Avtoargon.ru

АвтоАргон
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Рабочие характеристики асинхронного двигателя (стр

Рабочие характеристики асинхронного двигателя (стр. 1 из 2)

РАБОТА ПО ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ

«Рабочие характеристики асинхронного двигателя»

Асинхронная электрическая машина – это электрическая машина переменного тока, у которой частота вращения ротора не равна частоте вращения магнитного поля статора и зависит от нагрузки. Используется в основном как двигатель и как генератор. Статор имеет пазы, в которые укладывается одно- или многофазная (чаще трёхфазная) обмотка, подключаемая к сети переменного тока. Эта обмотка предназначена для создания подвижного магнитного поля, вращающегося кругового- у трёхфазных и пульсирующего или вращающегося эллиптического-у однофазных машин. Ротор – вращающаяся часть электрической машины, предназначен также для создания магнитного поля, которое, взаимодействуя с полем статора, ведёт к созданию электромагнитного вращающего момента, определяющего направление преобразования энергии. У генераторов этот момент носит тормозной характер, противодействуя вращающему моменту первичного двигателя, приводящего в движение ротор. У двигателей, наоборот, этот момент является движущим, преодолевающим сопротивление приводимого во вращение ротором механизма.

Асинхронный генератор-это асинхронная электрическая машина, работающая в генераторном режиме. Вспомогательный источник электрического тока небольшой мощности и тормозное устройство (в электроприводе).

Асинхронный электродвигатель – это асинхронная электрическая машина, работающая в двигательном режиме. Наиболее распространен трехфазный асинхронный электродвигатель (изобретен в 1889 М.О. Доливо-Добровольским). Асинхронные электродвигатели отличаются относительной простотой конструкции и надежностью в эксплуатации, однако имеют ограниченный диапазон частоты вращения и низкий коэффициент мощности при малых нагрузках. Мощность от долей Вт до десятков МВт.

1. Асинхронный двигатель

1.1 Частота вращения магнитного поля и ротора

Пусть n1 – частота вращения магнитного поля. Многофазная система переменного тока создаёт вращающееся магнитное поле, частота вращения которого в минуту n1=60f1/p, где f1 – частота тока, p – число пар полюсов, образуемых каждой фазой статорной обмотки.

n2 – частота вращения ротора. Если ротор вращается с частотой не равной частоте вращения магнитного поля (n2≠n1), то такая частота называется асинхронной. В асинхронном двигателе рабочий процесс может протекать только при асинхронной частоте.

При работе частота вращения ротора всегда меньше частоты вращения поля.

(n2 n2

Магнитное поле статора вращается в том же направлении, что и ротор и скользит относительно ротора с частотой ns=n1 –n2

Отставание ротора от вращающегося магнитного поля статорахарактеризуется скольжениемS= ns/ n1, => S =(n1 –n2) / n1

Если ротор неподвижен, тоn2=0, S=(n1 –n2) / n1, => S = n1 / n1=1

Если ротор вращается синхронно с магнитным полем, то скольжение S= 0.

При холостом ходе, то есть при отсутствии нагрузки на валу двигателя скольжение ничтожно мало и его можно принять равным 0. Нагрузкой на валу ротора может служить, например резец токарного станка. Он создаёт тормозной момент. При равенстве вращающего и тормозного момента двигатель будет работать устойчиво. Если нагрузка на валу увеличилась, то тормозной момент станет больше вращающего и частота вращения ротора n2 уменьшится. Согласно формулеS =(n1 –n2) / n1 скольжение увеличится. Так как магнитное поле статора скользит относительно ротора с частотой ns=n1 –n2, то оно будет пересекать проводники ротора чаще, в них увеличится ток и двигательный вращающий момент, который вскоре станет равным тормозному. При уменьшении нагрузки, тормозной момент становится меньше вращающего, увеличивается n2 и уменьшаетсяS. Уменьшается Э.Д.С и ток ротора и вращающий момент вновь равен тормозному. Магнитный поток в воздушном зазоре машины при любом изменении нагрузки остаётся примерно постоянным.

2. Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Рабочие характеристики асинхронного двигателя есть зависимость

n2 – частоты вращения ротора

М – развиваемого момента

От полезной мощности Р2 на валу машины.

Эти характеристики снимаются при естественных условиях. Частота тока f1 и напряжение U1 остаются постоянными. Изменяется только нагрузка на валу двигателя.

При увеличении нагрузки на валу двигателя S увеличивается. При холостом ходе двигателя n2≈n1, и S≈0. При номинальной нагрузке скольжение обычно составляет от 3 до 5%.

При увеличении нагрузки на валу двигателя частота вращения n2 уменьшается. Однако, изменение частоты вращения при увеличении нагрузки от 0 до номинальной очень незначительны и не превышают 5%. Поэтому, скоростная характеристика асинхронного двигателя является жёсткой. Кривая имеет очень малый наклон к горизонтальной оси.

Вращающий момент М, развиваемый двигателем, уравновешен тормозным моментом на валу Мт и моментом М, идущим на преодоление механических потерь, то есть М= Мт + М 22+ М, где Р2 – полезная мощность двигателя, Ω2-угловая скорость ротора. При холостом ходе М= М0. С увеличением нагрузки вращающий момент также увеличивается, причём за счёт некоторого уменьшения частоты вращения ротора увеличение вращающего момента происходит быстрее, чем полезной мощности на валу.

Ток I1, потребляемый двигателем из сети неравномерно изменяется с увеличением нагрузки на валу двигателя. При холостом ходе СОSφ-коэффициента мощности – мал. И ток имеет большую реактивную составляющую. При малых нагрузках на валу двигателя активная составляющая тока статора меньше реактивной составляющей, поэтому активная составляющая тока незначительно влияет на ток I1. При больших нагрузках активная составляющая тока статора становится больше реактивной и изменение нагрузки вызывает значительное изменение тока I1.

Графическая зависимость потребляемой двигателем мощности Р1 изображается почти прямой линией, незначительно отклоняющейся вверх при больших нагрузках, что объясняется увеличением потерь в обмотках статора и ротора с возрастанием нагрузки.

Зависимость СОSφ-коэффициента мощности – от нагрузки на валу двигателя следующая. При холостом ходе СОSφ мал, порядка 0,2. Так как активная составляющая тока статора, обусловленная потерями мощности в машине, мала по сравнению с реактивной составляющей этого тока, создающей магнитный поток. При увеличении нагрузки на валу СОSφ возрастает, достигая наибольшего значения 0,8–0,9, в результате увеличения активной составляющей тока статора. При очень больших нагрузках происходит некоторое уменьшение СОSφ, так как в следствие значительного увеличения скольжения и частоты тока в роторе возрастает реактивное сопротивление обмотки ротора.

Кривая КПДη имеет такой же вид как в любой машине или трансформаторе. При холостом ходе КПД=0. С увеличением нагрузки на валу двигателя КПД резко увеличивается, а затем уменьшается. Наибольшего значения КПД достигает при такой нагрузке, когда потери мощности в стали и механические потери, не зависящие от нагрузки, равны потери мощности в обмотках статора и ротора, зависящим от нагрузки.

Расчет и построение механических характеристик асинхронного двигателя

Асинхронные двигатели получили широкое распространение благодаря простоте своей конструкции и высокой надежности.

При подаче на обмотки статора напряжений, сдвинутых по фазе ни 120°, по обмоткам протекают токи, создается круговое вращающее магнит­ное поле, пересекающее обмотки ротора и наводящее в них ЭДС.

Так как об­мотка ротора имеет замкнутую электрическую цепь, в ней под действием ЭДС возникает ток. При взаимодействии роторных токов с вращающимся магнитным полем статора создается вращающий электромагнитный момент на валу электродвигателя. Под действием этого момента ротор вращается и сторону вращающегося магнитного поля статора, причем частота вращения ротора двигателя всегда меньше частоты вращения магнитного поля статора.

Частота вращения магнитного поля находится в строгой зависимости и от частоты f1подводимого напряжения сети и числа пар полюсов pдвигателя:

(4.1)

где f1 частота питающей сети;

p — число пар полюсов.

Читать еще:  Большие обороты двигателя опель омега в

Одним из показателей, характеризующих работу асинхронного двига­теля, является скольжение ротора, под которым понимается отношение

(4.2)

где n1 частота вращения магнитного поля статора;

n2 — частота вращения ротора электродвигателя;

w1 – угловая скорость магнитного поля статора;

w2 — угловая скорость ротора электродвигателя.

При выводе уравнения механической характеристики асинхронного двигателя необходимо обратиться к упрощенной схеме замещения (см. рис. 4.1).

Рисунок 4.1 – Упрощенная схема замещения асинхронного электродвигателя

В соответствии с приведенной схемой находим выражение для при­веденного вторичного тока:

, (4.3)

где R1, R2 — соответственно первичное и вторичное приведенные активные сопротивления;

R , X активное и реактивное сопротивление контура намагничивания;

X1, X2 -первичное и вторичное приведенное сопротивление рассеяния;

S — скольжение двигателя.

Вращающий момент асинхронного двигателя может быть определен из выражения потерь:

(4.4)

(4.5)

Подставляя значение I2в (4.5), получаем уравнение механической характеристики асинхронного двигателя:

(4.6)

Из выражения (4.6) видно, что угловую скорость вращения асинхронного двигателя можно регулировать изменением напряжения на зажимах двигателя, введением добавочного сопротивления в цепь статора или ротора, а если обратиться к выражению (4.1), то становятся очевидными еще два способа регулирования угловой скорости, а именно: изменением числа пар полюсов и изменением частоты питающей сети.

Использование уравнения (4.6) для практических расчетов весьма за­труднительно, поэтому в практических расчетах пользуются формулой Клосса:

(4.7)

или общей формулой

(4.8)

где Мкр максимальный (критический) момент двигателя, Н*м;

Sкр скольжение, соответствующее максимальному моменту;

q — параметр, зависящий от конструктивных особенностей.

Максимальный (критический) момент двигателя Мкр определяется по номинальному моменту двигателя Мн и его перегрузочной способности mк:

(4.9)

Значение критического скольжения Sкр с достаточной степенью точ­ности может быть определено по соотношению

, (4.10)

где Sн — номинальное скольжение;

mк — кратность критического момента.

Параметр q рассчитывается по соотношению

(4.11)

(4.12)

где mп — кратность пускового момента.

Характерными точками механической характеристики асинхронного электродвигателя являются:

точка пуска с координатами w = 0; М = Мн;

точ­ка провала на пусковой ветви, угловая скорость, в которой w соответствует скольжению S = 0,8, М = Ммин;

критическая точка с координатами wкр и М = Мкр;

номинальная точка w = wн, М = Мн;

точка холостого хода, в ко­торой w = w1; М = 0 (см. рис. 4.2).

Участок механической характеристики в интервале угловых скоростей от w = w1 до w = wкр называется рабочей частью характеристики. В интер­вале угловых скоростей от w = wкр до w = 0 находится пусковой участок ме­ханической характеристики.

Рисунок 4.2 – Механическая характеристика асинхронного двигателя

Пример 4

Рассчитать и построить механическую характеристику асинхронного двигателя типа АИР56А2. Паспортные данные: Рн=0,18кВт; nн=2730 об/мин; hн=0,68; cos j = 0,78; ; .

Решение

об/мин; ;

;

; ;

; ;

;

Результаты расчетов механической характеристики по общей формуле Клосса сводим в таблицу 4.1. По полученным данным строим зависимости М=f(w) и М=f(S) (см. рис. 4.3).

Таблица 4.1 – Результаты расчетов механической характеристики асинхронного двигателя типа АИР56А2

Характерные точкиХолостого ходаНоминальнаяКритическаяПусковая
S0,050,090,20,370,40,50,60,81,0
n, об/мин
w,с -1299,25286,65198,45157,5
Мдв , Н×м0,3660,6281,1541,381,3761,3191,2331,0510,898

Рис. 4.3 – Механические характеристики асинхронного двигателя

Асинхронные электродвигатели с совре­менными способами регулирования скорости вращения не уступают элек­тродвигателям постоянного тока. Основными способами регулирования яв­ляются: включение сопротивления в цепь ротора (только для двигателей с фазным ротором); изменение числа пар полюсов или изменение частоты пи­тающего тока, изменение величины подводимого напряжения. Применяют также электромагнитные муфты скольжения.

Регулирование переключением числа пар полюсов применяют для многоскоростных электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Недос­татком является ступенчатое регулирование скорости.

Дата добавления: 2015-02-25 ; просмотров: 3985 ;

Шпаргалка: Расчет механических характеристик асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором

СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГИИ И ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Расчетно-графическая работа № 1

по дисциплине: «Основы электропривода» и «Автоматизированный электропривод»

«Расчет механических характеристик асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором»

Выполнил: студент гр.ЭСЭ 24-в

технич. наук Назаренко В.Н.

Тема: РАСЧЕТ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ (АД) С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ

Учебная цель:

1) Закрепить и углубить теоретические знания по определению свойств электродвигателей электроприводов по их механическим характеристикам.

2) Освоить методики расчета механических характеристик электроприводов в двигательном и тормозном режимах.

Содержание работы:

1) Рассчитать параметры обмотки статора и ротора асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

2) Произвести расчет механической характеристики асинхронного двигателя в двигательном режиме по приближенной формуле М.Клосса.

3) Произвести расчет механической характеристики асинхронного двигателя в режиме динамического торможения.

4) Построить механические характеристики исполнительного механизма и асинхронного двигателя в двигательном и тормозном режимах.

1) Технические данные двигателей нормального исполнения представлены в табл. />и />/>/>

2) Динамическое торможение асинхронного двигателя производиться по схеме соединения обмоток статора в звезду табл. />

3) При расчете механической характеристики асинхронного двигателя в режиме динамического торможения принять />

4) Момент сопротивления исполнительного механизма />

1.1 Особенности расчета характеристик и определение параметров асинхронных короткозамкнутых двигателей по каталожным данным

Параметры АД являются переменными, изменяющимися в зависимости от скольжения машины, что определяется насыщением зубцового слоя и вытеснением тока ротора. Изменение параметров АД значительно затрудняет расчет их механических характеристик. Механической характеристикой называется зависимость частоты вращения ротора двигателя или скольжения от момента, развиваемого двигателем при установившемся режиме работы: n=f(M) или s=f(M).[4]

Рис.1.Механическая характеристика АД

В последующих расчетах характеристик АД в различных схемах включения основное внимание уделяется учету влияния изменения Rиндукт контура намагничивания, т.к. оно определяет точность расчетов. Характер изменения остальных параметров схемы замещения или не учитывается, или учитывается косвенно.

Схема замещения АД представляет собой электрическую схему, в которой вторичная цепь (обмотка ротора) соединена с первичной цепью (обмотка статора) гальванически вместо магнитной связи, существующей в двигателе.[4]

Рис.2. Схема замещения АД

В каталогах на двигатели параметры схем замещения не указываются, а приводимые данные относятся к номинальному режиму работы. И хотя каталожных данных в ряде случаев достаточно для расчета механических характеристик, эти расчеты не всегда точны. Ниже приводятся выражения, позволяющие рассчитывать параметры схем замещения АД, а также ряд других параметров по приводимым в каталогах данным: линейному напряжению />и линейному току />статора, номинальным значениям мощности />, частоты вращения />, коэффициента мощности />, и КПД />, числу пар полюсов />, кратностям максимального />и пускового тока />(приложение – таблица />)

1.2 Исходные данные

Технические данные односкоростных электродвигателей серии МАП нормального исполнения на 1000 об/мин.

Частота вращения, об/мин

Номинальный ток при 380 В, А

Пусковой ток при 380 В, А

Массогабаритные показатели, кг·м2

Синхронная частота вращения n0=1000 об/мин

1.3 Расчеты параметров обмоток статора и ротора

Критическое скольжение двигателя.

Одной из важных точек механической характеристики, представляющей интерес при анализе работы и выборе АД, является точка, где момент, развиваемый двигателем, достигает наибольшего значения. Эта точка имеет координаты nкр,sкр,Mmax (рис.1.) Значение критического скольжения sкр, при котором двигатель развивает максимальный (критический) момент Mmax определим по формуле.

/>— кратность критического (максимального) момента;

Номинальный момент асинхронного двигателя рассчитывается по выражению:

где /> — номинальное значение мощности />,

Читать еще:  Высокие обороты холостого хода на прогретом двигателе мерседес

/>— номинальное значение угловой скорости вращения />.

Величину />, где />σ1 — коэффициент первичного рассеяния, принимают приближенно равной 1 для двигателей нормального исполнения.

Подставим полученные значения в формулу (1).

2) Ток намагничивания двигателя в номинальном режиме.

/>— по условию sin²φ+cos²φ=1 отсюда sin²φ =1- cos²φ; sinφ =√1- cos²φ;

sinφ =√(1- 0,78²)=0,62578

3) Относительное значение номинального тока ротора.

отсюда/> — приведенное значение номинального тока ротора

4) Пусковой ток ротора.

/>— кратность пускового тока двигателя. />

5) Приведенное активное сопротивление ротора.

/>— приведенное значение номинального тока ротора из выражения (3).

/>— скорость вращения идеального холостого хода.

/>-число пар полюсов электродвигателя, отсюда />

/>-частота питающего напряжения=50Гц

6) Полное сопротивление короткого замыкания.

/>— фазное напряжение асинхронного двигателя. (1.6)

7) Коэффициент мощности при пуске асинхронного двигателя.

/>— кратность пускового момента двигателя; />

/>-номинальное значение КПД двигателя (по усл);

/>— отношение потерь в меди статора к суммарным потерям в номинальном режиме.

8) Коэффициент первичного рассеяния

9) Активное сопротивление обмотки статора

/>— из пункта 5; Zк- из пункта 6; cosφ из пункта 7; /> — из пункта 8. />/>1,943 (Ом)

10) Индуктивное сопротивление обмотки статора двигателя, определяемое по номинальному режиму.

11) Индуктивное сопротивление двигателя, определяемое по пусковому режиму.

12) Приведенное индуктивное сопротивление обмотки ротора

2. Расчет механической характеристики асинхронного двигателя в двигательном режиме

Особенностью работы АД в двигательном режиме является незначительное изменение скольжения двигателя на рабочей части его механической характеристики (s , (2.1)

Задаемся текущими значениями скольжения в пределах />

Зададим для скольжения произвольный шаг, например: 0,037.

2) Текущее значение частоты вращения определяют по формуле:

/>результат заносим в таблицу 1

Вычисления n при других s производим с помощью формулы в программе Excel.

Остальные результаты вычисления также заносим в таблицу 1

3) Момент асинхронного двигателя по формуле М.Клосса

/>, />-текущее значение скольжения асинхронного двигателя. (2.3)

результат заносим в таблицу 1

Остальные результаты вычисления для другого S также заносим в таблицу 1

4) Критическое значение частоты вращения определяем по формуле:

Характерными точками механической характеристики вне рабочей части ее являются точки с координатами />, />, />, то есть точки с координатами />, />, />.

3. Расчет механической характеристики асинхронного двигателя в режиме динамического торможения

3.1 Принцип работы асинхронного двигателя в режиме динамического торможения.Схемы динамического торможения

Термин «динамическое торможение» определяет режим работы асинхронного двигателя, при котором в обмотку статора подается постоянный ток, а ротор вращается либо за счет энергии, поступающей со стороны вала от постороннего источника потенциальной энергии, либо за счет запаса кинетической энергии. Тормозной момент образуется в результате взаимодействия неподвижного потока статора с током, вызванным этим потоком во вращающемся роторе.

Существующие схемы динамического торможения приведены в табл. />Они могут быть разделены на две группы:

1) несимметричные, в которых токи, протекающие по обмоткам статора, не равны по величине или не одинаковы по направлению (схемы I-V и VIII табл. />);

2) симметричные, в которых токи, протекающие по обмоткам, равны по величине и одинаковы по направлению (схемы VI и VII табл. />

По принципу действия симметричные и несимметричные схемы различаются тем, что в несимметричных схемах тормозное поле создается, в основном, первой гармоникой суммарной МДС.

В симметричных схемах основным тормозным полем является суммарное поле третьих гармоник. В табл. />наряду с основными схемами подключения постоянного тока приведены значения сумм первых и третьих гармоник МДС.

3.2 Основные соотношения для расчета механических характеристик динамического торможения

В основе расчетов характеристик динамического торможения лежит рассмотрение эквивалентного режима асинхронного двигателя. Для равенства эквивалентного двигательного и тормозного моментов должны быть равны МДС, создаваемые постоянным и эквивалентным переменными токами. Из этого условия определяются соотношения между эквивалентным />и постоянным />токами. Эти соотношения приведены в табл. />

1) Момент асинхронного двигателя.

/>; />-относительная скорость вращения АД.

2) Приведенный ток ротора в соответствии со схемой замещения асинхронного двигателя.

3) Расчетное значение момента асинхронного двигателя.

3.3 Графоаналитический метод расчета механической характеристика динамического торможения

Расчет выполняется графоаналитическим методом в следующей последовательности:

1) Заполняем первый столбец таблицы 2. Задаемся значениями тока намагничивания в относительных единицах в пределах />, />, где/>-значение тока холостого хода в двигательном режиме при номинальном напряжении.

2) Заполняем второй столбец таблицы 2.

по универсальной кривой намагничивания (рис.3)

определяют />в зависимости от i0, значения e заносим во второй столбец.

Расчет трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором на мощность 45 киловатт

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 Современные серии электрических машин

1.2 Основные тенденции в электромашиностроении

2 РАСЧЕТЫ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

2.1 Техническое задание

2.2 Выбор аналога двигателя

2.3 Размеры, конфигурация и материал магнитной цепи двигателя

2.4 Обмотка статора

2.5 Обмотка короткозамкнутого ротора

2.6 Расчет магнитной цепи

2.7 Активные и индуктивные сопротивления обмоток

2.8 Режим холостого хода и номинальный

2.9 Рабочие характеристики

2.10 Максимальный момент

2.11 Начальный пусковой момент и пусковые токи

2.12 Расчет механической характеристики двигателя и зависимости пускового тока от скольжения

2.13 Тепловой и вентиляционный расчеты

2.14 Масса двигателя и динамический момент инерции ротора

2.15 Расчет надежности обмотки статора

2.16 Механический расчет вала и подбор подшипников качения

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Темников Ю.В. Двигатель асинхронный трехфазный, мощность 45 кВт, 6 полюсов.

Представлены результаты расчета трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором на мощность 45 киловатт, число полюсов равно 6, линейное напряжение сети: при соединении в треугольник – 380В, при соединении в звезду – 660В, частота питающей сети 50 Гц.

Спроектирован асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором. Высота оси вращения – 250мм, магнитопроводы статора и ротора выполнены из стальной ленты, марка стали – 2411, обмоточный провод ПЭТ-155, обмотка ротора из алюминия марки АКМ12-4, станина литая из чугуна, класс нагревостойкости изоляции F.

Расчеты выполнены с учетом рекомендаций, изложенных в учебных пособиях Гольдберга О.Д. «Проектирование электрических машин»[1] и Гурина Я.С. «Проектирования серий электрических машин» [2].

Асинхронный электродвигатель — двухобмоточный электрический двигатель, одна из обмоток которого питается от сети переменного напряжения, а другая замкнута накоротко или на сопротивление.

Асинхронные двигатели находят широкое применение в хозяйстве. По разным данным, около 70% всей электрической энергии, преобразуемой в механическую вращательного или поступательного движения, потребляется асинхронными электродвигателями.

Широкое применение асинхронных двигателей связано с простотой их конструкции, ее технологичностью и минимальными затратами в эксплуатации, по сравнению с другими видами электрических машин, таких как двигатели постоянного тока, синхронными двигателями и т.д.

Трехфазный асинхронный электродвигатель, традиционного исполнения, выполняющего вращательное движение (конструкция такого двигателя впервые была предложена М.О. Доливо-Добровольским в 1889 году) состоит из двух основных частей: неподвижного статора и вращающегося ротора.

Статор состоит из станины, в которую впрессован сердечник статора – магнитопровод статора с распределенной обмоткой. Назначение сердечника – создание вращающегося магнитного поля. Магнитопровод состоит из штампованных, изолированных друг от друга листов электротехнической изотропной (в крупных машинах – анизотропной) стали, толщиной (в зависимости от размеров и необходимых параметров машины) от 0,28 до 1мм.

Читать еще:  Что то скрипит в двигателе ситроен с4

Сердечник ротора двигателя, аналогично сердечнику статора, набирается из листов электротехнической стали. Обмотки роторов бывают короткозамкнутые, из алюминиевого литья, и фазные, которые, аналогично обмотке статора, выполнены из изолированного медного провода, концы обмоток выводятся на контактные кольца, закрепленные на вале ротора, далее, посредством щеточного контакта, к обмотке ротора можно подключить пусковой реостат.

В данном курсовом проекте речь пойдет о трехфазном асинхронном двигателе с короткозамкнутым ротором.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 Современные серии электрических машин

В 70-е годы была разработана и внедрена серия электродвигателей 4А, основным критерием при проектировании которой был принят минимум суммарной стоимости двигателя в производстве и эксплуатации. Переход на новую привязку мощностей и установочных размеров электродвигателей позволил получить большую экономию дефицитных материалов. Впоследствии серия была модернизирована, вследствие чего несколько улучшены виброакустические и некоторые энергетические показатели электрических двигателей. Серия получила название 4АМ.

В связи со все возраставшими требованиями мирового электромашиностроения к асинхронным двигателям на замену двум предыдущим сериям 4А и 4АМ в 80-х годах бывшей организацией социалистических стран ИНТЕРЭЛЕКТРО была разработана унифицированная серия асинхронных электродвигателей АИ. Двигатели серии АИ отличаются повышенными надежностью и перегрузочной способностью – расширенным диапазоном регулирования, улучшенными энергетическими и виброакустическими характеристиками.

Распад Советского Союза на суверенные государства привел к тому, что многие заводы электротехнической промышленности, монопольно выпускавшие отдельные габариты единой серии АИ, оказались за рубежом. Поэтому в НИПТИЭМ разработана новая серия асинхронных электродвигателей 5А (взаимозаменяемых с электродвигателями АИР, 4А) на замену тем габаритам, производство которых осталось за границей России.

При разработке серии 5А учтены изменившиеся требования к асинхронным электродвигателям для повышения конкурентоспособности их на мировом рынке. На многих типоразмерах двигателей улучшены энергетические, виброакустические показатели, а так же моментные характеристики.

Общая характеристика двигателей серии АИ и5А

Привязка мощностей и установочных размеров электрических двигателей серии АИ аналогична привязке серий 4А, 4AМ и охватывает диапазон 0,06…400 кВт (при частоте вращения 1500 оборотов в минуту). Серия состоит из 17 габаритов, характеризуемых значениями оси вращения от 50 до 355 мм. Двигатели выпускается на частоты вращения 3000, 1500, 1000, 750, 600 и 500 оборотов в минуту.

Структура серии предусматривает следующие группы исполнений:

· модификации по характеристикам с повышенным пусковым моментом,электрические двигатели с повышенным скольжением, многоскоростные двигатели, электрические двигатели с фазным ротором, однофазные, малошумные;

· модификации по условиям окружающей среды (для холодного, длятропического климата, электродвигатели для сельского хозяйства, для работы в пыльных помещениях, для работы в химически активных средах);

· модификации электродвигателей по точности установочных размеров (сповышенной точностью, с высокой точностью установочных размеров);

· модификации асинхронных двигателей с дополнительнымиустройствами (со встроенной температурной защитой, со встроенным электромагнитным тормозом);

· узкоспециализированные модификации (текстильные, длямоноблокнасосов, двигатели в рудничном нормальном исполнении).

В России двигатели серии 5АМ (модернизированные) производят на Владимирском Электромашиностроительном Заводе. В настоящее время завод выпускает и двигатели серии 6А. Ведутся разработки серии 7А.

Параллельно в 1992 году на Ярославском Электромашиностроительном Заводе шло создание новой серии электрических машин РА. В двигателях используются съемные лапы, позволяющие потребителю выбирать наиболее удобное для него расположение машины. Кроме того, в двигателях используется горизонтально-вертикальноеоребрение станин, позволяющее сэкономить до 15% материала станины, улучшая при этом теплоотдачу. Освоение серии РА позволило сократить зависимость России от импорта и развить экспорт асинхронных двигателей.

ИССЛЕДОВАНИЕ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ

Ц е л ь р а б о т ы – ознакомиться с конструкцией асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, его пуском в ход; изучить методику определения скольжения; снять рабочие характеристики двигателя [ 1, с. 29 – 32, с. 462 – 466; 2, с. 358 – 367, с. 566 – 568, с. 533].

Основные теоретические положения

Наиболее широкое применение в качестве привода в современных электрических установках имеет асинхронная машина (АМ) переменного тока. Она является обратимой и используется как преобразователь электрической энергии в механическую и наоборот, а также в качестве преобразователя частоты. Наибольшее применение имеют асинхронные двигатели (АД). Основными элементами АМ являются статор и ротор. Обмотка статора выполняется трех –, двух – и однофазной в зависимости от типа машины.

В трехфазной машине фазные обмотки укладываются со сдвигом на 120 о в пространстве, и при питании симметричным трехфазным напряжением они создают вращающееся магнитное поле.

При =50 Гц имеем ряд синхронных частот вращения (табл. 3).

Таблица 3

Соотношение между числом пар полюсов и синхронной частотой вращения поля

Принцип действия АД заключается в следующем: при включении обмотки статора АД в трехфазную сеть создается вращающееся магнитное поле, индуктирующее в обмотке ротора ЭДС, под действием которой в замкнутом контуре обмотки ротора начнут протекать токи; последние, взаимодействуя с магнитным полем, создают электромагнитный момент, приводящий ротор во вращение вслед за вращением поля.

, отсюда и , где – частота ЭДС и

Скольжение, соответствующее номинальной нагрузке двигателя, называется номинальным. Для двигателя нормального исполнения мощностью от 1 до

АД конструктивно выполняются в двух вариантах: с короткозамкнутым (рис.11) и фазным ротором (рис. 14).

В трехфазном АД обмотки статора соединяются по схеме «звезда» и «треугольник» в зависимости от напряжения питающей сети.

Зависимость называется механической характеристикой двигателя

и имеет вид, приведенный на рис. 8.

(до 30%) момент двигателя уменьшается более чем вдвое. Это приводит к тому, что двигатель не в состоянии работать при номинальной нагрузке на валу.

и могут быть получены расчетным и опытным путем. В лабораторных условиях они снимаются на установке, где двигатель нагружают с помощью нагрузочного генератора. Для двигателей средней и большой мощности рабочие характеристики можно построить по круговой диаграмме.

1) с использованием тахометра;

точностью определить по формуле: .

Для определения скольжения используют различные способы.

Скольжение и частоту вращения ротора двигателя .

Экспериментальная часть

1) Собрать схему двигателя, подбирая приборы для измерения по паспортным данным машины (рис. 11).

при . Данные занести в табл. 4.

Таблица 4

Результаты испытаний

Расчеты и построения

1) Рассчитать для различной нагрузки двигателя. Полезную мощность двигателя определить через параметры

КПД генератора определяется по графику (рис. 12). Момент ,

где – полезная мощность двигателя, Вт: – частота вращения ротора, об/мин.

2) Построить рабочие характеристики асинхронного двигателя:

3.4. Контрольные вопросы

1) Что называется скольжением асинхронного двигателя?

2) При каких условиях КПД двигателя достигает максимального значения?

4) Как выбирается схема соединения обмотки статора ( или )?

5) Возможен ли пуск двигателя на двух фазах?

6) К чему приводит обрыв линейного провода в процессе работы двигателя?

7) Устройство и принцип действия АД.

8) Формулы частот вращения ротора и поля статора.

9) Виды потерь мощности АД. От чего они зависят?

10) Какие характеристики АД называются рабочими?

Лабораторная работа 4

Последнее изменение этой страницы: 2017-03-17; Просмотров: 387; Нарушение авторского права страницы

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector