Самостоятельная работа №23 (3 часа)
Раздел 6. Электрические машины
Тема 6.3. Электрические машины переменного тока Расчет параметров асинхронного двигателя
Цель работы: научиться производить расчет основных параметров асинхронного двигателя
Форма отчетности: выполнение решения задач в письменном виде
Критерии оценки: «3» правильное использование законов электротехники с возможными недочетами в вычислениях, «4» - правильное решение задач варианта «5» - решение дополнительных задач. Курсант должен уметь устно объяснить ход решения задач
Теория Устройство трёхфазной асинхронной машины
Статор – неподвижная часть машины. Основное назначение обмотки статора – создание в машине вращающего магнитного поля
Рис. 1 Сердечник статора в сборе |
Сердечник статора набирается из листовой электротехнической стали и запрессовывается в станину. 1 – Станина, выполняется литой, из немагнитного материала(чугун или алюминий). 2 – Листы сердечника 3- трёхфазная обмотка из изолированного медного провода, реже – из алюминия, укладывается в пазы сердечника. Обмотка статора состоит из трёх отдельных частей, называемых фазами. Начала фаз обозначаются буквами c1,c2,c3, концы – c4,c5,c6.
|
Рис.2 Клеммник |
Начала и концы фаз выведены на клеммник, закреплённый на станине. Обмотка статора может быть соединена по схеме звезда (рис. 2.б) или треугольник (рис. 2.в). Выбор схемы соединения обмотки статора зависит от линейного напряжения сети и паспортных данных двигателя. В паспорте трёхфазного двигателя задаются линейные напряжения сети и схема соединения обмотки статора. Например, 660/380, Y/∆. Данный двигатель можно включать в сеть с Uл=660В по схеме звезда или в сеть с Uл=380В – по схеме треугольник. |
Ротор – вращающаяся часть машины. Сердечник ротора (рис. 3.б) набирается из листов электротехнической стали, на внешней стороне которых имеются пазы, в которые закладывается обмотка ротора. Обмотка ротора бывает двух видов: короткозамкнутая и фазная. Соответственно этому асинхронные двигатели бывают с короткозамкнутым ротором и фазным ротором (с контактными кольцами)
Рис. 3 Ротор с короткозамкнутой обмоткой |
Короткозамкнутая обмотка ротора «беличье колесо» 3 – стержни, закладываются в пазы сердечника ротора. 4 – торцевые кольца, замыкают стержни. Двигатель с короткозамкнутым ротором не имеет подвижных контактов и обладает высокой надёжностью. Обмотка ротора выполняется из меди, алюминия, латуни и других материалов |
.
|
Асинхронная машина с фазным ротором 1 – станина, 2 – обмотка статора, 3 – Ротор. В пазы сердечника ротора уложена трехфазная обмотка с числом пар полюсов как на статоре Витки обмотки соединяются по схеме звезда. Концы каждой фазы соединяются с контактными кольцами 4 из латуни или стали, закреплёнными на валу ротора, и через металлографитовые щётки 5 выводятся во внешнюю цепь.
|
|
|
||
Рис 6. Асинхронная машина с короткозамкнутым ротором |
Асинхронная машина с короткозамкнутым ротором: 1 – станина, 2 – сердечник статора, 3 – обмотка статора, 4 – сердечник ротора с короткозамкнутой обмоткой, 5 – вал.
|
|
Рис.
4 Асинхронная машина с фазным ротором
Рис.
5 Условное обозначение асинхронного
двигателя с короткозамкнутым (а) и
фазным (б) ротором.
Условия получения вращающегося магнитного поля:
наличие не менее двух обмоток;
токи в обмотках должны отличаться по фазе
оси обмоток должны быть смещены в пространстве.
В трёхфазной машине при одной паре полюсов (p=1) оси обмоток должны быть смещены в пространстве на угол 120°, при двух парах полюсов (p=2) оси обмоток должны быть смещены в пространстве на угол 60° и т.д.
Основные формулы для расчета
Частота
вращения магнитного поля статора: n
маг поля = 
, где
f – частота тока трехфазной системы, Гц
p – число пар полюсов двигателя, на которое сконструирована обмотка статора.
В асинхро́нной маши́не частота вращения ротора не равна (в двигательном режиме меньше) частоте вращения магнитного поля, создаваемого током обмотки статора. Это отражает характеристика двигателя, которая называется скольжением s = (nмаг поля – nротора)/ nмаг поля
Активная мощность, потребляемая двигателем из сети: P1 = √3 Uл Iл соsφ,
где соsφ – коэффициент мощности двигателя
Полезная мощность создает вращающий момент М на валу двигателя:
Р2=Мω(рад/c)=М2πn(об/мин) /60
Следовательно, момент вращения двигателя: М=9550Р2(кВт)/n(об/мин)
КПД двигателя: η =Р2/Р1
Задание к самостоятельной работе №23
Трехфазный асинхронный двигатель работает в номинальном режиме и подключен к сети с линейным напряжением Uл, промышленной частоты f=50Гц. Определить:
частоту вращения магнитного поля статора nмаг поля
скольжение s
ток двигателя I1
номинальный момент вращения М
активную мощность, потребляемую двигателем из сети Р1
Данные для расчета
Вариант |
Число полюсов 2р |
Полезная мощность двигателя, кВт |
Частота вращения ротора, об/мин |
Коэффициент мощности двигателя cosφ |
КПД |
1 |
10 |
70 |
580 |
0,92 |
0,89 |
2 |
10 |
100 |
590 |
0,91 |
0,92 |
3 |
10 |
25 |
585 |
0,89 |
0,91 |
4 |
10 |
37 |
570 |
0,92 |
0,89 |
5 |
12 |
45 |
490 |
0,91 |
0,94 |
6 |
12 |
30 |
485 |
0,89 |
0,92 |
7 |
12 |
75 |
490 |
0,91 |
0,89 |
8 |
12 |
90 |
480 |
0,94 |
0.88 |
9 |
8 |
45 |
735 |
0,91 |
0,89 |
10 |
8 |
75 |
730 |
0,89 |
0,92 |
11 |
4 |
37 |
1460 |
0,93 |
0,82 |
12 |
4 |
75 |
1470 |
0,84 |
0,84 |
13 |
4 |
45 |
1480 |
0,86 |
0,85 |
14 |
8 |
5,5 |
735 |
0,81 |
0,92 |
15 |
8 |
5,5 |
730 |
0,92 |
0,81 |
16 |
6 |
10 |
980 |
0,81 |
0,92 |
17 |
8 |
15 |
735 |
0,91 |
0,89 |
18 |
6 |
15 |
980 |
0,86 |
0,91 |
19 |
6 |
11 |
975 |
0,87 |
0,89 |
20 |
6 |
15 |
980 |
0,91 |
0,87 |
21 |
10 |
75 |
600 |
0,95 |
0,90 |
22 |
12 |
50 |
495 |
0,93 |
0,92 |
23 |
8 |
35 |
730 |
0,92 |
0,88 |
24 |
8 |
10 |
980 |
0,81 |
0,92 |
25 |
6 |
14 |
975 |
0,92 |
0,89 |
26 |
6 |
12 |
985 |
0,95 |
0,86 |
27 |
12 |
35 |
475 |
0,94 |
0,87 |
28 |
12 |
40 |
486 |
0,93 |
0,86 |
29 |
8 |
38 |
740 |
0,94 |
0,85 |
30 |
8 |
12 |
985 |
0,89 |
0,87 |