5.1 Исходные параметры для расчета характеристик

Расчет рабочих характеристик проведем с использованием Г-образной схемы замещения фазы машины, представленной на рис. 17. Расчет параметров проводим для практического диапазона работы двигателя: от S=0 до 1,4 S_ном. Расчет процесса пуска от S=1 до S_ном требует учета изменения некоторых параметров схемы замещения и проводится отдельно в конце раздела.

Исходные данные, необходимые для проведения расчета рабочих характеристик: Р_2ном=8 [кВт]; U_1фном=660 [В]; 2р=10; I_1фном=5,716 [А];

(Р_с1+Р_мех+Р_сg)=174,5+19,6+962,449=1156,54[Вт]; С₁=1+X₁/X₁₂=1+0.086/330=1; Р_gном = 44,7 [Вт]; I_оа=0,93 [А]; I_ор=2 [А]= I_;

R₁=5,68 [Ом]; R¹₂=3,12 [Ом];

а=С₁*R₁=1*5,68=5,68 [Ом]; а¹=С₁²=1;

в=С₁*(X₁+С₁*X¹_2­)=1*(0,086+1*14,32)=14,4 [Ом]; в¹=0. Предварительно принимаем S_ном=R¹_2*=0,027. Для проведения расчета в заданном диапазоне задаем конкретную величину скольжения S=0,005, 0,01, 0,015, 0,022, 0,025, 0,03. После проведения расчетов уточним величину S_ном, соответствующую P_2ном по кривой S=f(P₂).

5.2 Последовательность расчета необходимых параметров

Расчет параметров проводим в такой последовательности:

Используя исходные данные и текущие значение заданной величины скольжения:

- вычисляем меняющееся активное сопротивление обмотки ротора,

а¹* R₂¹/S_, оно меняется в зависимости от изменения S;

- находим активное сопротивление ветви обмотки ротора в схеме замещения: R=а+а¹*R¹₂/S=5,68+1*3,12/0,005=629,68[Ом];

- определяем индуктивное сопротивление ветви обмотки ротора,

X=в=С₁*(X₁+С₁*X¹_2­)=14,4 [Ом];

- полное сопротивление указанной ветви находим по выражению Z=R²+X²=(629,68²+14,4²)=629,84[Ом];

- в соответствии с законом Ома находим текущее значение тока в фазе обмотки ротора по схеме:

I₂¹¹=U_1фном/Z=660/629,84=1,047[А];

- вычисляем коэффициент мощности для рассматриваемой ветви ротора: Cos¹₂= R/Z=629,68/629,84=0,99;

- находим Sin¹₂= X/Z=14,4/629,84=0,0228;

- определяем активную составляющую тока в фазе обмотки статора,

I_1а= I_0а+I₂¹¹*Cos¹₂=0,93+1,047*0,99=1,96 [А];

- реактивную составляющую тока в фазе обмотки статора находим аналогично:

I_1р= I_0р + I₂¹¹* Sin¹₂ = 2+1,047*0,0228=2,023 [А];

- имея составляющие, находим текущее значение тока в фазе обмотки статора:

I₁=I_1а²+I_1р²= (А);

- ток в фазе обмотки ротора приведен к обмотке статора:

I₂¹=С₁*I₂¹¹=1*1,047=1,047(А);

- активную мощность, потребляемую двигателем из сети, найдем по выражению:

Р₁=3*U_1фном*I_1а=3*660*1,96=3880,8 [кВт];

- электрические потери мощности в проводниках обмотки статора,

Р_э1 =3 I_1ф²* R₁= (Вт);_­

- электрические потери мощности в проводниках обмотки ротора,

Р_э2 =3 I₂²* R₂¹= (Вт);

- находим добавочные потери мощности в машине для режима, отличающегося от номинального,

Р_g=Р_gном(I_1ф/I_1фном)²= (Вт);

- суммарные потери мощности при данной механической нагрузке на валу двигателя,

Р=Р_э1+Р_э2+Р_с1+Р_мех+ Р_g=135,22+10,26+174,5+19,6+10,856=350,436(Вт);

- вычисляем полезную механическую мощность на валу двигателя,

Р_2.=Р₁- Р=3880,8 – 350,436=3530,364 [Вт];

- находим текущий коэффициент полезного действия при преобразовании электрической энергии в механическую, =1- Р/ Р₁= 1– 1887,28/8941=0,8;

- вычисляем текущую частоту вращения ротора,

n₂=n₁(1-S)=600(1 – 0,005)=597(об/мин);

- находим вращающий момент на валу машины,

М=9.55Р_2./n₂=9.55*3530,364/597=56,47(Н*м);

- текущее значение коэффициента мощности в обмотке статора,

Cos₁ =I_1а/I₁=1,96/2,817=0,695;

- заносим рассчитываемые параметры в табл.1 для соответствующего текущего скольжения;

- по данным, приведенным в табл. 1 строим рабочие характеристики проектируемого двигателя, представленные на рис.1.

Таблица 1 – Данные для построения рабочих характеристик.

№ п/п	Параметр	Ед. измерения	С к о л ь ж е н и е
			0.005	0.01	0.015	0.022	0.027	0.032
1	a′*R′2/S	Ом	624	312	208	141,8	115,5	97,5
2	R	Ом	629,7	317,68	213,68	147,5	121,18	103,18
3	I′′2	А	1,047	2,075	3,081	4,453	5,409	6,335
4	cosφ′2	-	0,999	0,998	0,997	0.995	0,993	0,990
5	sinφ′2	-	0,0228	0,0452	0,0672	0,0971	0,118	1,138
6	I1a	А	1,96	3,0	4,001	5,36	6,301	7,201
7	I1p	А	1,023	2,093	2,207	2,432	2,6382	2,874
8	I1	А	2,817	3,657	4,569	5,885	6,831	7,753
9	I′2	А	1,051	2,078	3,084	4,456	5,411	6,341
10	P1	Вт	3880	5940	7921	10621	12475	14257
11	∆Pэ1	Вт	135,22	227,88	355,72	590,15	795,13	1024,257
12	∆Pэ2	Вт	10,26	40,3	88,85	185,6	273,84	375,637
13	∆Pд	Вт	10,856	18,296	28,56	47,382	63,839	82,236
14	∑∆P	Вт	350,436	480,576	667,23	1017,23	1326,9	1482,13
15	P2	Вт	3529,5	5459,4	7253,7	9603,7	11148,1	12774,87
16	ŋ	-	91	92	91,6	90,5	90	89,7
17	n2	Мин-1	597	594	591	587	584	581
18	M	Н*м	56,46	87,7	117,21	156,24	182,3	209,98
19	Cosφ1	-	0,695	0,82	0,875	0,91	0,922	0,928

Рис.1– Рабочие характеристики двигателя: P1= f(P2); I1= f(P2); M= f(P2); n2= f(P2); S= f(P2); cosφ1= f(P2); η = f(P2).