Расчет Асинхронного двигателя

- -

 

Содержание

 

I Введение……………………………………………………………..	3
II Основная часть
подготовительные расчёты…………………………………….	6
расчёт рабочих характеристик………………………………...	10
расчёт пусковых сопротивлений………………………………	14
расчёт пусковых характеристик……………………………….	16
ІІІ Заключение………………………………………………………….	21
IV Габаритный чертеж……………………………………….………...	25
V Список использованных источников……………………………...	23
VI Лист замечаний……………………………………………………...	24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I  ВВЕДЕНИЕ

 

Электрические машины применяются на данный момент практически во всех отраслях промышленности и в быту. Существует большое разнообразие электрических машин, которые различаются по принципу действия, мощности, частоте вращения.

Электрические машины являются преобразователем, который может преобразовывать механическую энергию в электрическую и наоборот. Машины, в которых происходит преобразование механической энергии в электрическую называются генераторами. Машины, в которых происходит преобразование электрической энергии в механическую называются двигателями.

 Расшифровка условного обозначения  двигателя:

 

4АК160М6У3

порядковый номер серии

тип двигателя (асинхронный-с фазным ротором)

степень защиты IP23

обозначение фазного ротора (контактные кольца)

высота оси вращения вала машины

длина сердечника станины

число полюсов 6

климатическое исполнение согласно ГОСТ 15150-69

категория размещения, согласно ГОСТ 15150-69

 

 

   

 

Рис.1. Г – образная схема замещения асинхронного двигателя

 

Рис.2. Схема включения двигателя

(R2 – внутреннее активное сопротивление ротора; RП – пусковое сопротивление ротора)

 

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ 4АК160М6У3:

 

1.   f1               = 50 Гц           - частота сети;
2.   U1H      = 220 В          - номинальное напряжение фазы статора;
3. n0         = 1000 об/мин - синхронная частота вращения;
4.   Р2Н       = 10 000 Вт - номинальная мощность на валу;
5.   н        = 0,845          - номинальный КПД;
6.   cos = 0,76           - номинальный коэффициент мощности;
7.   I2H        = 20 А           - номинальный ток ротора;
8.   U2        = 310 В           - напряжение на кольцах неподвижного ротора;

9.   mk        = 3,8 - перегрузочная способность двигателя (отношение макс. момента к номинальному);

10. sн           = 0,043  - номинальное скольжение;
11. sk        = 0,271  - критическое скольжение;

         . ,

12. X       = 1,8   - индукт. сопротивление цепи намагничивания;

        . , 

13. R1        = 0, 043            - приведённое активное сопротивление фазы статора;

         . ,

14. X1        = 0,071  - приведённое активное сопротивление фазы статора;

         . ,,

15. R2        = 0,058  - приведённое активное сопротивление фазы ротора;

         . ,,

16. X2        = 0,13  - приведённое индуктивное сопротивление фазы ст                           тора;

 

17. Z1 = 54   - число пазов статора;
18. Sn1  = 32      - число эффективных проводников в пазу статора;
19. a1 = 3   - число параллельных ветвей в обмотке статора;
20. kоб1         = 0,96  - обмоточный коэффициент статора;
21. R1(20)   = 0,290 Ом - активное сопротивление фазы статора при 20оС;
22. Z2        = 36  - число пазов ротора;
23. Sn2      = 14  - число эффективных проводников в пазу ротора;
24. a2  = 1   - число параллельных ветвей в обмотке ротора;
25. kоб2       = 0,933  - обмоточный коэффициент ротора;
26. R2(20)   =0,259 Ом - активное сопротивление фазы ротора при 20°С;

      

27. Рc      = 0,012  - потери в стали;
28. Рмех    = 0,014  - механические потери;
29. Рд       = 0,0055  - добавочные потери;

30. αс          = 0,87  - отношение момента сопротивления Мс к номинальному                                                                                         моменту Мзмн.

 

 

 

 

 

II. ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ РАСЧЁТЫ

 

1. Потери в стали .
2. Потери механические  .
3. Потери добавочные .
4. При номинальной нагрузке полное сопротивление фазы двигателя

.

5. Пересчёт сопротивлений схемы замещения из относительных единиц в Омы

 

6. Активное и индуктивное сопротивление фазы обмотки статора

;

.

 

7. Активное сопротивление цепи  намагничивания, обусловленное потерями в стали

,

где  ;

.

 

8. Коэффициент приведения к Г-образной  схеме замещения

.

 

 

 

9. При номинальной нагрузке электромагнитная  мощность двигателя

.

10. Число пар полюсов двигателя

.

11. Угловая скорость вращения  магнитного поля

.

12. При номинальной нагрузке  электромагнитный момент двигателя

.

13. Номинальный момент на валу  двигателя

.

14. При номинальной нагрузке  потери в обмотке ротора

.

15. Ток холостого хода

;

;

.

16. Ток главной ветви схемы  замещения при номинальной нагрузке

;

;

.

17. Номинальный ток фазы статора

;

.

 

18. Потери в обмотке статора  при номинальной нагрузке

.

19 Приведённая эдс фазы неподвижного  ротора

.

20. Реальная эдс фазы неподвижного  ротора

.

21. Коэффициент  трансформации двигателя

.

22. Мощность холостого хода

.

23. Номинальная мощность, потребляемая  из сети

24. Номинальный ток ротора

.

25. Сопротивление ротора при  рабочей температуре

.

26. Номинальный кпд

.

27. Номинальный коэффициент мощности 

.

28. Коэффициент мощности при  холостом ходе

.

29. Критическое скольжение

.

30. Критический момент

.

31. Отношение критического момента к номинальному

.

32. Число витков на фазу статора

.

33. Число витков на фазу ротора

.

34. Коэффициент трансформации по обмоточным данным

.

 

 

III. РАСЧЁТ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК

 

Рабочими характеристиками асинхронного двигателя являются зависимости Р1, I1, I2, cosφ, η, s, M от полезной мощности Р2. Эти характеристики рассчитываются с использованием Г - образной схемы замещения (рис.1). Исходные данные берутся из предыдущих расчётов.

1. Вычислим пять значений скольжений

;

;

;

;

.

При каждом из этих скольжений выполним расчёты:

0,1SН=0,0043

1) Сопротивление главной цепи Г - образной схемы замещения

 Ом;

 Ом;

 Ом.

2) Приведённый ток ротора и его составляющие

 А;

А;

А.

3) Реальный ток ротора

 А.

4) Ток фазы статора и его составляющие

 А;

 А;

 А.

5) Потери в обмотке статора

Вт.

6) Потери в обмотке ротора

 Вт.

 

7) Электромагнитная мощность

 Вт.

8) Активная мощность, потребляемая двигателем из сети

.

9) Мощность на валу

.

10) Коэффициент полезного действия

 о.е.

11) Коэффициент мощности

.

12) Электромагнитный момент

Н∙м.

Результаты расчётов заносим в таблицу 1

Таблица 1

S, о.е	0	0,0043	0,0086	0,0129	0,0172	0,0215
I2,А	0	2,1481	4,28119	6,39804	8,4975	10,5785
I1,А	12,6576	12,8665	13,3489	14,0707	14,9912	16,0703
P1, Вт	305,101	1461,63	2610,55	3750,47	4880,03	5997,95
P2, Вт	0	950,422	2070,04	3162,85	4227,98	5264,62
ŋ	0	0,65	0,79	0,84	0,866	0,878
cosφ	0,0202635	0,17212	0,296	0,403855	0,49322	0,565504
Мэмн; Н*м	0	10,9852	21,8171	32,4842	42,9755	53,2811
S, о.е	0,0258	0,0301	0,0344	0,0387	0,043	0,0473
I2,А	12,6399	14,6808	16,7003	18,6975	20,6716	22,622
I1,А	17,2721	18,567	19,9312	21,3457	22,796	24,2706
P1, Вт	7103,03	8194,14	9270,22	10330,3	11373,5	12398,9
P2, Вт	6272,1	7249,82	8197,29	9114,12	10000	10854,7
ŋ	0,883	0,884756	0,88426	0,882	0,879	0,875
cosφ	0,623095	0,668678	0,704715	0,73326	0,755943	0,774031
Мэмн; Н*м	63,3918	73,2991	82,9955	92,4743	101,729	110,756
S, о.е	0,0516	0,0559	0,0602	0,0645
I2,А	24,5479	26,4488	28,3242	30,1736
I1,А	25,7604	27,2582	28,7584	30,2564
P1, Вт	13405,8	14393,6	15361,6	16309,4
P2, Вт	11678,2	12470,3	13231,1	13960,7
ŋ	0,871	0,866	0,861	0,856
cosφ	0,788492	0,8	0,809335	0,816724
Мэмн; Н*м	119,549	128,106	136,422	144,497

 

По данным таблицы строим рабочие характеристики двигателя:

P1; I1; I2 =f(P2) – рис.4

S; ŋ; cosφ =f(P2) – рис.3

Рис 3. Рабочие характеристики двигателя S; ŋ; cosφ =f(P2)

Рис 4. Рабочие характеристики двигателя P1, I1, I2=f(P2)

 
IV. РАСЧЁТ ПУСКОВЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ

 

1. Момент сопротивления

.

2. Максимальный пусковой момент  по рис.2

.

 

3. Скольжение, соответствующее моменту  М1 на естественной механической характеристике двигателя

,

где  ;

.

Значение S1 должно соответствовать условию

  - условие выполнено

 

4. Число ступеней пускового реостата выбираем по скольжению: если

     S1>0,07, то Z=2;

     S1=0,07, то Z=3;

     S1<0,07, то Z=4; где Z – число ступеней пускового реостата.

Следовательно, в нашем случае Z= 2.

 

6. Коэффициент изменения активного сопротивления роторной цепи

Поскольку при Z= 2 условие не выполняется, необходимо увеличить число ступеней, до тех пор пока условие не будет выполнено.

При Z= 4 условие выполняется.

 (1,65882<1,752 условие выполняется)

Принимаем во внимание, что пуск двигателя осуществляется при максимальной нагрузке αс = 0,87.

 

6. Сопротивление пускового реостата  на различных ступенях пуска

, где m – целое число от 1 до Z

 

 

 

7. Сопротивление пускового реостата

; где m – целое число от 1 до Z

 
V. РАСЧЁТ ПУСКОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

Пусковые характеристики показаны на рис. 5,6,7. Алгоритм расчёта этих характеристик базируется на Г-образной схеме замещения. Расчёт ведётся поочерёдно для всех ступеней пуска.

 

1. Номер пусковой ступени обозначим m. Поочерёдно задаёмся значениями m от 0 до Z и находим приведённое активное сопротивление фазы роторной цепи из данной ступени пуска

 

2. Рабочие участки пусковых характеристик  почти прямолинейны, поэтому для  их построения достаточно на  каждой ступени пуска рассчитать  по три точки. Скольжение, соответствующее этим точкам