 |
Методические указания к решению задач 91-120
|
|
|
|
Задачи содержат материал темы «Электрические машины переменного тока». Для их решения необходимо знать устройство и принцип действия асинхронного двигателя трехфазного тока, а также зависимость между электрическими величинами, характеризующими его работу.
Рассмотрим некоторые вопросы, знание которых необходимо для решения задачи.
1. зависимость между частотами вращающегося магнитного поля статора n1 и частотой вращения ротора двигателя n2;
Частота вращающегося магнитного поля статора n1 зависит от числа пар полюсов двигателя р, на которое сконструирована обмотка статора, и от частоты тока трехфазной системы f:n1=60f/р. Частота тока в цепи (промышленная частота) f=50 Гц. Тогда формула примет вид n1=60·50/р=3000/р об./мин.
Из формулы следует, что при любой механической нагрузке, которую может преодолеть двигатель, частота n1 остается неизменной, так кК зависит только от конструкции обмотки статора.
Частота вращения ротора n2 связана с частотой n1 характеристикой двигателя, которая называется скольжением, s:
Скольжение s изменяется от 0,01 до 0,06 или от 1 до 6%, возрастая с увеличением нагрузки двигателя. Поэтому частота вращения ротора всегда меньше частоты вращения магнитного поля статора двигателя. С ростом нагрузки двигателя частота n2 немного уменьшается, что и приводит к росту скольжения s. Из-за такого неравенства n2<n1 двигатель называется асинхронным. Для нужд производства электродвигатели выпускаются с разной конструкцией обмоток статора, что создает разное число пар полюсов р и, следовательно, разные значения частоты n1. Следует иметь в виду, что при изменении числа пар полюсов р частота n1 изменяется скачкообразно.
В следующей таблице приведены значения n1, соответствующие числам пар полюсов р, определяемым конструкцией обмотки статора.
|
|
|
| Р | |||||||||
| n1, об/мин |
Следует иметь в виду, что синхронную частоту двигателя можно определить и без вычисления, а зная только частоту вращения ротора n2, которая по величине близка к ней. Если, например, n2=2930 об/мин., то ближайшая из указанного ряда синхронных частот вращения может быть только n1=3000 об/мин. или для n2=490 об/мин. синхронная частота двигателя будет n1=500 об/мин. и т.д.
2. Маркировка асинхронных двигателей
Необходимо заметить, что независимо от серии двигателя, методика решения задач при определении их технических характеристик, одинакова.
Рассмотри маркировку асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором серии 4А. Маркировка состоит из последовательности цифр и букв, которые расшифровываются следующим образом:
4 – порядковый номер серии; А – вид двигателя (асинхронный); исполнение двигателя по способу защиты от окружающей среды (Н – защищенные; при отсутствии данной буквы – закрытые обдуваемые); исполнение двигателя по материалу станины и щитов (А – станина и щиты алюминиевые; Х – любое сочетание чугуна и алюминия в качестве материалов станины и щитов; отсутствие знаков означает, что станина и щиты чугунные или стальные); высота оси вращения, мм (две или три цифры); установочный размер по длине станины S, M, L (S – станина самая короткая, М – промежуточная, L – длинная); длина сердечника статора (А или В). Отсутствие букв означает наличие только одной длины сердечника; за буквой А или В, а если их нет, то после установочного размера стоит одна из цифр (2, 4, 6, 8, …) - число полюсов; У – климатической исполнение (для умеренного климата); 1, 2, 3 - категория размещения (1 – на открытом воздухе, 2 – под навесами, 3 – в закрытых не отапливаемых помещениях).
|
|
|
Например, условное обозначение электродвигателя типа 4А280М6У3 расшифровывается так: двигатель четвертой серии, асинхронный, закрытый обуваемый (нет буквы Н), станина и щиты чугунные или стальные (нет буквы А или Х), высота оси вращения 280 мм, установочный размер по длине станины промежуточный (М); одна длина сердечника (нет буквы А или Х), шестиполюсный (цифра 6), для умеренного климата (У), третья категория размещения (3).
По типу двигателя можно легко определить число пар полюсов и синхронную частоту.
Для данного примера число полюсов шесть. Следовательно, число пар полюсов в два раза меньше, то есть р=3. По формуле для n1 найдем ее величину n1=3000/р, но р = 3. Тогда n1=3000/3=1000 об/мин.
Каждый электродвигатель обладает рядом технических характеристик. К ним относятся:
- Рном – номинальная мощность двигателя
- n2 ном – частота вращения ротора
- cosφном – коэффициент мощности
- ηном – коэффициент полезного действия
- Iпуск; Iном – пусковой и номинальный токи
- Мпуск; Мном; Мmax – пусковой, номинальный и максимальный моменты на валу двигателя
В справочниках приводятся:
Кратность пускового тока
Кратность пускового момента
Кратность максимального момента
Разберем некоторые формулы, которые нужно применять при решении задач.
1. момент вращения (Н·м) любого двигателя определяется по формуле
,
в данном случае она принимает вид:
,
где, Р2 – полезная мощность на валу двигателя; n2 – частота вращения ротора. При номинальном режиме основные параметры обозначаются: Мном, Р2ном, n2ном.
2. полезная мощность на валу двигателя
,
где UЛIЛ – линейные значения напряжения и тока; η – КПД двигателя; cosφ – коэффициент мощности двигателя.
Из этой формулы
3. КПД двигателя
,
где, Р1 – активная мощность, потребляемая двигателем из сети, которую можно также определить по формуле
4. Номинальное скольжение:
5. Критическое скольжение
6. Частота вращения магнитного поля:
Перед решением задачи рассмотрите типовые примеры
Пример №6
Расшифровать условное обозначение двигателя 4А250S4У3.
Это двигатель четвертой серии, асинхронный, корпус полностью чугунный (нет буквы Х), высота оси вращения 250 мм., размеры корпуса по длине S (самый короткий), четырехполюсный, для умеренного климата, третья категория размещения.
|
|
|
Пример №7
Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором питается от сети с линейным напряжением
Uном = 380 В, при частоте тока f1 = 50 Гц. Номинальные данные двигателя:
Рном = 20 кВт
n2 = 960 об/мин.
cosφном = 0,84
ηном = 0,88
Кmax = 1,8
Кпуск = 1,4
Определить номинальный ток в фазе обмотки статора, число пар полюсов обмотки статора, номинальное скольжение, номинальный момент на валу ротора, максимальный момент, критическое скольжение
Решение
Мощность, потребляемая двигателем из сети
Номинальный ток, потребляемый двигателем из сети
Число пар полюсов может быть определено из формулы частоты вращения поля статора. При частоте напряжения 50 Гц частота вращения поля
При n2 = 960 об/мин. ближайшая синхронная частота n1 = 1000 об/мин. и число пар полюсов
Номинальное скольжение
Номинальный момент на валу двигателя
Максимальный момент
Пусковой момент:
Критическое скольжение:
Методические указания по выполнению контрольной работы №2
Контрольная работа №2 содержит два теоретических вопроса и две задачи: на расчет выпрямителей и определение параметров транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером
|
|
|
