Конструкция электродвигателя. Определение сопротивления резистора противовключения при реверсе двигателя

Задание 2.1.

Описать конструкцию заданного электродвигателя, выполнить эскизы продольного и поперечного сечений двигателей. На выполненные эскизы нанести обозначения основных элементов конструкции, пояснить их назначение, назвать материалы, из которых изготовлены эти элементы, узлы и детали.

Задача 2.3.

Для трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором серии АК, напряжением питающей сети 220/380 В и частотой f=50 Гц по данным таблицы 2.3 определить номинальный вращающий момент на валу Мн, мощность электрических потерь в обмотке ротора Рэ, коэффициент полезного действия h, активное сопротивление ротора r2.Определить аналитическим и графическим способом сопротивление пускового реостата. Режим пуска нормальный. (Механическими потерями пренебречь).

Определить сопротивление резистора противовключения при реверсе двигателя с заданным в таблице 2.3 начальным тормозным моментом М_Т/М_Н, если до переключения двигатель работал с установившейся частотой вращения n_н.

Дано: РН = 5 кВт; n1=920 об/мин; ММАХ/МН = 2,5; МT/МН= 1,2; cos φ = 0,75; I1лY =13,6 А; r1=1,41 Ом; Ep.н. = 215 В Ip.н. = 16,2 А U = 220/380 В f = 50 Гц

Найти: MH; P2Э; h; r2; Rпр; Rп

 Задача 2.3.

РЕШЕНИЕ.

1.Определим число полюсов двигателя

;

; р<3,26. Принимаем р = 3.

Определим скорость вращения магнитного поля.

(об/мин)

n_S = n₀ – n₁ = 1000-920 = 80

2. Определим номинальное скольжение S_H.

Учтём, что n₁ = n_Н

S_Н = (n₀ – n₁)/ n₀ = (1000 – 920)/1000 = 0,08

3. Определим номинальный вращающий момент М_Н на валу двигателя.

Учтём, что n₁ = n_Н

 (Н·м);

4. Определим  мощность Р₁  потребляемую из сети.

Р₁=3·U_Ф · I_Ф ·cosφ, где U_Ф и I_Ф – фазные напряжение и ток соответственно.

При соединении обмоток статора звездой: I_Ф = I_1ЛY.                       

Напряжение:

   , где U_Л – линейное напряжение, равное 380 В.

(Вт)

5.Определяем мощность электрических потерь в обмотке ротора.

(Н×м);

;   ;   (Ом)

(А)

(Вт)

6. Определим  КПД.

(Вт)

7. Рассчитаем сопротивление  пускового реостата при нормальном пуске.

Аналитически:

(Ом)

(Ом)

R_П = r₁+ r₂+r₃ =1,41+0,564+0,2256=2,2 (Ом)

Графически:

(см Рис. 2.3.1.)

М_С= 0,8 × М_Н = 0,8 × 51,9 = 41,52 Н×м

Найдем максимальный пусковой момент М₁ и переключающий момент М₂:

М₁=(2 ÷ 2,5)×М_Н = 2,1×51,9 = 109 (Н×м);

М₂=(1,1 ÷ 1,2)× М_Н  =1,2×51,9 = 62,28 (Н×м).

М_Н = 51,9 Н×м; n₀ = 1000 об/мин; n_Н=920 об/мин.

Определим сопротивление отдельных секций пускового реостата. Для этого введем масштаб сопротивления: m_C=r₁/гд, где гд – отрезок, соответствующий сопротивлению якоря r₁.

m_C= r₁/гд =1,41/20,5=0,0688 (Ом/мм)

Сопротивление второй секции: r₂ = m_C×вг = 0,0688×13=0,894 (Ом).

Сопротивление третьей секции: r₃ = m_C×бв = 0,0688×5,5=0,378 (Ом).

Сопротивление якоря: R_a = m_c×аб = 0,0688×8 =0,5504 (Ом)

Сопротивление пускового резистора можно определить как:

R_П = r₁+ r₂+r₃ =1,41+0,894+0,378=2,68 (Ом)

8. Расчет сопротивления резистора при противовключении при условии М_Т=1,2М_Н.

В режиме противовключения тормозной момент и тормозной ток регулируют введением добавочного резистора, сопротивление R_пр которого определяется из выражения:

(Ом)

М_Т=1,2М_Н по условию задачи. Следовательно, I_Н= I₂, I_Т=1,2×I_Н = 1,2×26=31,2 (так как момент прямо пропорционален току).

ОТВЕТ:  M_H = 51,9(Н·м);  P_2Э =2912,86 Вт;  h = 74,4%;   r₂ = 0,564 (Ом);  R_пр = 10,87 (Ом); R_п = 2,68 (Ом)

Задание 3.1. 

Описать конструкцию заданного электродвигателя, выполнить эскизы продольного и поперечного сечений двигателей. На вы полненные эскизы нанести обозначение основных элементов конструкций, пояснить их назначение, назвать материалы, из которых изготовлены эти элементы, узлы и детали.

Задача 3.2.

Для двигателя постоянного тока параллельного возбуждения по данным таблицы 3.1 определить вращающий момент двигателя в номинальном режиме Мн, частоту вращения якоря двигателя в режиме идеального холостого хода, подводимую мощность и коэффициент полезного действия. Рассчитать пусковой резистор по следующим условиям: нагрузочный момент Мс при пуске постоянный и выбирается по таблице 3.1, пуск нормальный или форсированный (число пусковых секций определить из расчета). Расчет провести графическим или аналитическим методом. Рассчитать сопротивление резистора динамического торможения, исходя из того, что пик тока якоря при торможении I_T/I_H задан. Рассчитать резистор противовключения при условии, чтобы

пик момента при противоключении M_T/M_H задан. Рассчитать сопротивление резистора предварительной ступени включения при нормальном пуске графическим методом.

Дано: РН = 11 кВт nН = 1500 об/мин RА = 0,187 Ом RВ = 133 Ом IН = 59,5 А UН = 220 В МТ/МН = 2,4 IТ/IН = 2,4 МС/МН = 0,5

Найти: МН, nо, Р1, h, RП, Rд, Rпр

Задача 3.2

Решение:

1. Определим вращающий момент двигателя в номинальном режиме

I_Н = I_АН + I_ВН – номинальный ток (известен по условию задачи), откуда

I_АН = I_Н - I_ВН, где I_ВН= U_Н/ R_В, отсюда

I_АН=I_Н – U_Н/R_В = 59,5 – 220/133 = 57,84 (А);

Для контура «обмотка якоря – сеть», согласно второму закону Кирхгофа, для двигательного режима работы:

U_Н=E_Н + I_АН · R_А, откуда  

E_Н= U_Н – I_АН R_А=220-57,84·0,187=209,18 (В)

Р_ЭМН = Е_Н · I_АН = 209,18 · 57,84 = 12098,97 (Вт.)

(Н×м)

2. Определим частоту вращения якоря в режиме идеального холостого хода.

Частота вращения в режиме номинальной нагрузки:

.                                                                                                   

Частота вращения в режиме идеального холостого хода:

;                                                                                                    

При токе I = 0 (режим холостого тока) напряжение на зажимах генератора равно его ЭДС:

E = U_H.                                                                                                  

Взяв E_Н= U_Н – I_АН R_А и три предыдущие формулы, получим

n₀= n_Н ×U_Н / (U_Н – I_АН R_А ) =1500×220 / (220 –57,84× 0,187) = 1577,56 (об/мин);

3. Определим подводимую мощность и коэффициент полезного действия.

Р₁= I_Н× U_Н = 59,5×220=13090 (Вт)

 , где Р₂ – полезная мощность. Р₂ = Р_Н.

.

4. Рассчитаем пусковой резистор при нагрузочном моменте и нормальном пуске.

М_С= 1,1 × М_Н = 0,5 × 77,03 = 85,11 Н×м; М_С= 85,11 Н×м.  

Найдем максимальный пусковой момент М₁ и переключающий момент М₂:

М₁=(2 ÷ 2,5)×М_С = 2,2×85,11 = 187,24 (Н×м);

М₂=(1,1 ÷ 1,2)× М_С =1,1×85,11 = 93,62 (Н×м).

Расчет пускового резистора проведем графическим способом. ПО горизонтальной оси откладываем пусковые моменты: максимальный M₁ и минимальный М₂. по оси координат откладываем частоту вращения n₀. График изображен на рис. 3.2.1.

Определим сопротивление отдельных секций пускового резистора. Для этого введем масштаб сопротивления:

m_С= R_a/aв = 0,187/15,4 = 0,0121 Н×м

Сопротивление первой секции: r₁ =m_C×гд = 0,0121 ×32,4 =0,392 (Ом).

Сопротивление второй секции: r₂ = m_C×вг = 0,0121×17=0,2057 (Ом).

Сопротивление третьей секции: r₃ = m_C×бв = 0,0121×7,7=0,093 (Ом).

Сопротивление пускового резистора можно определить как:

R_П = r₁+ r₂+r₃ =0,392+0,2057+0,093=0,6907 (Ом)

5. Расчет сопротивления резистора динамического торможения.

В режиме динамического торможения якорная обмотка электродвигателя отключается от сети и замыкается на тормозной резистор, сопротивление R_д которого равно:

;

где  n _Т – частота вращения (торможения);

I_Т – максимальный ток при торможении; I_Т=2,4I_Н.

n_Т= n_Н ×(U_Н–2 I_АН R_А) / (U_Н – I_АН R_А ) =1500×(220–2×57,84 × 0,187) / (220 –

–57,84 × 0,187)= 209,184 (об/мин)

 (Ом).

R_Д=0,0172 Ом.

6. Расчет сопротивления резистора при противовключении при условии М_Т=2,6М_Н.

.

М_Т=2,4М_Н по условию задачи. Следовательно, I_Т=2,4I_Н (так как момент прямо пропорционален току). Тогда: