Контрольная работа Электрические машины

Методика решения задач контрольной работы
Техническая механика
Кинематика
Основное уравнение динамики
Динамика вращательного движения
Определить положение центра тяжести сечения

Построить эпюру из изгибающих моментов

Физика примеры решения задач
Механические колебания
Математический маятник
Механическое движение и его относительность
Молекулярная физика и термодинамика
Диэлектрики в электрическом поле
Магнитное взаимодействие проводников с током
Найти индуктивность получившегося соленоида
Интерференция света и способы ее наблюдения
Определить кинетическую энергию
Электротехника
Общие указания к выполнению контрольной работы
Генератор постоянного тока
Первичной обмоткой трансформатора
Расчет параметров асинхронного двигателя
Электрические машины постоянного тока
Трансформаторы
Асинхронные электрические машины

Синхронные электрические машины

Задача 3. Асинхронные электрические машины

 Технические данные трехфазного асинхронного двигателя с коротко-замкнутым ротором:

  номинальная мощность Р2ном = 500 Вт;

 номинальное линейное напряжение U1л = 200 В;

 частота f1 = 400 Гц;

 номинальная частота вращения n2 = 5800 об/мин;

 номинальный коэффициент мощности cosj= 0,7;

 номинальный КПД h= 0,73;

 активное сопротивление фазы обмотки статора R1= 1,57 Ом

 (при температуре 20ºС);

 Данные опыта холостого хода:

  ток холостого хода I0= 2,2 А;

 потери холостого хода Р0 = 270 Вт;

  температура обмоток t0 = 60 ºС;

 Данные опыта короткого замыкания:

  ток короткого замыкания Iк= 3,6 А;

 потери короткого замыкания Рк = 152 Вт;

 напряжение короткого замыкания (фазное) Uк = 32 В;

 температура обмоток tк = 120ºС.

3.1). Для расчета параметров схемы замещения определим:

 -номинальную потребляемую мощность

 Р1ном = Р2ном /h = 500 / 0,73 = 685 Вт;

- номинальное фазное напряжение

  В;

- номинальный ток фазы обмотки статора

  I1 = Р1ном / 3×U1×cosj  = 685 / 3×115,5×0,7 = 2,82 А;

3.2). По данным опыта холостого хода рассчитаем:

- электрические потери в обмотке статора

 DР1эл = 3×I02× R1t0 = 3 × 2,22×1,8 = 26 Вт,

где R1t0 = (1+0,0038×(60 – 20)) = 1,57 × (1 + 0,0038 × 40)) = 1,8 Ом - активное сопротивление фазы обмотки статора, приведенное к температуре опыта холостого хода;

- сумму магнитных и механических потерь

 Р/0 = Р0 - DР1эл = 270 – 26 = 244 Вт;

 примем DРмех = 0,45Р/0 = 0,45× 244 = 110 Вт,

  тогда DРмг = Р/0 - DРмг = 244 – 110 = 134 Вт;

- активное сопротивление намагничивающего контура схемы замещения

 Rm = DРмг / (3×I02) = 134 / (3× 2,22 ) =9,2 Ом;

- активное сопротивление вынесенного на зажимы машины намагничивающего контура схемы замещения

  R10×= R1t0 + Rm = 9,2 + 1,8 = 11 Ом;

- полное сопротивление вынесенного на зажимы машины намагничивающего контура

 Z10 = U1 / I0 = 115,5 / 2,2 = 5,25 Ом;

- реактивное сопротивление вынесенного на зажимы машины намагничивающего контура

  Ом.

3.3). По данным опыта короткого замыкания рассчитаем:

- активное сопротивление фазы обмотки статора, приведенное к температуре опыта короткого замыкания

 R1tк = (1+0,0038×(120 – 20)) = 1,57 × (1 + 0,0038 × 100)) = 2,17 Ом ;

- полное сопротивление короткого замыкания

 Zк = Uк / I к = 32 / 3,6 = 8,9 Ом;

- активное сопротивление короткого замыкания

 Rк = R1tк + R/2 = Рк / (3×Iк2) = 152 / (3× 3,62) =3,9 Ом;

- приведенное активное сопротивление обмотки ротора

 R/2 = Rк - R1tк = 3,9 – 2,17 = 1,73 Ом;

- реактивное сопротивление короткого замыкания

 Ом;

- индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора и приведенное индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора

  X1 = X/2 = Xк / 2 = 8 0 2 = 4 Ом;

- индуктивное сопротивление намагничивающего контура

 Xm = X10 - X1 = 51,3 – 4 = 47,3 Ом;

3.4). Поправочный коэффициент

  s1= 1 + X1 / Xm = 1 + 4 / 47,3 = 1,08

3.5). Схема замещения фазы обмотки статора трехфазного асинхронного двигателя с вынесенным на зажимы намагничивающим контуром представлена на рис. 4.12.

Рис. 4.12. Уточненная Г- образная схема

замещения асинхронной машины

Численные значения параметров схемы замещения:

R1 = 2,17 Ом, X1 = 4 Ом,

R/2 = 1,73 Ом, X/2 = 4 Ом,

Rm = 9,2 Ом, Xm = 47, 3 Ом,

s1R1 = 2,9 Ом, s1X1 = 4,32 Ом,

s12 R/2 = 2 Ом,

s12 X/2 = 4,67 Ом.


3.6). Механическая характеристика асинхронной машины (зависимость электромагнитного момента М от скольжения s при U1 = const и f1 = const) рассчитана в соответствии с выражением

 

для режимов работы машины:

 - генераторного  при -2 < s ≤ 0 ,

 - двигательного при s0 < s ≤ 1,

где s0 – скольжение холостого хода двигателя,

 - электромагнитного тормоза 1 < s < 2.

 Результаты расчета сведены в табл. 4.3, механическая характеристика показана на рис. 4.13.

 Таблица 4.3

s

М, Нм

s

М, Нм

0,00

0,00

0,014

0,43

-0,03

-1,09

0,033

0,94

-0,06

-2,00

0,06

1,54

-0,08

-2,63

0,08

1,89

-0,10

-3,19

0,10

2,16

-0,12

-3,65

0,12

2,37

-0,16

-4,27

0,16

2,61

-0,22

-4,54

0,22

2,71

-0,40

-3,62

0,40

2,35

-0,60

-2,60

0,60

1,87

-0,80

-1,97

0,80

1,53

-1,00

-1,58

1,00

1,28

-1,20

-1,31

1,20

1,10

-1,40

-1,12

1,40

0,96

-1,60

-0,97

1,60

0,85

-1,80

-0,86

1,80

0,76

-2,00

-0,77

2,00

0,69

Рис. 4.13. Механическая характеристика асинхронной машины

3.7). По механической характеристике определим значения электромагнитного момента для скольжений

  а) номинального sном = (n1 - n2) / n1 = (6000 -5800) / 6000 = 0,033,

где n1 = (60× f1) / р = (60 × 400) / 4 =6000 об/мин – частота вращения магнитного поля статора,

 р = 4 – число пар полюсов,

 - номинальный момент Мном = 0,94 Нм

 б) критического sкр » R/2/ Xк = 1,73 /8 = 0,22

 - максимальный момент Ммах = 2,71 Нм

 в) s = 1 – пусковой момент Мп = 1,28 Нм.

 Момент холостого хода рассчитаем, исходя из соотношения

 Мо = Ро / Ω1 = 270 / 628 = 0,43 Нм,

где Ω1 = (2×π f1) / р = (2×π × 400) / 4 = 628 рад/с угловая скорость поля.

 По механической характеристике определим s0 =0,014.

3.8). Кратность пускового момента Кп = Мп / Мном = 1,28 / 0,94 = 1,36,

 перегрузочная способность Км = Ммах / Мном = 2,71 /0,94 = 2,9.

3.9). При уменьшении питающего напряжения на 20% ,то есть до (0,8×U1ном), получим

 пусковой момент 1,28 × (0,8)2 = 1,28 × 0,64 = 0,82 Нм

 максимальный момент 2,71 × (0,8)2 = 2,71 × 0,64 = 1,73 Нм.