Расчет мощности и построение механической
Характеристики асинхронного двигателя.
В качестве привода механизмов (подъемники, трансформаторы, дробилки, грохоты и др.) строительного производства служат асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, предназначенные для продолжительного режима работы.
Нагрузочные диаграммы механизмов (рис. 1-30) даны зависимостями: I=ƒ1(t);M=2(t) и Р=ƒ3(t).
Числовые данные и другие условия задачи выбираются по двум последним цифрам зачетной книжки: сначала определяется номер задания из табл. 1, по предпоследней цифре, затем номер варианта из табл.2 по последней цифре.
Для данной нагрузки необходимо выбрать тип электродвигателя, по каталогу 3, где приведены тип двигателя, номинальная мощность Рн, номиннальное напряжение Uн, номинальный ток Iн, при соединений Y/∆, номинальная частота вращения nн, номинальный коэффициент полезного действия ηн, номинальный коэффициент мощности соs φ, кратность пускового тока In/Iн, кратность пускового момента Mn/Мн и кратность максимального момента Мк/Мн.
Для выбранного двигателя необходимо:
- определить и начертить схему соединения обмоток статора;
- определить номинальный, пусковой и максимальные вращающие моменты;
- проверить на перегрузку достаточность развиваемого пускового момента;
- определить номинальное скольжение и число пар полюсов;
- определить критическое скольжение;
- определить полную и активную мощность, потребляемую из сети при номинальной нагрузке;
- построить механическую характеристику двигателя n =ƒ(M);
- определить величину пускового тока;
- составить принципиальную схему включения электродвигателя в сеть при помощи автоматического включения (автомата) и магнитного пускателя (реверсивного или нереверсивного).
Таблица 1.
| Задание | Номер рисунка | Режим работы электропривода | Напряжение сети Uн,В |
| Продолжительный(S1) Повторно-кратковрем(S3) S3 S3 S1 S3 S1 S3 S3 S1 S1 S3 S3 S3 S1 S3 S1 S3 S3 S1 S1 S3 S3 S3 S1 S3 S1 S3 S3 S1 S1 | 660\ |
Таблица 2.
| Вариант | Частота вращения(синхронная), Электропривода n 1,об/мин | Схема управления Электродвигателем |
| Нереверсивный Нереверсивный Нереверсивный Реверсивный Реверсивный Реверсивный Нереверсивный Реверсивный Нереверсивный Реверсивный Нереверсивный Нереверсивный Нереверсивный Реверсивный Реверсивный Реверсивный Нереверсивный Реверсивный Нереверсивный Реверсивный Нереверсивный Нереверсивный Нереверсивный Реверсивный Реверсивный Реверсивный Нереверсивный Реверсивный Нереверсивный Реверсивный |
Методические рекомендации по выполнению задания
1. Необходимо иметь в виду то, что для нагрузки повторно-кратковременного режима будет использован двигатель общепромышленного пользования серии 4А, предназначенный для продолжительного режима. Поэтому при определении эквивалентного тока, момента или мощности надо учитывать и время паузы [1, C. 236-248; C. 269-279].
При переменной нагрузке температура двигателя колеблется, но приблизительно может считаться неизменной. Частота вращения вала двигателя может также считаться практически постоянной. Мощность двигателя определяют на основании нагрузочной диаграммы. С этой диаграммы находят среднеквадратичный (эквивалентный по нагреву) ток, мощность или момент. Если эквивалентный ток, мощность или момент рассчитан для повторно-кратковременного режима, то эти величины необходимо пересчитать по данным двигателя продолжительного режима:
Iэ=Iн/√ПВ;
Мэ=Мн/√ПВ
Рэ=Рн/√ПВ
где Iн, Мн, Рн - номинальный ток, момент и мощность двигателя продолжительного режима работы.
ПВ - продолжительность включения в относительных
единицах (0,15; 0,25;0,40; 0,60).
2. Перегрузочная способность асинхронных двигателей ограничивается моментом, который способен развивать двигатель при напряжении на фазах его обмотки на 10-15٪ ниже номинального:
λт=(0,85…0,90)Мт/Мн.
Такое ограничение перегрузочной способности асинхронного двигателя вызвано возможным снижением напряжения в сети с учётом того, что момент развиваемый двигателем, находится в прямо пропорциональной зависимости от квадрата напряжения.
Поэтому проверку выбранного двигателя на перегрузочную способность и развиваемый пусковой момент рекомедуется проводить, исходя из следующих условий:
0,85λmМн≥Мсm;
0,85λnМн≥Мсн,
где λ m=Мm/Мн - кратность максимального момента
Мсm - максимальный момент сопротивления нагрузки, определяемый по нагрузочной диаграмме. Например, на нагрузочной диаграмме по рис.3 Мсm =250 Нм.
λ n = Mn/Mн - кратность пускового момента;
Мсn - момент сопротивления на валу двигателя при пуске, определяемый по нагрузочной диаграмме. Например на нагрузочной диаграмме по рис.3 Мсn=150 Hм.
Когда нагрузка задана зависимостями I=ƒ1(t) и P=ƒ2(t), т.е. нагрузочными диагрммами тока и мощности, максимальный момент сопротивления на валу при пуске рекомендуется определять по соответстующим величинам тока и мощности при постоянном заданном коэффициенте мощности и частоте вращения:
Рсm=√3 Uн Icm cosφн,
Рсn=√3 UнIcn cosφн,
Мсm=9550Pcm/nн,
где Рс m - мощность двигателя, соответствующая максимальной нагрузки;
Icm - максимальный ток нагрузки, определяемый по нагрузочной диаграмме. Например, на нагрузочной диаграмме рис.1 Icm =90A;
Рсm – мощность двигателя, соответствующая току нагрузки при пуске;
Icn – ток нагрузки в начале цикла, определяемый по нагузочной диаграмме. Например, на нагрузочной диаграмме рис.1 Icn =40A.
Если нагрузка задана нагрузочной диаграммой мощности, то мощности Рсm и Рсn определяются из диаграммы непосредствено.
Например на нагрузочной диаграмма рис.9 Рсm =27,5 кВт, а Рсn =20кВт.
При построении механической характеристики n=f(M) двигателя рекомендуется пользоваться упрощенной формулой:
М = 2Мm /(sкр /s + s /sкр),
Критическое скольжение – это скольжение, при котором асинхронная машина развивает максимальный вращающий момент:
sкр= sном(λ+√λ2-1),
Где λ=Ммах/Мном – коэффициет, определяющии перегрузочную способность двигателя; sном – скольжение при номинальной нагрузке.
Частота вращения магнитного поля асинхронной машины n1(об/мин)
Частата вращения ротора:
n2=n1(1-s)=60f1/p (1-s)
а числовые значения величин записать в таблицу 4.
Таблица 4.
| Скольжение | Частота вращения ротора n,об/мин | Вращающий момент М,Нм |
| Sн Sk 0.1 0.2 0.3 0.4 0.6 0.8 1.0 |
Литература
1. Т.Ф.Березкина, Н.Г.Гусев, В.В.Масленников. Задачник по общей электротехнике с основами электроники. М.: ВШ, 2001. C. 236-248; C. 269-279..
2. Зайцев В.Е., Нестерева Т.А. Электротехника, электроснабжение, электротехнология и электрооборудование строительных площадок. –М.: Мастерство, 2006. С.23-32, 61-70.
Таблица 3.
| Тип двиг | РН кВт | Uн, В | nн об/мин | ηН КПД | CosφН | In/Iн | Mn/Mн | Мm/Mн |
| A80A 4A80B 4A90LA 4A90LB 4A100S 4A112MA 4A112MB 4A132S 4A132M 4A160S 4A160M 4A180S 4A180M | 0.37 0.75 1.1 1.5 0.55 1.1 1.5 2.2 0.75 1.5 2.2 1.1 1.5 2.2 5.5 2.2 5.5 7.5 5.5 7.5 5.5 7.5 7.5 18.5 18.5 18.5 18.5 | 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 | 0.62 0.62 0.75 0.8 0.64 0.74 0.77 0.83 0.68 0.79 0.8 0.84 0.7 0.81 0.87 0.73 0.78 0.84 0.87 0.76 0.8 0.85 0.87 0.77 0.82 0.81 0.84 0.87 0.82 0.85 0.88 0.88 0.86 0.86 0.89 0.88 0.87 0.87 0.9 0.89 0.9 0.89 0.88 0.88 0.9 0.91 0.88 0.89 | 0.64 0.74 0.82 0.87 0.63 0.74 0.83 0.87 0.62 0.74 0.83 0.88 0.68 0.83 0.89 0.65 0.73 0.84 0.9 0.71 0.75 0.85 0.9 0.74 0.81 0.7 0.8 0.86 0.74 0.81 0.82 0.9 0.75 0.85 0.88 0.92 0.5 0.87 0.88 0.92 0.9 0.92 0.82 0.87 0.9 0.92 0.84 0.9 | 3.5 6.5 3.5 4.5 6.5 3.5 4.5 6.5 3.5 7.5 7.5 0.75 5.5 6.5 7.5 5.5 6.5 7.5 7.5 6.5 7.5 6.5 7.5 5.5 6.5 | 1.6 2.1 1.6 2.1 1.6 2.1 2.1 1.6 1.6 1.9 1.9 1.9 2.2 1.9 2.2 1.7 1.4 1.2 1.4 1.4 1.4 1.2 1.4 1.4 1.4 1.4 1.2 1.2 1.4 1.4 1.2 1.3 | 1.7 2.2 2.2 2.6 1.7 2.2 2.2 2.6 1.9 2.2 2.4 2.5 1.9 2.4 2.5 1.9 2.2 2.4 2.5 2.2 2.5 2.2 2.8 2.2 2.5 2.6 2.5 2.8 2.5 2.8 2.2 2.3 2.2 2.2 2.3 2.2 2.3 2.5 2.3 2.5 2.2 2.4 | |
| Тип двиг. | РН кВт | Uн, В | nн об/мин | ηН КПД | CosφН | In/Iн | Mn/Mн | Мm/Mн |
| 4A200M 4A200S 4A225M 4A250S 4A250M 4A280S 4A280M 4A315S 4A315M 4A355S 4A355M | 5.5 | 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 660/380 660/380 380/220 660/380 660/380 660/380 660/380 660/380 660/380 660/380 660/380 660/380 660/380 660/380 660/380 660/380 660/380 660/380 660/380 660/380 660/380 660/380 660/380 660/380 | 0.92 0.9 0.88 0.91 0.92 0.91 0.9 0.92 0.93 0.92 0,91 0,92 0,94 0,92 0,91 0,92 0,94 0,93 0,93 0,93 0,94 0,93 0,93 0,93 0,94 0,93 0,93 0,94 0,94 0,93 0,93 0,94 0,95 0,93 0,94 0,93 0,96 0,93 0,93 0,94 0,95 0,96 0,93 0,96 | 0.9 0.9 0.84 0.9 0.9 0.9 0.82 0.89 0.9 0,93 0,83 0,89 0,9 0,89 0,84 0,89 0,91 0,9 0,84 0,89 0,9 0,89 0,89 0,9 0,89 0,85 0,9 0,91 0,9 0,85 0,9 0,93 0,9 0,85 0,9 0,93 0,9 0,85 0,9 0,93 0,92 0,93 0,92 0,93 | 7.5 5.5 6.5 7.5 6.5 7.5 6,5 7,5 6,5 7,5 7,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 | 1.4 1.4 1.2 1.3 1.4 1.4 1.3 1.2 1.3 1.4 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,4 1.2 1,2 1,2 1,4 1,3 1,2 1,2 1,4 1,3 1,2 1,2 1,4 1,3 1,2 1,2 1,4 1,3 1,1 1,2 1,4 1,3 1,1 1,2 1,1 1.1 | 2.5 2.5 2.4 2.5 2.5 2.1 2.3 2,5 2.1 2.3 2,5 2.1 2.3 2,5 2.2 2,2 2.2 2.2 2.3 2.2 2.2 2.2 2.2 2.8 2.2 2.2 2.2 2.2 1.9 2.2 2.2 1.9 1.9 |
