Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Контрольная работа: Расчет электромеханических характеристик частотно-регулируемого асинхронного двигателя

Контрольная работа: Расчет электромеханических характеристик частотно-регулируемого асинхронного двигателя

Уральский Государственный Технический Университет

Кафедра электрических машин

Контрольная работа

Расчет электромеханических характеристик частотно-регулируемого асинхронного двигателя

Выполнил: Студент гр.

Проверил: Старший преподаватель

Расчет электромеханических характеристик частотно-регулируемого асинхронного двигателя

Частотное регулирование асинхронного двигателя применяется в тех случаях, когда требуется плавно и в широких пределах регулировать частоту вращения и электромагнитный момент двигателя. При этом, как правило, требуется обеспечить благоприятные условия работы двигателя по магнитному потоку и току, не допуская снижения его перегрузочной способности.

Простейший анализ рабочих режимов асинхронного двигателя при частотном регулировании можно выполнить с помощью его схемы замещения (рис.1).

Рис. 1. Схема замещения асинхронного двигателя.

Существует несколько подходов к формированию третьего условия, вытекающих из стремления обеспечить экономичный режим работы двигателя. Наиболее часто используется одно из следующих условий:

1.

2.

3.

4.

Эти условия получили название законов управления. Выбор рационального закона управления для конкретного типа электропривода осуществляется на основе анализа электромеханических характеристик двигателя. В табл.1 приведены формулы для расчета тока ротора для каждого из рассматриваемых законов

Исходные данные для расчета.

Параметры базового двигателя

; ; ; ;

Отклонения параметров i-варианта от параметров базового приведены в табл. 1.

Параметры конкретного двигателя определяются по соотношениям:

Задание 1. Рассчитать механические характеристики двигателя для четырех законов управления. Расчеты выполнить для следующих значений частот питающего напряжения , варьируя скольжение от 0 до 1.0 . Результаты расчетов свести в таблицы.

По результатам расчетов для каждого закона управления построить на отдельном графике семейство механических характеристик при частотах . Из полученных характеристик для каждой частоты определить скольжение , соответствующее номинальному моменту

Закон№1 Согласно данным соотношениям, рабочий процесс двигателя определяются тремя переменными: частотой питающего напряжения ; модулем питающего напряжения и частотой скольжения ротора . Выбор этих переменных осуществляется исходя из требований получения заданной частоты вращения ротора

Схема замещения позволяет, используя методы теории электрических цепей, рассчитать следующие величины:

Модуль напряжения статора при первом законе управления изменяется пропорционально частоте:

(1)

.

Закон управления ______1______. Частота ____1.5____

Расчет статических механических и электромеханических характеристик асинхронного двигателя

Определение тока холостого хода, сопротивлений статора и ротора асинхронного двигателя. Расчет и построение механических и электромеханических характеристик электропривода, обеспечивающего законы регулирования частоты и напряжения обмотки статора.

РубрикаФизика и энергетика
Видконтрольная работа
Языкрусский
Дата добавления14.04.2015
Размер файла263,5 K
  • посмотреть текст работы
  • скачать работу можно здесь
  • полная информация о работе
  • весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Направление — Электроэнергетика и электротехника

Индивидуальное домашнее задание

РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ МЕХАНИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

По дисциплине: «Электрический привод»

Выполнил студент группы 5А1Д Стасов К.Э.

Дан асинхронный двигатель типа 5а225s8k имеющий следующие технические данные:

— номинальная мощность Pном = 18,5 кВт;

— номинальное скольжение s ном = 0.03 %;

— КПД в режиме номинальной мощности зн = 0.885 о.е.;

— коэффициент мощности в режиме номинальной мощности cosцном = 0,84 о.е.;

— кратность максимального моме3

— кратность пускового момента ;

— кратность пускового тока ;

— номинальная частота вращения nном = 970 об/мин;

— номинальное фазное напряжение U = 220 В;

— номинальное напряжение сети U = 380 В;

— коэффициент загрузки двигателя:

— число пар полюсов: р = 3

1. Определить параметры Т-образной схемы замещения;

2. Рассчитать и построить естественные механические и электромеханические характеристики. Провести анализ полученных результатов;

3. Рассчитать и построить механические и электромеханические характеристики электропривода, выполненного по системе «преобразователь частоты — асинхронный двигатель», обеспечивающего законы регулирования частоты и напряжения обмотки статора асинхронного двигателя. Провести анализ полученных данных.

статор ротор электропривод асинхронный

1. Определение параметров Т-образной схемы замещения асинхронного двигателя

Читать еще:  Шевроле круз детонация двигателя причины

Рисунок 1. Т-образная схема замещения асинхронного двигателя

Найдем ток холостого хода асинхронного двигателя:

— — номинальный ток статора двигателя;

— — ток статора двигателя при частичной загрузке;

— — коэффициент мощности при частичной загрузке;

— К=0.974 — коэффициент, зависящий от мощности двигателя.

Из формулы Клосса определим соотношение для расчета критического скольжения. В первом приближении принимаем в=1:

Тогда активное сопротивление ротора, приведенное к обмотке статора асинхронного двигателя:

Активное сопротивление статора обмотки рассчитываем по следующему выражению:

Определим параметр г, который позволяет найти индуктивное сопротивление короткого замыкания :

Найдем значение индуктивного сопротивления короткого замыкания:

Найдем индуктивное сопротивление статорной обмотки, приведенное к статорной:

Найдем индуктивное сопротивление роторной обмотки, приведенное к статорной:

По найденным значениям , и определим критическое скольжение:

Для того чтобы найти ЭДС ветви намагничивания E1 найдем sin?

Найдем ЭДС ветви намагничивания Е1, наведенную потоком воздушного зазора в обмотке статора в номинальном режиме

Тогда индуктивное сопротивление намагничивания

Приведенная методика дает удовлетворительное схождение расчетных характеристик, построенных по паспортным точкам на рабочем участке механической характеристики.

2. Расчет и построение естественных механических и электромеханических характеристик асинхронного двигателя

Все расчеты производим, используя параметры схемы замещения.

Найдем синхронную угловую скорость:

а) Рассчитаем и построим естественную электромеханическую характеристику

статор ротор электропривод асинхронный

где — значение приведенного тока ротора от скольжения

Рисунок 2. Естественные электромеханические характеристики.

Зависимость угловой скорости от приведенного тока ротора.

Рисунок 3. Естественные электромеханические характеристики.

Зависимость угловой скорости от тока статора.

Вывод: различают естественную и искусственную электромеханические характеристики АД. Под естественной электромеханической характеристикой АД понимают зависимость тока ротора функцией от скольжения при номинальной схеме включения двигателя, номинальных параметров питающей сети и отсутствие добавочных сопротивлений в цепях двигателя. Все остальные характеристики называются искусственными. В нашем случае были построены естественные электромеханические характеристики. Значение номинального тока статора и тока ротора асинхронного двигателя, определенное по его электромеханической характеристике, практически совпадают со значениями, рассчитанными по каталожным данным, что подтверждает правильность методики определения параметров схемы замещения АД.

б) Рассчитаем и построим естественную механическую характеристику

Рисунок 4. Естественная механическая характеристика.

Вывод: как видно из расчетов, контрольные параметры, найденные в соответствии с каталожными данными двигателя, совпадают с контрольными точками, такими как: номинальный момент, максимальный момент, минимальный момент. Поэтому методику определения параметров схемы замещения по каталожным данным можно считать верной.

3. Расчет и построение механических и электромеханических характеристик электропривода, выполненного по системе «преобразователь частоты — АД», обеспечивающего законы регулирования частоты и напряжения обмотки статора асинхронного двигателя. (Вариант 1, 3, 5)

Рисунок 5. Функциональная схема скалярного частотного управления скоростью асинхронного двигателя

Характеристики рассчитываются для следующих частот обмоток статора ,, .

Коэффициенты IR — компенсации:

Найдем относительные значения частот питающего напряжения в соответствии с заданием:

Найдем фазное напряжение обмотки статора асинхронного двигателя в соответствии с заданием:

Найдем относительные значения угловых скоростей холостого хода, в соответствии с заданием:

Рассчитаем и построим электромеханические характеристики с IR-компенсацией, определяющие зависимость приведенного тока ротора от скольжения:

На рисунке 6 представлены электромеханические характеристики, определяющие зависимость приведенного тока ротора от скольжения.

Рисунок 6. Электромеханические характеристики, определяющие зависимость тока ротора от синхронной скорости

Рассчитаем и построим электромеханические характеристики, определяющие зависимость тока статора от скольжения:

На рисунке 7 представлены электромеханические характеристики, определяющие зависимость приведенного тока статора от скольжения.

Вывод: из построенных электромеханических характеристик видно, что регулирование скорости изменением частоты напряжения статора с законом регулирования приводит к значительному уменьшению пусковых токов, что приводит к уменьшению допустимого диапазона нагрузок для двигательного режима работы электропривода. В данном случае мощность двигателя довольно большая, следовательно, активное сопротивление обмотки статора не велико (по сравнению с двигателями меньшей мощности) и с уменьшением частоты f1 сокращение рабочего диапазона нагрузок происходит в меньшей степени.

Рисунок 7. Электромеханические характеристики, определяющие зависимость тока статора от синхронной скорости

Рассчитаем и построим механические характеристики асинхронного двигателя при переменных значениях величины и частоты напряжения питания.

Читать еще:  Что считается рабочим объемом двигателя

На рисунке 8 представлены механические характеристики, при переменных значениях величины и частоты напряжения.

Рисунок 8. Механические характеристики асинхронного двигателя при переменных значениях величины и частоты напряжения питания.

Вывод: при малых значениях частоты падение напряжения на сопротивлении статорной обмотки двигателя снижает величину напряжения, прикладываемого к контуру намагничивания, что приводит к снижению критического момента. Это хорошо видно на приведенных характеристиках. Регулирование скорости осуществляется в соответствии с законом .

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Определение размеров и выбор электромагнитных нагрузок асинхронного двигателя. Выбор пазов и типа обмотки статора. Расчет обмотки и размеры зубцовой зоны статора. Расчет короткозамкнутого ротора и магнитной цепи. Потери мощности в режиме холостого хода.

курсовая работа [1,2 M], добавлен 10.09.2012

Расчет параметров обмотки статора и ротора асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Расчет механической характеристики асинхронного двигателя в двигательном режиме по приближенной формуле М. Клосса и в режиме динамического торможения.

курсовая работа [827,2 K], добавлен 23.11.2010

Построения развернутой и радиальной схем обмоток статора, определение вектора тока короткого замыкания. Построение круговой диаграммы асинхронного двигателя. Аналитический расчет по схеме замещения. Построение рабочих характеристик асинхронного двигателя.

контрольная работа [921,2 K], добавлен 20.05.2014

Выбор основных размеров асинхронного двигателя. Определение размеров зубцовой зоны статора. Расчет ротора, магнитной цепи, параметров рабочего режима, рабочих потерь. Вычисление и построение пусковых характеристик. Тепловой расчет асинхронного двигателя.

курсовая работа [1,9 M], добавлен 27.09.2014

Расчет исходных данных двигателя. Расчет и построение естественных механических характеристик асинхронного двигателя по формулам Клосса и Клосса-Чекунова. Искусственные характеристики двигателя при понижении напряжения и частоты тока питающей сети.

курсовая работа [264,0 K], добавлен 30.04.2014

Расчет рабочих характеристик асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Определение числа пазов статора, витков в фазе обмотки сечения провода обмотки статора. Расчёт размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора. Расчёты основных потерь.

курсовая работа [1,1 M], добавлен 10.01.2011

Определение допустимых электромагнитных нагрузок и выбор главных размеров двигателя. Расчет тока холостого хода, параметров обмотки и зубцовой зоны статора. Расчет магнитной цепи. Определение параметров и характеристик при малых и больших скольжениях.

курсовая работа [1,8 M], добавлен 11.12.2015

МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Механическая характеристика трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротор

Схема включения асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором показана на рис. 7.1, а. Механическая характеристика двигателя выражает зависимость между вращающим моментом и частотой вращения п, угловой скоростью или скольжением s.

Упрощенное уравнение механической характеристики асинхронного двигателя (формула Клосса) имеет вид


Зная величину Мн и si; и задаваясь значениями s, можно построить механическую характеристику асинхронного двигателя (рис. 7.1, б).

Участок 1, 2 представляет собой рабочую, устойчивую часть характеристики, на которой двигатель работает устойчиво. Потеря скорости при изменении нагрузки составляет 3—6% номинальной, поэтому эту часть характеристики относят к разряду жестких.

Участок характеристики 2, 3 — нерабочий. Двигатель работать под нагрузкой на этой части характеристики не может, поэтому эту часть характеристики называют неустойчивой.

Отношение критического момента Mti к номинальному /Ином называется перегрузочной способностью двигателя Л:

Отношение пускового момента Ма к номинальному Меом называется кратностью пускового момента


Такой частоты вращения ротор двигателя не может достичь самостоятельно, так как для этого необходимо, чтобы момент сопротивления был равен нулю.

Величина пускового тока в 3—8 раз больше номинального, поэтому недопустимо держать включенным двигатель, если он не развернулся после включения или если он опрокинулся (остановился) в результате перегрузки.

Трехфазный асинхронный электродвигатель с коротко- замкнутым ротором имеет следующие положительные качества: простота конструкции; отсутствие нормально искрящих частей; большая перегрузочная способность и жесткость характеристики; надежность в работе и дешевизна в изготовлении.

Наряду с положительными качествами электродвигатель с короткозамкнутым ротором имеет следующие недостатки: высокая чувствительность двигателя к колебаниям напряжения; большой пусковой ток; малый пусковой момент.

Учитывая особенности механической характеристики асинхронных электродвигателей с короткозамкутым ротором, применять их рекомендуется для установок с жесткой характеристикой, перегружаемых в процессе работы и запускаемых без нагрузки.

Трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором общего назначения из-за малых пусковых моментов и больших пусковых токов мало пригодны для привода горных машин. Для них созданы специальные короткозамкнутые электродвигатели с уменьшенным пусковым током и увеличенным пусковым моментом, v В основу улучшения пусковых свойств короткозамкнутых двигателей положен принцип автоматического включения дополнительного активного сопротивления в обмотку ротора на период пуска при сохранении принципиального устройства короткозамкнутого ротора. Осуществление этого принципа достигается за счет специальной конструкции обмоток ротора, активное сопротивление которых автоматически изменяется по мере изменения скольжения в двигателе. Для этого обмотки ротора выполняются либо с глубоким пазом (рис. 7.2, б), либо с двойной «беличьей клеткой» (рис. 7.2, а).

Читать еще:  Двигатель honda p07a характеристики

Механические характеристики двигателя с глубоким пазом 1 и двигателя с двойной «беличьей клеткой» 2 приведены на рис. 7.2 в.

Как видно из характеристик, пусковой момент двигателя с двойной «беличьей клеткой» больше критического, поэтому опрокидывание этого двигателя в результате перегрузки менее вероятно. Даже при вынужденной остановке двигатель сохранит большой пусковой момент п легко разгонится, как только будет устранена причина перегрузки.

Динамические характеристики асинхронного двигателя.

Одним из главных требований, предъявляемых к исполнительным двигателям, является требование высокого быстродействия,под которым понимают способность двигателя достигать заданной частоты вращения за максимально короткое время.

Быстродействие определяется скоростью протекания электромагнитных и электромеханических переходных процессов, возникающих в двигателе при подаче сигнала управления.

Как известно, скорость затухания переходных процессов зависит от постоянных времени — электромагнитной и электромеханической. Благодаря большому активному сопротивлению ротора, электромагнитная постоянная времени Тэм= L/r становится на порядок меньше электромеханической. Поэтому электромагнитными переходными процессами здесь можно пренебречь и считать, что быстродействие исполнительного двигателя определяется только электромеханической постоянной времени. Последнюю найдем из уравнения движения при пуске двигателя вхолостую M = J×dw/dt. Здесь J — момент инерции вращающихся частей.

Механические характеристики идеального асинхронного исполнительного двигателя линейные, что позволяет описать их одной формулой М = Мп(1 — w/wо), где wо и Мп — угловая скорость холостого хода и пусковой момент. Подставив эту формулу в уравнение движения и решив его относительно w, получим где Тм — электромеханическая постоянная, времени (1.11) На рис. 1.13 показана кривая разгона двигателя, из которой видно, что угловая скорость вращения асимптотически приближается к установившемуся значению wо. При t = Tмугловая скорость вращения w = wо(1 — е -1 ) = 0,633wо. Следовательно, постоянную Тм можно рассматривать как время разгона двигателя до скорости, соответствующей 0,633wо.

При амплитудном управлении механические характеристики непараллельные, т.е. пусковой момент пропорционален коэффициенту сигнала Мп = Мпкaэ, где Мпк — пусковой

момент при круговом поле, а угловая скорость идеального холостого хода — не пропорциональна aэ. Ее значение найдем из (1.6), положив m = 0 Подставим эти значения Мп и wо в (1.11), получим

Из этой формулы видно, что с уменьшением коэффициента сигнала, электромеханическая постоянная времени растет, а это значит — быстродействие исполнительного двигателя ухудшается. Сказанное относится и к конденсаторному управлению, чьи характеристики похожи на характеристики при амплитудном управлении.

При фазовом управлении механические характеристики параллельные, т.е. пусковой момент и угловая скорость холостого хода изменяются пропорционально коэффициенту сигнала (Мп = Мпкsinb, wо = w1sinb) . В этом случае электромеханическая постоянная времени будет т.е. при фазовом управлении постоянная времени и быстродействие не зависят от коэффициента сигнала.

Так как механические характеристики реальных двигателей проходят выше идеальных, постоянные времени реальных двигателей всегда получаются немного меньше идеальных. Однако сказанное выше относительно влияния коэффициента сигнала на быстродействие остается справедливым и здесь.

В выражения постоянных времени входит значение угловой скорости вращения wо = 2pf/p, следовательно, на величину Тмвлияет частота сети и число пар полюсов машины. По этой причине двигатели, рассчитанные на повышенную частоту, имеют большую постоянную времени и худшее быстродействие, чем двигатели, спроектированные на частоту 50 Гц (см. табл.1).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector