Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Федеральное агентство по образованию РФ.
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования.
«Чувашский государственный университет имени И. Н. Ульянова»
Кафедра ЭМТЭМ
Курсовой проект
Часть II
Преобразование энергии и регулирование
скорости асинхронной машины
Вариант-14
Выполнил студент
группы ЭТ-22-03
Кузьмин А.В.
Проверил преподаватель
Лавриненко В.А.
Чебоксары 2005
Исходные данные:
Тип двигателя: 4АНК315M4У3
|
250кВт |
|
|
93,0% |
|
|
0,90 |
|
|
В |
|
|
2,0 |
|
|
2,5% |
|
|
8,8% |
|
|
4,1 Ом |
|
|
0,022 Ом |
|
|
0,15 Ом |
|
|
0,025 Ом |
|
|
0,14 Ом |
|
|
4 |
|
|
9+9 |
|
|
1+1 |
|
|
4 |
|
|
1 |
|
|
0,874 |
|
|
0,956 |
|
|
0,0230 Ом |
|
|
0,00798 Ом |
Задание №1. Определить номинальный ток статора , электромагнитную мощность, передаваемую от статора в ротор посредством вращающегося магнитного поля , электромагнитный вращающий момент , электрические потери двигателя , механические потери в асинхронной машине в номинальном режиме работы, приняв потери в стали .
1) Потребляемый двигателем номинальный ток
где - номинальная мощность на валу двигателя;
- номинальное напряжение обмотки статора;
- КПД двигателя в номинальном режиме.
-коэффициент полезного действия в номинальном режиме.
2) Электромагнитная мощность, передаваемая от статора в ротор
(Вт)
Знак приближенного равенства указывает на то, что преобразованная механическая мощность больше полезной мощности на величину механических потерь.
3) Электромагнитный вращающий момент электродвигателя.
Скорость вращения магнитного поля в системе СИ
где nC – вращения магнитного поля, имеющая размерность [об/мин] (дается в справочнике);
Тогда электромагнитный вращающий момент будет равен
(Н·м)
4) Электрические потери в двигателе состоят из потерь в обмотке статора ПЭ1 и в обмотке ротора ПЭ2.
Электрические потери в статоре в номинальном режиме
(Вт)
Электрические потери в роторе в номинальном режиме
(Вт)
Суммарные потери в двигателе в номинальном режиме
(Вт)
Потери в стали магнитной системы в номинальном режиме
(Вт)
5) Механические потери в двигателе в номинальном режиме
=
=11478,26-2295,65-4418,294-3942,328=821,988(Вт)
Задание №2. Определить сопротивление, которое надо ввести в цепь неподвижного ротора для имитации номинальной механической нагрузки вращающегося ротора.
Параметры Т-образной схемы замещения в именованных единицах:
где Хμспр – сопротивление, указанное в таблице 2.8.
(Ом)
Найдем индуктивное сопротивление рассеяния статора, фигурирующее в Т-образной схеме.
где - индуктивное сопротивление рассеяния статора Г-образной схемы;
- индуктивное сопротивление намагничивающего контура
(Ом)
Определим значение коэффициента
С1=1+Х1/Хμ=1+0,11/3,277=1,034
Теперь найдем остальные сопротивления Т-образной схемы замещения
(Ом)
(Ом)
(Ом)
Сопротивление, которое необходимо ввести в цепь обмотки ротора для имитации номинального режима при неподвижном роторе следует из Т – образной схемы замещения (предполагается, что обмотка статора соединена в звезду).
(Ом)
Задание №3. Определить значение добавочного активного сопротивления в цепи ротора, при котором:
а) Начальный пусковой момент .
Если , то критическое скольжение (скольжение, при котором момент имеет максимальное значение) ; для этого в цепь ротора надо ввести такое дополнительное сопротивление
где критическое скольжение
б) Скорость вращения двигателя равна половине номинальной при
Следовательно, при должна оставаться неизменной и величина , , отсюда
, где – скольжение при наличии добавочного сопротивления.
- скорость, которую нужно получить путем включения добавочного сопротивления в цепь обмотки ротора.
Задание №4. Для режимов работы п.3 (а, б) определить ток статора I1.
Токи статора I1 для различных сопротивлений RD и соответствующим им скольжениям S предлагается определять из Т-образной схемы замещения, используя любой удобный для данного случая метод теории цепей, например метод контурных токов. Для упрощения пренебречь сопротивлением Rμ.
Приведенное добавочное сопротивление, входящее в систему уравнений, следует определять по формуле
а)
Решая систему в Mathcad 2001 Professional, получили
б)
Решая систему в Mathcad 2001 Professional, получили
Задание №5. Для режимов работы п.3 (б) определить КПД, сравнить его с КПД в номинальном режиме.
При моменте равном номинальному вне зависимости от скорости ротора значение электромагнитной мощности сохраняется неизменным.
Электрические потери в роторе
потери в стали остаются постоянными
Механические потери ПМХω при скорости , отличной от
Частота (скорость) вращения
электрические потери в статоре:
Номинальный вращающий момент валу
Мощность на валу при скорости, отличной от номинальной, но при номинальном моменте на валу
Коэффициент полезного действия в неноминальном режиме
Изменение КПД
Задание №6. Рассчитать и построить зависимость .
Коэффициент
- критическое скольжение
Максимальный (критический) вращающий момент
,
где mK – кратность максимального момента (из таблицы 2.8).
Характеристика строится по формуле Клосса
Для построения зависимости воспользуемся
Задание №7. При напряжении питания больше номинального на 10% и меньше номинального на 15% рассчитать:
а) кратности максимального и пускового моментов;
Кратность максимального момента mk при номинальном напряжении питания дана в таблице 2.8. Обозначим ее так =2,0
Кратность пускового момента
,
где - номинальный относительный момент
где - номинальный относительный момент
Так как любой момент пропорционален квадрату напряжения, то кратности моментов при
При напряжении питаниях питания больше номинального на 10%
При напряжении питаниях питания меньше номинального на 15%
б) Момент, развиваемый двигателем при номинальном скольжении,
,
При напряжении питаниях питания больше номинального на 10%
При напряжении питаниях питания меньше номинального на 15%
в) Скольжение и скорость ротора при номинальном моменте на валу
В диапазоне скольжений характеристику момента можно считать линейной.
При напряжении питания больше номинального на 10%
При напряжении питания меньше номинального на 15%
Скорость ротора найдем по формуле:
При напряжении питания больше номинального на 10%
При напряжении питания меньше номинального на 15%
Начальные участки зависимости при разных напряжениях
Задание №8. При номинальном напряжении определить те же величины, что в п.2ю7 а, б, в, если частота больше номинальной на 10% и меньше на 15%.
а) если ввести понятие относительной частоты статора
,
то выражение для максимального и пускового моментов можно записать следующим образом:
;
.
Разделив значения этих моментов на (при , ) определим соответствующие кратности:
Кратность пускового момента при
Кратность максимального момента при
Кратность пускового момента при
Кратность максимального момента при
Кратность пускового момента при
Кратность максимального момента при
б) Находим вращающие моменты при номинальной скорости вращения вала, но при различных частотах питающего напряжения. Воспользуемся формулой Клосса. Предварительно находим скольжения для различных f*=1; f*=1,1; f*=0,85.
|
и . |
Затем рассчитаем вращающие моменты по формуле
0,114
0,104
0,134
в) Скольжение ротора при переменной частоте питания. При неизменном вращающем моменте, но при изменении частоты питающего напряжения скорость вращения ротора изменяется. Для определения скорости вращения при различных частотах опять же можно воспользоваться формулой Клосса. Если ее незначительно упростить, получим
откуда или
По последней формуле следует рассчитать три значения Sf для f*=1; f*=1,1; f*=0,85. Значения Кmf и Skf возьмем из предыдущих расчетов. Затем найдем скорости вращения вала по формуле
|
. |
f*=1;
f*=0.85
Задание №9. Рассчитать с помощью ЦВМ и проанализировать зависимости от скорости токов фаз статора, электрических потерь в статоре и роторе, моментов прямой, обратной последовательностей и результирующего при несимметричном напряжении питания для следующих значений относительного напряжения обратной последовательности:
0; 0,25; 0,5; 0,75; 1,0
А=0
А=0,25
А=0,5
А=0,75
A=1
Задание №10. Определить частоту биения тока статора асинхронного двигателя при номинальном скольжении и несимметричных фазных сопротивлениях ротора.
При несимметрии роторных цепей его токи частоты
станут несимметричными и кроме прямой МДС создадут и обратную. Обратное поле ротора наведет в статоре токи частоты
,
которые накладываются на основные токи частоты сети и образуют биения с частотой, равной разности частот обоих токов
Список использованной литературы:
Брускин Д.Э., Зорохович А.Е., Хвостов В.С. Электрические машины и микромашины. – М.: Высшая школа, 1990.
Исследование асинхронных машин: Методические указания к лабораторным работам/ Составители: Е.И. Ефименко, В.А.Нестерин, В.Е.Никифоров; ЧувГУ. Чебоксары, 2001.
Асинхронные двигатели серии А4:Справочник, М.: Энергоиздат, 1982
Электрические машины (асинхронные машины): Методические указания к курсовому проекту/ Сост. Ефименко Е.И., ЧувГУ. Чебоксары, 1989.
Копылов И.П. Электрические машины. – М.: Высшая школа; Логос, 2000.
0,85U1Н
U1Н
1,1U1Н
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Mathcad
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3