ИДЗ / EMA_IDZ_2_2
.pdf
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральноегосударственноеавтономноеобразовательноеучреждениевысшегообразования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙТОМСКИЙПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙУНИВЕРСИТЕТ»
Инженерная школа энергетики ОЭЭ
«Расчет естественной и искусственной механической характеристики асинхронного двигателя»
Отчет по индивидуальному домашнему заданию 2.2
Вариант 13
по дисциплине:
ЭМиА
Исполнитель: |
|
|
|
студент группы |
5А06 |
Сергеев Алексей Сергеевич |
11.11.2022 |
Руководитель: |
|
|
|
К.т.н. доцент |
|
Тютева Полина Васильевна |
|
Томск – 2022
Исходные данные
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант |
Тип |
U1н, В |
F1н, Гц |
P2н, кВт |
n2н, мин-1 |
н, % |
Cosφ, о.е. |
Rх, Ом |
Xх, Ом |
R1, Ом |
X1, Ом |
R2, Ом |
X2, Ом |
|
|
электродвигателя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
4А132М6УЗ |
220 |
50 |
7,5 |
965 |
85,5 |
0,81 |
0,78 |
29 |
0,8 |
0,94 |
0,53 |
1,47 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. Изображение Г-образной схемы замещения асинхронного двигателя:
Рисунок 1 – Г-образная схема замещения АД
2
2. |
Расчет |
и |
построение |
естественных |
механических |
характеристик асинхронного двигателя = ( ) и = ( )
|
|
|
3 2 |
′ |
|
|
|
|
|
|
||
= |
|
1н |
|
2 |
|
|
= |
|
|
|
||
|
|
′ |
2 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
2 |
[( + |
2 |
) + ( + ′ |
)2] |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|||||||||
|
|
1н |
1 |
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
3 2202 |
3 0,53 |
|
|
|
|
= 80,8 |
Н м |
||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
2 50 0,035 [(0,8 + |
0,53 ) + (0,94 + 1,47)2 |
] |
|
||||||||
|
|
|
|
|
0,035 |
|
|
|
|
|
|
|
где р – число пар полюсов обмотки статора, s = (0 – 1,0)
Частота вращения электродвигателя определяется по формуле:
1 = 60 1н = 60350 = 1000 об/мин;
Скольжение асинхронного двигателя рассчитывается по формуле:
= 1 − 2 = 1000 − 965 = 0,0351 1000
Критическое скольжение, при котором асинхронный двигатель развивает максимальный момент МK, зависит от параметров его обмоток:
|
|
|
′ |
|
|
|
0,53 |
|
|
|
= |
|
|
2 |
|
|
= |
|
|
|
= 0,209 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
√0,82 + (0,94 + 1,47)2 |
||||
|
√ ′2 |
+ ( ′ |
+ ′ |
)2 |
|
|||||
1 |
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
||
Для построения механической характеристики 2 = ( ), где f(М)
получили при расчете = ( ), находим 2 = 1(1 − ).
Рисунок 2 – Зависимость электромагнитного момента от скольжения
3
Рисунок 3 – Зависимость частоты вращения от электромагнитного
момента
3.Искусственные механические характеристики
Механическая характеристика при разном питающем напряжении
Значения Mи для построения искусственной характеристики можно определить по результатам расчета естественной механической
характеристики, используя данное |
соотношение: |
= 2 |
, принимая |
||||
|
|
|
|
|
и |
|
|
= |
1 |
= |
180 |
= 0,8. |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|||
|
220 |
|
|
|
|
||
|
Изображаем естественную |
и искусственную |
механические |
||||
характеристики:
Рисунок 4 – Зависимость электромагнитных моментов АД от
скольжения
4
Рисунок 5 – Зависимость частоты вращения от момента
Механическая характеристика при частотном регулировании
При регулировании частоты вращения АД изменением частоты
напряжения питания |
|
по |
закону |
1 |
= его критическое скольжение |
||||||||
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
находится из следующего выражения: |
|
||||||||||||
|
|
|
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
0,53 |
|
|
= |
|
|
2 |
|
|
|
= |
|
|
|
|
= 0,254, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
и1 |
|
√ ′2+ 2( ′ |
|
+ ′ |
)2 |
|
√0,82+0,82(0,94+1,47)2 |
|
|||||
|
|
1 |
|
|
|||||||||
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
0,53 |
|
|
= |
|
|
2 |
|
|
|
= |
|
|
|
|
= 0,177. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
и2 |
|
√ ′2+ 2( ′ |
|
+ ′ |
)2 |
|
√0,82+1,22(0,94+1,47)2 |
|
|||||
|
|
1 |
|
|
|||||||||
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Где расчет электромагнитного момента двигателя производится с учетом того, что при рассматриваемом способе его регулирования
1 = 1н = 1н = .1 1н 1н
То есть kU=kf =0,8 для f1=40 Гц и kU=kf =1,2 для f1=60 Гц. На основании равенства kU=kf выражение для электромагнитного момента асинхронного двигателя принимает следующий вид:
5
|
|
|
|
3 2 |
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
и1 = |
|
|
1н |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
′ |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
2 |
[( + |
|
2 |
) + 2 |
( + ′ |
)2] |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
1н |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
= |
|
|
|
3 2202 |
3 0,53 0,8 |
|
|
|
|
|
|
= 65,1 |
Н м; |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 50 0,035 [(0,8 + |
|
0,53 ) |
+ 0, 82 (0,94 + 1,47)2] |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
0,035 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
3 2 |
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
и2 = |
|
1н |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
||||
|
|
|
|
′ |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
2 |
[( + |
|
2 |
) + 2 |
( + ′ |
)2 |
] |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
1н |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
3 2202 |
3 0,53 1,2 |
|
|
|
|
|
= 95,9 |
Н м; |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 50 0,035 [(0,8 |
+ |
|
0,53 ) |
+ 1,22 (0,94 + 1,47)2] |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
0,035 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Частота вращения магнитного поля в двигателе будет равна:
|
= |
60 1н |
= |
60 50 0,8 |
= 800 |
об/мин; |
||
|
|
|
||||||
1и |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
= |
60 1н |
= |
60 50 1,2 |
= 1200 |
об/мин; |
||
|
|
|
||||||
1и |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
А частота вращения ротора равна:
2и = 1и(1 − ),
где s = (0 – 1,0).
Строим механические характеристики, регулируя в выражении 1и =
60 1н частоту f1=40 Гц, f1=60 Гц.
Получаем зависимость частоты вращения ротора от электромагнитного момента при f1>f1н, f1н, f1<f1н.
6
Рисунок 6 – Механические характеристики при регулировании частоты вращения
Вывод:
Механическая характеристика двигателя, полученная при номинальных (паспортных) данных: напряжении и частоте сети при основной схеме включения его обмоток без включенных в их цепи дополнительных электротехнических элементов является естественной. Если указанные условия не соблюдаются, то механическая характеристика является искусственной. Искусственная механическая характеристика отличается от естественной.
7