Расчет основных параметров и характеристик трёхфазного асинхронного двигателя

1. Исходные данные

a) Паспортные номинальные данные двигателя:

б) При номинальной мощности равной 0,37 кВт номинальное напряжение составляет 220/380 В.

в) Относительное изменения момента сопротивления на валу двигателя и напряжения соответственно равны:

= 35 %

= 7,5 %

= 1,5 %

2. Задание

В этой работе нужно рассчитать параметры номинального режима, не указанные в паспортных данных, а также не номинальные режимы работы двигателя. В ней необходимо рассмотреть как увеличение, так и уменьшение указанных величин. 

3. Теоретическое обоснование

Асинхронный двигатель - это двигатель переменного тока, состоящий из статора и ротора.

Статор представляет собой полый цилиндр, составленный из листов электротехнической стали: листы имеют форму колец со штампованными пазами. В находящихся на внутренней стороне цилиндра, укладывается статорная обмотка. Эта обмотка выполняется так, что при включении ее в сеть переменного тока в расточке статора образуется магнитное поле, вращающееся вокруг оси статора с постоянной скоростью.

Ротор машины имеет вид цилиндра, набранного из круглых листов стали. У поверхности ротора вдоль его образующихся расположены проводники, составляющие обмотку ротора. Обмотка ротора не связанна с внешней электрической сетью. Токи в ней возникают в результате того, что ротор при вращении отстает от вращающегося поля. Значение этих токов определяется скоростью вращения магнитного поля относительно ротора.

4. Расчет номинального режима

4.1. Определение частоты вращения магнитного поля n₀ и числа пар полюсов p по номинальной частоте вращения вала двигателя n_н.

Для формулы  существует ряд значений частот вращения и соответствующее им количество пар полюсов.

В соответствии с номинальной частотой двигателя выбираем ближайшую большую, из ряда значений.

n₀ = 3000 об/мин

По частоте определяем количество пар полюсов: p = 1.

4.2 Определение по паспортным данным S_н, f_2н, M_н и P_1н.

Скольжение S_н определяем по формуле:

Подставляя числа получаем:

Номинальную частоту в роторе определяем по формуле:

, где Гц – промышленная частота тока в сети.

Подставляя числа получаем Гц

Определим номинальный момент:

Подставляя числа получаем M_н =  = 3,74 Н·м

Общую потребляемую мощность определим через КПД:

Вт.

4.3 Определение номинальных значений фазных I_ф и линейных I_л токов, в двух случаях: при соединение фаз статора треугольником и звездой.

Фазный ток будем определять через фазную мощность равную:

Вт, тогда из формулы  имеем А

P 3·380 U = 380 В, А

Δ 3·220 U = 220 В, А

4.4 Определение максимального M_max и пускового M_п моментов.

Найдем моменты, исходя из паспортных данных ( и ).

Н·м                    Н·м

4.5 Определение S_n, n_кр, Δn=n₀-n_кр и Δn/n₀

Определим критическое значение скольжения:

Подставим числа: , получим S_кр1 = 0,33 и S_кр2 = 0,02. Выбираем значение 0,33, т.к. при значении 0,02 слишком большая частота вращения вала.

 подставим числа , получим S₁ =1,37 и S₂ = 0,08. Выбираем значение 0,08, т.к. при значении 1,37 момент становится отрицательным.

Определим критическое значение частоты вращения:

Подставим числа: об/мин, тогда об/мин

.

5, Расчет не номинальных режимов

5.1 Определение влияния изменения момента сопротивления на режим работы двигателя.

5.1.1 Проведение качественного анализа.

-Если первоначальный момент сопротивления будет больше электромагнитного, то нагрузка на валу возрастет, соответственно ротор будет затормаживаться. Снижение скорости повлечет за собой увеличение ЭДС и токов в обмотке ротора, что приведет к увеличению электромагнитного момента до его уравновешивания с моментом сопротивления.

В этом случае увеличится скольжение и полезная мощность, т.о. увеличение полезной мощности приведет к увеличению КПД при неизменной потребляемой мощности.

-Если же момент уменьшиться, то все процессы, описанные выше будут происходить наоборот. Скорость вращения ротора будет увеличиваться, будут уменьшаться скольжение и полезная мощность, что приведет к снижению КПД двигателя.

При увеличении или уменьшении момента сопротивления происходит переход к новым режимам работы двигателя, которые характеризуются соответствующими скоростями вращения ротора.

5.1.2 Определение S, n, P как в абсолютных, так и в относительных единицах.

Момент сопротивления изменился на 25 % относительно номинального момента это видно из соотношения приведенного в исходных данных

 = 35 %   Þ  M = M_н ± 0,35M_н.

Знак обусловлен тем, что момент может, как увеличиваться, так и уменьшаться.

Соответственно момент равен:  Н·м.