехфазного асинхронного двигателя в сеть напряжением 380 В и определить сечение подводящих проводов.
Таблица 11.2
|
|
|
|
|
|
| α = |
|
| β = |
|
| λ = | ||
Тип |
| Рн, | Uн, | nн, | ηн , | сos | = | Iпуск |
| = | Мпуск |
| = | Мmax | |
Iн | M н | Mн | |||||||||||||
|
| кВт | В | об/мин | % | ϕн |
|
|
|
|
| ||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
5А80МА2 |
| 1,5 | 380/660 | 2850 | 80,0 | 0,84 | 6,5 |
| 2,4 |
| 2,5 | ||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
Примечание. | Принять экономическую плотность тока = 3 А/мм2 . |
|
|
| |||||||||||
Задача 6. По паспортным данным асинхронного двигателя построить естественную механическую характеристику и определить возможен ли запуск двигателя при снижении напряжения питающей сети на 10 %.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Таблица 11.3 | |||||
|
|
|
|
|
| α = |
|
| β = |
|
| λ = |
| |||
Тип | Рн, | Uн, | sн | ηн , | сos ϕн | = | Iпуск |
| = | Мпуск | = | Мmax |
|
| ||
| Mн | |||||||||||||||
Iн | ||||||||||||||||
кВт | В | % | % |
|
|
| M | н |
|
| ||||||
|
|
|
|
|
| |||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
АИР71А6 | 0,37 | 220/380 | 8,5 | 65,0 | 0,65 | 4,5 |
| 2,0 |
| 2,2 |
|
| ||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
Задача 7. Определить ЭДСЕ1 иЕ2 , индуцируемые в фазах обмоток статора и ротора трехфазного асинхронного двигателя, и частоту тока в обмотке ротора при неподвижном и вращающемся роторе, если номинальное скольжениеs = 3,3% , число витков обмотки стато-
135
ра w1 = 118, ротораw2 = 24, обмоточные коэффициенты обмотокКоб = 0,95, магнитный поток Фm =0,872·10-2 Вб, частота напряжения питающей сетиf = 50 Гц.
3.2. Задачи для самостоятельного решения
Задача 1. По заданным типоразмерам асинхронных двигателей определить частоту вращения поля статора и описать технические характеристики и условия эксплуатации этих двигателей:
4А80А2У3; АИР71В8; RA100LA4.
Примечание: для расшифровки типоразмера двигателя рекомендуется воспользоваться литературой [11].
Задача 2. Из представленных схем двигателей переменного тока выбрать двигатель с фазным ротором и описать его конструкцию
(рис. 11.10).
Рис. 11.10
Задача 3. Короткозамкнутый трехфазный асинхронный двигатель имеет следующие паспортные данные:Рном = 5,5 кВт,
nном = 1450 об/мин.,U=220/380 В,I = 19,26/11,1 А.
Определить число пар полюсов двигателя, скольжение и пусковой ток для случаев соединения обмоток статора в треугольник и звезду при включении в сеть напряжением U = 220 В, если кратность пускового тока равна 5,0.
136
Задача 4. Асинхронный трехфазный двигатель включен в сеть переменного тока с напряжениемU = 220 В по схеме "треугольник" и потребляет токI1 = 4,17 А; при номинальной мощности на валуР = 1,1 кВт развивает частоту вращения ротораn2 = 2815 об/мин.; сумма потерь ∑Р = 283 Вт.
Определить потребляемую мощность, КПД, коэффициент мощности, вращающий момент на валу, скольжение и частоту вращения магнитного поля.
Задача 5. На рис.11.11 изображен паспортный щиток трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором серии АИ.
Определить ток и мощность, потребляемые двигателем из сети при включении на напряжение 660 В, номинальные вращающий момент на валу двигателя и скольжение.
Двигатель асинхронный
| Тип |
| АИР90L4 |
|
|
|
| № |
| 3560758 |
|
|
|
|
|
| |||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
| 3ф - | 50 |
| Гц |
|
|
| /Y |
|
|
| 380/660 |
|
| V |
|
|
| |||||
|
| kW |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||
| 2,2 | 1395 |
|
| об/мин КПД | 81 | % |
|
| cos ϕ | 0,83 |
| |||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||
| Режим |
| S1 |
|
| Кл. изол. | F |
|
|
|
| 17,0 | кг |
| |||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Рис. 11.11 |
|
|
|
|
|
| |||||
4. Экспериментальная часть
4.1. Описание лабораторного оборудования
Экспериментальные исследования проводятся на универсальном лабораторном стенде.
При сборке цепи используется следующее оборудование:
- электронные измерительные приборы с автоматическим выбором предела измерения и рода тока, расположенные в «Блоке измерительных приборов»:
а) рА – амперметр с верхним пределом измерения 2,5 А, предназначенный для измерения тока потребляемого двигателем;
137
б) рW – ваттметр с пределами измерений по току (0,01÷ 1)
А и по напряжению (5 ÷ 250), предназначенный для измерения активной мощности, потребляемой одной фазой двигателя;
в) рV – вольтметр с верхним пределом измерения 250 В, предназначенный для измерения линейного напряжения сети. Исследуемая установка состоит из трехфазного асинхронного
двигателя с короткозамкнутым ротором типа 5А50МВ4У2 и нагрузочного устройства.
Выводы обмоток двигателя С1– С2, С3– С4, С5– С6 расположены в «Блоке подключения электрических двигателей». В качестве нагрузочного устройства в работе используется электромагнитный тормоз
– моментомер (ЭМТ): устройство, в котором тормозной момент создается взаимодействием вихревых токов во вращающемся диске с магнитным полем электромагнитов. Электрические выводы ЭМТ расположены в «Блоке подключения электрических двигателей».
Основными частями электромагнитного тормоза являются алюминиевый диск, соединенный с валом исследуемого двигателя с помощью муфты, и система электромагнитов, укрепленных на кольце. К кольцу, которое может поворачиваться в направлении вращения диска, прикреплен маятник с грузами и указательная стрелка. По углу отклонения маятника на шкале определяется величина момента. Нагрузка изменяется током в обмотке электромагнитного тормоза, питание которого осуществляется от автотрансформатора через двухполупериодный выпрямитель.
Измерение частоты вращения якоря двигателя производится с помощью тахометра, расположенного в «Блоке подключения электрических двигателей».
Примечание:
1)Электронный ваттметр является универсальным прибором и измеряет одновременно величины тока, напряжения, мощности и угла сдвига фаз на участке, к которому подключен.
2)Характеристики блоков стенда и расположение устройств в них приведены в прил.
138
Схема эксперимента представлена на рис. 11.12.
А | В | С | I* |
|
|
|
| рV1 |
|
|
|
| |
|
| рW1 |
|
| Т | |
| V | W |
| Тахометр |
| V |
|
| U* |
|
|
| |
А | рА1 | I |
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||
С1 | С2 | С3 | U |
|
| UZ |
С4 | С5 | С6 |
|
| + | _ |
|
|
|
| ЭМТ |
| |
|
|
|
|
|
| |
|
| АД |
|
|
|
|
|
|
|
| а |
|
|
А | В | С |
|
|
|
|
| рV1 |
|
|
|
| Т |
| V |
|
|
|
| |
рА1 |
|
| Тахометр |
| V | |
|
|
|
|
| ||
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||
С1 | С2 |
| С3 | U |
| UZ |
С4 | С5 | I* | С6 |
| + | _ |
|
|
| рW1 |
| ||
|
| U* W |
|
| ||
|
| I | ЭМТ |
|
| |
|
|
|
|
|
| |
|
| АД |
|
|
|
|
б
Рис. 11.12. Схема эксперимента:
АД – ротор асинхронного двигателя, Т – лабораторный автотрансформатор,UZ – выпрямитель, ЭМТ – электромагнитный тормоз
139
4.2.Рабочее задание
1.Повторить соответствующие разделы дисциплины [1,2,4,5,6].
2. По паспортным данным двигателя определить синхронную скорость n1, номинальное скольжениеsн ; моменты: номинальный
M | н | , пусковой M | пуск | , максимальный M | max | ; активную мощность P | , |
|
|
| 1н |
|
потребляемую из сети при номинальной нагрузке; пусковой ток Iпуск .
3. Пользуясь паспортными данными построить естественную механическую характеристику двигателя n =f (M ) и характеристику "момент – скольжение"M =f (s) . На механическую характеристику, построенную по паспортным данным нанести механические характеристики, полученные по результатам испытаний АД (п.п. 5, 7).
4. По данным опыта построить рабочие характеристики:
n2 =f (P2 ), | cos ϕ1 =f (P2 ), | M=f (P2 ), η =f (P2 ), |
I1 =f (P2 ), | при U1 =Uн и | f = 50 Гц, |
где P2 – механическая мощность, развиваемая на валу двигателя.
5. Сделать выводы по проделанной работе, обратив особое внимание на расхождение кривых механической характеристики построенных по паспортным и по экспериментальным данным.
4.3. Методические указания к выполнению рабочего задания
1. Перед сборкой схемы убедиться в отключенном состоянии стенда – главный рубильник находится в нижнем положении, индикаторные лампы не горят.
2.Осмотреть двигатель, записать паспортные данные трехфазного асинхронного двигателя.
3.Собрать цепь по рис. 11.12, а. Статорные обмотки АД соединить в "звезду", электромагнитный тормоз отключить.
4.Запустить двигатель. Показания приборов в установившемся режиме и результаты вычислений занести в табл. 11.4.
140
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Таблица 11.4 | |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||
|
|
| Результаты наблюдений |
|
|
|
| Результаты вычислений | ||||||||||||
P | , |
| U |
| , | I | л0 | , | n | 2 | , | P | , |
| cos ϕ10 | s | 0 , |
| η, | |
| л |
|
|
| ||||||||||||||||
10ф |
|
|
|
|
|
|
|
| 10 |
| % |
| % | |||||||
Вт |
|
| B |
|
| А |
| об/мин. | Вт |
|
|
| ||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. Испытание трехфазного асинхронного двигателя в нагрузочном режиме провести по схеме рис. 11.12, а.
Пустив в ход двигатель, постепенно увеличивать нагрузку последнего. Для этого необходимо с помощью автотрансформатора плавно увеличивать напряжение, подводимое через выпрямитель к обмотке электромагнитного тормоза. Постепенно нагружая двигатель, доводят момент на валу двигателя до М2 = 15 Н·м/100.
Сделать 5-6измерений. Данные измерений и вычислений занести в табл. 11.5.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Таблица 11.5 | |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
№ |
|
|
| Данные наблюдений |
|
| Результаты вычислений | |||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
U |
| , | I |
| , | Р , | n , | M , | P , |
| s, | P | , | η, |
| |
п/п |
|
|
| cos ϕ | ||||||||||||
л | л |
|
| |||||||||||||
|
|
|
|
| 1 | 2 | H×м | 1 |
| % | 2 |
| % | |||
| B |
| A |
| Вт | об/мин. | Вт |
| Вт |
| ||||||
|
|
|
|
|
| |||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6.Собрать цепь по схеме 11.10, б. Статорные обмотки АД соединить по схеме "треугольник". Запустить двигатель. Показания приборов в установившемся режиме и результаты вычислений занести в табл. 11.4.
7.Провести испытание АД в нагрузочном режиме при соединении статорных обмоток АД в "треугольник" (см. п. 5). Данные измерений и вычислений занести в таблицу, аналогичную табл. 11.5.
8.Методические указания к обработке результатов эксперимен-
та
9.Коэффициент мощности определяется согласно
|
|
| P |
|
cos j = |
|
| 1 | , |
|
| × I1U1л | ||
| ||||
3 |
| |||
141
где P = 3P | – потребляемая мощность трехфазного асинхронного | |||||||||||
1 |
| 1ф |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
двигателя, Вт; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||
I1л– | значения линейного тока, А; |
|
|
| ||||||||
U1л– | значения линейного напряжения, В. | |||||||||||
10. Полезная мощность на валу двигателя определяется по фор- | ||||||||||||
муле |
|
|
|
|
| 2πn2 |
|
|
| π |
|
|
|
|
| P = W |
| M = | M = | n M , Вт, | |||||
|
|
|
|
| 30 | |||||||
|
|
| 2 | 2 | 60 |
|
|
|
| 2 | ||
где M – | полезный момент на валу двигателя, Н×м; | |||||||||||
n2– | частота вращения ротора, об/мин. |
| ||||||||||
11. КПД двигателя определяется отношением | ||||||||||||
|
|
|
|
|
| h = | P2 | , %. | ||||
|
|
|
|
|
|
| ||||||
|
|
|
|
|
|
|
| P |
|
|
| |
|
|
|
|
| 1 |
|
|
| n2 =f (M ) иn2 =f (s) не- | |||
12. | При построении характеристик | |||||||||||
достающие точки (M max ,nкр,M п) определяются аналитически при
использовании зависимостей (11.5) – (11.7).
Для данного двигателя перегрузочную способность по моменту принять l = 2.
Величина пускового момента M п приs = 1 (неподвижном роторе) определяется выражением
M п =Мнβ ,
где β=1,2.
Контрольные вопросы
1.Почему двигатель называется асинхронным?
2.Поясните режимы работы асинхронной машины.
3.С какой целью на щиток АД выводятся начала и концы всех фаз обмоток статора?
4.Какие существуют способы пуска двигателей с короткозамкнутым ротором?
5.Что такое критическое скольжение?
6.В чем состоит условие устойчивой работы асинхронного дви-
гателя.
142
studfiles.net
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
Курс лекций
Лекция 16
Модуль II. Магнитные цепи и электромагнитные устройства
6.Электрические машины
6.2.Асинхронный двигатель (продолжение)
6.2.3.Механическая характеристика асинхронного двигателя
6.2.4.Потери энергии и КПД асинхронного двигателя
6.2.5.Паспортные данные асинхронного двигателя
6.2.6.Пуск и регулирование частоты вращения асинхронного двигателя
Модуль II. Магнитные цепи и электромагнитные устройства | Лекция 16 |
6.2.3. Механическая характеристика асинхронного двигателя
Механической характеристикой называется зависимость частоты вращения двигателя от вращающего момента на валу. Она позволяет анализировать поведение двигателя при изменении его механической нагрузки. Общий вид механической характеристики можно определить графически, анализируя зависимости каждого из параметров, определяющих электромагнитный вращающий момент.
На рис. 6.2.19 показаны зависимости этих параметров от частоты вращения. Индукция магнитного поля, создаваемого обмоткой статора, В1 определяется величиной напряжения источникаU1 и частотой токаf. При неизменном напряжении и частоте тока источника индукция магнитного поля статора также неизменна, поэтому на графике зависимости от частоты вращенияВ1(n) изо-
бражается прямой горизонтальной линией.
Рис. 6.2.19. Зависимость вращающего момента асинхронного двигателя от частоты вращения
Модуль II. Магнитные цепи и электромагнитные устройства | Лекция 16 |
2
ЭДС е2, индуцируемая в обмотке ротора, в соответствии с (6.2.2) при неизменной индукции магнитного поля пропорциональна скоростиv относительного движения ротора и магнитного поля. Эта скорость определяется разностью частоты вращения ротора и магнитного поля, т.е. скольжениемs (осьs на рис. 6.2.19) :
v = πD2 ( n0 − n )= πD2n0 s. | (6.2.7) |
При изменении частоты вращения ротора от n=0 до синхронной (n=n0) скольжение меняется от 1 до 0. Это означает, что относительная скоростьv и, следовательно ЭДСе2 меняется от максимального значения до нуля. Такому изменению соответствует криваяе2 на рис. 6.2.19. Изменение ЭДСе2 вызывает изменение токаi2 в обмотке ротора, который в соответствии с (6.2.3) можно принять пропорциональным величине ЭДСе2. Криваяi2 на рис. 6.2.19 подобна кривойе2.
Электромагнитный момент создается при взаимодействии обмотки ротора с магнитным полем. Однако, результирующее магнитное поле с индукцией В формируется совместным действием обеих обмоток: обмотки статора и обмотки ротора, т.е. результирующее магнитное поле с индукциейВ можно представить состоящим из двух составляющих: первичного магнитного поля статора с индукциейВ1 и вторичного магнитного поля ротора с индукциейВ2. При этом обмотка ротора, согласно явлению электромагнитной индукции и правилу Ленца, своим магнитным потоком препятствует первичному магнитному потоку. Такое взаимодействие называют размагничивающей реакцией ротора. Таким образом, индукция результирующего магнитного поля определяется соотноше-
нием: |
|
B = B1 − B2 . | (6.2.8) |
Индукция В2 вторичного магнитного поля, создаваемого током ротора, пропорциональна величине этого тока. На рис. 6.2.19 криваяВ2 подобна кривой
Модуль II. Магнитные цепи и электромагнитные устройства | Лекция 16 |
3 |
|
i2, а кривая индукцииВ определяется разностью кривыхВ1 иВ2. Как видно, с уменьшением частоты вращения ротора от синхронной (n=n0) до нуля индукцияВ результирующего магнитного поля уменьшается. Электромагнитные силы и, значит, электромагнитный момент, создаваемый двигателем, определяется в соответствии с (6.2.4) произведением индукции результирующего магнитного поляВ и тока ротораi2. На рис. 6.2.19 произведение кривыхi2 иВ дает график механической характеристикиМ(n). При частоте вращения, равной синхронной (n=n0), ток в роторе отсутствует и электромагнитный момент равен нулю. С уменьшением частоты вращения электромагнитный момент увеличивается за счет увеличения тока ротора. При дальнейшем уменьшении частоты вращения электромагнитный момент уменьшается за счет уменьшения индукции магнитного поля (реакции ротора).
Следует отметить, что приведенный анализ не учитывает некоторых особенностей явлений, происходящих в асинхронном двигателе, в частности фазовых соотношений всех синусоидальных величин, изменение частоты тока в роторе и других. Тем не менее, зависимость вращающего момента асинхронного двигателя от частоты вращения имеет вид кривой М на рис. 6.2.19.
Для анализа работы асинхронного двигателя в системе электропривода удобно изображать механическую характеристику как зависимость частоты вращения от вращающего момента n=f(M). Это позволяет определять изменение частоты вращения при изменении момента нагрузки на валу и формировать алгоритмы регулирования частоты вращения. Механическая характеристикаn=f(M) показана на рис. 6.2.20.
Модуль II. Магнитные цепи и электромагнитные устройства | Лекция 16 |
4
Рис. 6.2.20. Механическая характеристика асинхронного двигателя
Точка 1 механической характеристики соответствует режиму холостой ход асинхронного двигателя, когда частота вращения равна синхронной, а скольжение s=0. При этом вращающий момент М=0. Точка 4 соответствует пусковому режиму, когда частота вращенияn=0, а скольжениеs=1. В этом режиме двигатель создает пусковой моментМпуск. Точка номинального режима работы находится на рабочей ветви механической характеристики1-3(точка 2). В этом режиме двигатель развивает номинальный моментМном и вращается с номинальной частотой вращенияnном. При этом скольжение равно номинальномуsном. Как видно, номинальная частота вращения близка к синхронной. Точка 3 соответствует критическому режиму, когда двигатель развивает максимальный моментМмакс. При превышении момента нагрузки над максимальным двигатель останавливается.
Для аналитического описания удобно использовать упрощенное аналитическое выражение зависимости момента от скольжения:
Модуль II. Магнитные цепи и электромагнитные устройства | Лекция 16 |
5
M = | 2M макс | , | (6.2.9) | ||
| |||||
| s | + | sкр |
|
|
| sкр | s |
| ||
|
|
| |||
где sкр – критическое скольжение.
Это выражение позволяет получить достаточно точный результат в рабочей части механической характеристики.
6.2.4. Потери энергии и коэффициент полезного действия асинхронного двигателя
Преобразование энергии в асинхронном двигателе сопровождается потерями энергии. В АД можно выделить четыре источника потерь.
Во-первых,обмотка статора обладает определенным электрическим сопротивлением. Ток в этой обмотке создает электрические потери, пропорциональные квадрату тока и сопротивлению:
∆p | э1 | =3I2 | R . | (6.2.10) |
| 1ф | 1 |
|
где I1ф- фазный ток обмотки статора;
R1 - сопротивление фазы обмотки статора.
Во-вторых,в магнитной цепи асинхронного двигателя создается переменное магнитное поле. При этом, как известно из теории магнитных цепей,
возникают магнитные потери в магнитопроводе (∆pмаг), которые складываются из потерь на гистерезис и вихревые токи в сердечнике. Для уменьшения этих потерь магнитопровод якоря выполняется шихтованным из листов электротехнической стали. Магнитные потери составляют от 1 до 3 %.
В-третьих,в обмотке ротора возникают электрические потери, определяемые сопротивлением обмотки ротора и током в ней:
Модуль II. Магнитные цепи и электромагнитные устройства | Лекция 16 |
6 |
|
∆pэ2=3I 22 R2. | (6.2.11) |
В-четвертых,при вращении ротора возникают потери от трения в подшипниках, трения вращающихся частей о воздух (вентилляционые потери), ко-
торые объединяются в механические потери (∆pмех) и составляют от1 до 2%. Полезная мощность образуется из потребляемой за вычетом всех потерь.
Энергетический баланс асинхронного двигателя иллюстрируется диаграммой на рис. 6.2.21.
Рис. 6.2.21. Энергетическая диаграмма асинхронного двигателя
Асинхронный двигатель потребляет от трехфазного источника электрическую энергию мощностью Р1. Часть энергии тратится на электрические потери в обмотке статора, магнитные потери, электрические потери в обмотке ротора и механические потери. Оставшаяся энергия, преобразованная в механическую (Р2), передается рабочему механизму, который вращается двигателем с частотой вращенияn:
P2= P1−( ∆pэ1+ ∆pмаг+ ∆pэл2+ ∆pмех) . | (6.2.12) |
Полезная мощность двигателя определяется вращающим моментом М на его валу и частотой вращенияn:
Модуль II. Магнитные цепи и электромагнитные устройства | Лекция 16 |
7
P = P | = | Mn | , [Вт]. | (6.2.13) | |||
| |||||||
2 | мех | 9,55 |
|
|
| ||
Коэффициент полезного действия двигателя определяется соотношением | |||||||
полезной и потребляемой мощностей: |
|
|
| ||||
η= | P2 | = |
| P2 |
| . | (6.2.14) |
| P + Σ∆p | ||||||
| P |
|
| ||||
| 1 |
| 2 |
|
|
| |
К.п.д. асинхронного двигателя зависит от мощности. При номинальной мощности машины 100кВт номинальный к.п.д. 85÷90%, а при номинальной мощности 100Вт –60-65%.
Следует иметь в виду, что номинальной мощностью двигателя считается полезная, т.е. механическая мощность, отдаваемая потребителю:
P | = P | = | M номnном | . | (6.2.15) |
| |||||
ном | 2ном | 9,55 |
|
| |
|
|
|
| ||
6.2.5. Паспортные данные асинхронного двигателя
Паспортные данные асинхронного двигателя определяют его номинальный режим работы, позволяют рассчитывать характеристики, анализировать режимы его работы.
В табл. 2.2 приведен перечень параметров асинхронного двигателя, составляющих его паспортные данные.
Модуль II. Магнитные цепи и электромагнитные устройства | Лекция 16 |
8
Табл. 2.2
Паспортные данные асинхронного двигателя
№ | Наименование | Обозначение | ||||
|
|
|
|
|
|
|
1 | Номинальная мощность | Pном, кВт | ||||
2 | Номинальное напряжение ( |
| / |
| ) | Uном, В |
|
| |||||
| ||||||
|
| |||||
3 | Номинальная частота тока | f, Гц | ||||
|
|
| ||||
4 | Номинальная частота вращения | nном, об/мин | ||||
7 | Номинальный КПД | ηном, % | ||||
|
|
| ||||
5 | Номинальный коэффициент мощности | cosφном, д.е. | ||||
6 | Кратность максимального момента | Ммакс/Мном | ||||
|
|
| ||||
7 | Кратность пускового момента | Мпуск/Мном | ||||
|
|
|
|
|
|
|
Номинальная мощность двигателя Pном - механическая мощность на ва-
лу, определяемая номинальными моментом и частотой вращения: |
| |||
P | = | M номnном | . | (6.2.16) |
| ||||
ном | 9,55 |
|
| |
|
|
| ||
Номинальная частота f и номинальное напряжение (
/
)Uном – час-
тота и напряжение трехфазного источника электроэнергии, к которому подключается асинхронный двигатель при разном способе соединения фаз обмотки статора. Например, Uном = 380/220 В означает, что при соединении фаз обмотки способом «звезда» двигатель подключается к трехфазному источнику напряжением 380В, а при соединении «треугольником» - 220В.
Номинальная частота вращения nном – частота вращения ротора в номи-
нальном режиме работы при номинальном моменте нагрузки на валу. Номинальный коэффициент мощности cosφном – коэффициент мощности
двигателя в цепи синусоидального тока в номинальном режиме работы.
Модуль II. Магнитные цепи и электромагнитные устройства | Лекция 16 |
9
Кратность максимального момента Ммакс/Мном – отношение максимального момента к номинальному, определяет перегрузочную способность двигателя.
кратность пускового момента Мпуск/Мном – отношение пускового момента к номинальному, определяет пусковые свойства двигателя.
Паспортные данные двигателя определяются при его проектировании и разработке, уточняются при контрольных испытаниях и указываются в техническом паспорте двигателя. Для типовых асинхронных двигателей серийного производства паспортные данные указываются в каталогах оборудования.
6.2.6. Пуск и регулирование частоты вращения асинхронного двигателя
Пуск асинхронного двигателя
Для пуска асинхронного двигателя его обмотка статора подключается к трехфазному источнику с помощью коммутирующей аппаратуры. В момент подключения двигатель потребляет значительный пусковой ток. Пусковой ток асинхронного двигателя может превышать номинальный в несколько раз ( Iпуск =( 4÷6)Iном). Такие резкие изменения тока отрицательно сказываются
на работе электрической сети и других электроприемников, подключенных к этой сети. При мощности двигателя, не превышающей 30% мощности сети, такое влияние допустимо, и пуск асинхронного двигателя осуществляется непосредственным подключением его обмотки к сети. Такое включение носит название «прямой пуск».
Для ограничения пускового тока мощных двигателей в цепь обмотки статора на время пуска вводят дополнительные элементы: резисторы, реакторы, автотрансформаторы. Однако, такой способ приводит к снижению пускового момента, что ограничивает его применение.
Модуль II. Магнитные цепи и электромагнитные устройства | Лекция 16 |
10
studfiles.net
Каждый движок снабжается техпаспортом в видеприклепанной железной таблички, на которой приведены главныесвойства мотора. В паспорте указан тип мотора. К примеру, движоктипа 4А10082УЗ: асинхронный электродвигатель серии 4А закрытого выполнения свысотой оси вращения 100 мм, с недлинной длиной корпуса, двухполюсный,климатического выполнения У, категории 3.
Заводской номер дает возможность отличить электронную машинупосреди однотипных.
Дальше приведены числа и знаки, которые расшифровываютсяпоследующим образом:
3 ~ — движок трехфазного переменного тока;
50 Hz — частота переменного тока (50 Гц), при которой движокдолжен работать;
4,0 KW — номинальная нужная мощность на валуэлектродвигателя;
косинус фи = 0,89 — коэффициент мощности;
220/380V, 13,6/7,8А — при соединении обмотки статора втреугольник она должна врубаться на напряжение 220 В, а при соединении в звезду— на напряжение 380 В. При всем этом машина, работающая с номинальной нагрузкой,потребляет 13,6 А при включении на треугольник и 7,8 А — при включении назвезду;
S1 — движок предназначен для долгого режима работы ;
2880 об/мин — частота вращения электродвигателя при номинальнойнагрузке и частоте сети 50 Гц.
Если движок работает вхолостую, частота вращения ротораприближается к частоте вращения магнитного поля статора;
к. п. д. = 86,5 °/о — номинальный коэффициент полезногодеяния мотора, соответственный номинальной нагрузке на его валу;
IP44 — степень защиты. Движок сделан вовлагоморозостойком выполнении. Может работать в среде с завышенной влажностью ина открытом воздухе. В паспорте указан ГОСТ, класс изоляции обмотки (для классаВ максимально допустимая температура 130° С), масса машины и годвыпуска.
elektrica.info
Какие паспортные данные указываются на щитке асинхронного электродвигателя?
Каждый двигатель снабжается техническим паспортом в виде приклепанной металлической таблички, на которой приведены основные характеристики двигателя. В паспорте указан тип двигателя. В нашем случае это двигатель типа 4А100S2УЗ (рис.3): асинхронный электродвигатель серии 4А закрытого исполнения с высотой оси вращения 100 мм, с короткой длиной корпуса, двухполюсный, климатического исполнения У, категории 3.
Заводской N 100592 дает возможность отличить электрическую машину среди однотипных.
Далее приведены цифры и символы, которые расшифровываются следующим образом:
3 ~ — двигатель трехфазного переменного тока;
50 Hz — частота переменного тока (50 Гц), при которой двигатель должен работать;
4, 0 KW — номинальная полезная мощность на валу электродвигателя; cosф=0,89 — коэффициент мощности; A/Y — обмотка статора может соединяться в треугольник или в звезду;
. 220/380V, 13, 6/7, 8А — при соединении обмотки статора в треугольник она должна включаться на напряжение 220 В, а при соединении в звезду — на напряжение 380 В. При этом машина, работающая с номинальной нагрузкой, потребляет 13, 6 А при включении на треугольник и 7, 8 А — при включении на звезду;
S1— двигатель предназначен для длительного режима работы;
2880 об/мин — частота вращения электродвигателя при номинальной нагрузке и частоте сети 50 Гц. Если двигатель работает вхолостую, частота вращения ротора приближается к частоте вращения магнитного поля статора;
КПД = 86, 5% — номинальный коэффициент полезного действия двигателя, соответствующий номинальной нагрузке на его валу;
IP44 — степень защиты. Двигатель изготовлен во влагоморозостойком исполнении. Может работать в среде с повышенной влажностью и на открытом воздухе.
В паспорте указан ГОСТ, класс изоляции обмотки (для класса В предельно допустимая температура 130°С), масса машины и год выпуска.
elektromehanika.org
Асинхронные машины
Рассмотрим асинхронный двигатель, на валу которого имеется нагрузка и обмотка статора которого потребляет из сети электроэнергию мощностью Р1=I1U1соsц1. На рисунке изображена полоса, ширина которой численно соответствует этой мощности...
Асинхронные машины
Механической характеристикой называется зависимость частоты вращения двигателя от вращающего момента п2=f (M) при U1=const. Ее можно построить, используя зависимость М=f (s) и соотношение между п2 и s. Из формулы получаем, что п2= (1-s) n1=п1-n1s, откуда видно...
Выбор асинхронного двигателя
Определяю установившуюся скорость АД, приравнивая выражение момента на валу двигателя и выражение момента сопротивления: Mдв = Pmin/щ = Мп + k·щ ?k· щІ ? Мп·щ + Pmin = 0 щ = 236,69 рад/с Cинхронная скорость: щс = 314 рад/с...
Проект лабораторно-исследовательского стенда двухмассовой системы электропривода с упругой связью
В качестве двигателя используется асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором модели АИР56А4У3. Технические характеристики которого приведены в таблице 1.3. На рисунке 1...
Проектирование системы подчиненного регулирования вентильного электропривода постоянного тока
По заданной мощности из справочника [1, стр...
Проектирование системы подчиненного регулирования вентильного электропривода постоянного тока
При выборе генератора должны учитываться следующие условия: где: Pг - мощность генератора, кВт; Pд - мощность двигателя, кВт; - КПД двигателя; Iнг - номинальный ток якоря генератора, А; Iнд - номинальный ток якоря двигателя, А...
Разработка асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Опираясь на исходные данные, заданные в задании на проектирование, можно произвести анализ конструкции электродвигателя. По условию курсовой работы заданы: исполнение по защите, монтажное исполнение и способ охлаждения...
Разработка электропривода механизма подъёма грузового лифта
Математическое описание асинхронного двигателя при наличии шести обмоток на статоре и роторе с учетом их взаимного расположения, множеством связей между ними достаточно сложно. В практике электропривода находят применение методы...
Расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Рассмотрим рабочие характеристики для скольжений S = 0,005; 0,01; 0,015; 0,02; 0,025 0,03; принимая предварительно, что .Результаты расчетов представлены в таблице 2. На рисунке 12 представлены рабочие характеристики, по которым найдено Sном=0,03...
Расчет электродвигателя с короткозамкнутым ротором
...
Режимы узла нагрузки с электромашинами различных типов
...
Реконструкция электропривода компрессора животноводческих ферм АОЗТ "Детскосельский" Ленинградской области
1. Прямое включение на сеть. Пуск осуществляется напрямую без каких либо приспособлений и возможен, если питающая сеть достаточно мощная. Способ отличается предельной простотой...
Реконструкция электропривода компрессора животноводческих ферм АОЗТ "Детскосельский" Ленинградской области
1. Прямое включение на сеть. Пуск осуществляется напрямую без каких либо приспособлений и возможен, если питающая сеть достаточно мощная. Способ отличается предельной простотой...
Релейная защита понижающих трансформаторов
На электродвигателях должны предусматриваться защиты от многофазных КЗ и в случаях, оговоренных далее, защита от однофазных замыканий на землю, защита от токов перегрузки и защита минимального напряжения...
Электроснабжение подземных горных предприятий
Таблица 1.1 № Наименование ГМ и М Рдв кВт Кол. Дв. шт. Рдв кВт Iном А Iпуск А дв cos Iпуск Iном 1 Комбайн 1К101У 110 1 110 67,4 458,2 0.93 0.89 6.8 2 Конвейер забойный СП202В1М 110 2 220 67,4 458,2 0.93 0.89 6...
fis.bobrodobro.ru
