Как рассчитать асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором + видео обзор

Расчет параметров трехфазного асинхронного двигателя

Трехфазный асинхронный двигатель с коротко-замкнутым ротором серии 4А имеет технические данные, при­веденные в табл. 4. Определить высоту оси вращения h, число полюсов 2р, скольжение при номинальной нагрузке s_H0M, момент на валу М_ном, начальный пусковой М_п и максимальный

М _max момен­ты, номинальный и пусковой токи I_H0M и I_п в питающей сети при соединении обмоток статора звездой и треугольником.

Асинхронный трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором марки А02-82-6 имеет следующие паспортные данные: напряжение
U=220 /380 В, номинальная мощность Р₂ = 40 кВт, частота вращения п₂=980 об/мин, КПД η=91,5%, коэффициент мощности cos φ=0,91, кратность пу­скового тока К_I = 5, кратность пускового момента K_M = l,l, перегрузочная способность двигателя λ= 1,8. Определить число пар полюсов, номинальное сколь­жение, номинальные максимальный и пусковой вра­щающие моменты, номинальный и пусковой токи двигателя при соединении обмотки статора в «тре­угольник» и «звезду». Возможен ли пуск нагружен­ного двигателя, если подводимое напряжение на 10% ниже номинального и пуск производится переключением обмоток статора со «звезды» на «треугольник» от сети с напряжением U=220. В?

Решение. Для определения числа пар полюсов можно воспользоваться маркировкой двигателя, ча­стотой вращения магнитного поля или ротора.

Если известна маркировка, то последнее число в марке двигателя означает количество полюсов. В данном двигателе шесть полюсов; следовательно, три пары. При известной частоте вращения магнит­ного поля число пар полюсов определяем по формуле

По этой же формуле определяем число пар полюсов, если задана частота вращения ротора, но в этом случае получаемый результат округляем до ближайшего целого числа. Например, для заданных условий р = 60//п₂ = 3000/980 = 3,06; отбросив сотые доли, получаем число пар полюсов двигателя—3.

Частота вращения магнитного поля

Номинальное значение скольжения

Мощность, потребляемая двигателем,

Номинальный вращающий момент двигателя

М_max = λ*.М _ном = 1,8 • 389,8 = 701,6 Н • м.

Для определения фазных, линейных и пусковых токов (фазными являются токи в обмотках статора, линейными—токи в подводящих проводах) нужно учесть следующее: если двигатель рассчитан на работу от сети переменного тока с напряжением, 220/380 В, то это значит, что каждая фаза обмотки статора рассчитана на напряжение 220 В. Обмотку необходимо включить по схеме «треугольник», если в сети линейное напряжение U=220 В, и по схеме «звезда», если в сети линейное напряжение U=380 В.

Определяем фазный, линейный и пусковой токи при линейном напряжении U=220 В и соединении обмотки статора по схеме «треугольник».

Фазный ток в обмотке статора

Найдем значения фазных, линейных и пусковых токов, если обмотки статора включены по схеме «звезда» и подключены к сети с линейным напряже­нием U=38О В.

Значение фазного тока найдем из формулы мощ­ностей для линейных значений токов и напряжений

При соединении обмоток в «звезду» линейный ток

Из сопоставления фазных, линейных и пусковых токов при различных соединениях обмоток можно заметить, что фазные токи оказались практически одинаковыми, а линейные и пусковые — различными.

Для определения возможности пуска в ход двигате­ля, находящегося под номинальной нагрузкой и пони­женным напряжением, необходимо определить пуско­вой вращающий момент при пониженном напряжении.

В соответствии с формулой M=CU 2 вращающий момент двигателя пропорционален квадрату подво­димого напряжения. При понижении напряжения на 10% вращающий момент

M’=C U_ном = C<0,9U_HOM) 2 = 0,81 х М_аоы=0,81x 389,8 = 315,74 Н • м. Соответствен­но пусковой момент

М’_п =К_М* М’= 1,1*315,74 = 347,3 Н-м, что меньше тормозного момента на валу на 42,5 Н • м, т.е. пуск невозможен.

Для понижения пусковых токов часто пуск асинхронных двигателей осуществляют при понижен­ном напряжении. Двигатели, работающие при со­единении обмоток статора по схеме «треугольник», пускают без нагрузки путем переключения обмоток со «звезды» на «треугольник». Определить пусковой момент двигателя при данном виде пуска.

В момент пуска обмотки находятся под напряжени­ем

U_Ф = U_л/ = 220/1,73 = 127 В, что составляет 57,7% U_ном,

пусковой момент при переключении обмо­ток

М _п = C*U 2 = C (0,57U_HOM) 2 = 0_.33CU _ном =128,8 Н-м, т. е. в три раза меньше номинального значения.

Источник

РАЗДЕЛ 4. РАСЧЕТ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, номинальная мощность которого P_2н, включен в сеть на номинальное напряжение U_н частотой f=50 Гц. Определить номинальный Iн и пусковой Iп токи; номинальный M_н, пусковой M_п и максимальный M_кр моменты; полные потери мощности в двигателе при номинальной нагрузке ∆P_н. Как изменится пусковой момент двигателя при снижении напряжения на его зажимах на 15% и возможен ли пуск двигателя при этих условиях с номинальной нагрузкой? Построить механическую характеристику двигателя.

Данные для расчета асинхронного двигателя приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Данные для расчета асинхронного двигателя.

Номинальное напряжение (Uн)	220 В
Номинальная мощность (P2н)	75 кВт
Номинальное скольжение (Sн)	3,0%
Номинальный коэффициент полезного действия (ηн)	0,915
Номинальный коэффициент мощности (cosφн)	0,92
Число пар полюсов (p)
Кратность максимального момента	2,2
Кратность пускового момента
Кратность пускового тока	7,0

Находим потребляемую из сети мощность:

Вт. (4.1)

Определяем номинальный и пусковой токи:

А; (4.2)

А. (4.3)

Находим синхронную частоту вращения магнитного поля:

об/мин. (4.4)

Определяем номинальную частоту вращения ротора:

об/мин. (4.5)

Находим номинальный момент:

Н∙м. (4.6)

Определяем максимальный (критический) и пусковой моменты:

Н∙м. (4.7)

Н∙м. (4.8)

Находим полные потери при номинальной нагрузке:

Вт. (4.9)

Определяем изменение пускового момента при снижении напряжения на 15%:

Н∙м, (4.10)

и возможен ли пуск двигателя при этих условиях с номинальной нагрузкой?

А; (4.11)

А > А. (4.12)

Номинальный ток меньше в 5,95 раз – двигатель запустится.

Рассчитаем и построим механические характеристики двигателя M=f(S) и n₂=f(M).

Задаваясь скольжением S от 0 до 1, рассчитаем вращающий момент и частоту вращения двигателя в соответствии с уравнениями:

, (4.13)

, (4.14)

где S_кр – скольжение, при котором двигатель развивает максимальный момент.

Критическое скольжение находим по формуле:

(4.15)

; (4.16)

. (4.17)

Данные для построения механических характеристик асинхронного двигателя приведены в таблице 5.

Таблица 5 – Расчетные данные для построения механических характеристик.

По данным таблицы 5 строим механические характеристики.

Заключение

Оценка качества принятого в дипломном проекте технического решения должна производиться на основе анализа ее технико-экономических показателей, в число которых входят технологические и экономические показатели.

Список использованной литературы

Источник

Асинхронный двигатель с фазным ротором расчет характеристик

Сайт для электриков

Пример. 3-х фазный АД с КЗ ротором типа АИР180М4 получает питание от 3-х фазной сети с линейным напряжением U1 = 380 В, частотой 50 Гц. Данные номинального режима двигателя: мощность на валу Р2НОМ = 30 кВт; синхронная частота вращения n1 = 1500 об/мин; номинальное скольжение sНОМ = 2,0 %; коэффициент мощности cosϕНОМ = 0,87; коэффициент полезного действия ηНОМ = 92 %; кратности критического кM = 2,7; пускового моментов кП = 1,7; кратность пускового тока iП = 7; соединение обмоток статора — звезда.

Найти: число пар плюсов; номинальную частоту вращения ротора; номинальное фазное напряжение; номинальный фазный ток обмотки статора; номинальный момент на валу; критическое скольжение и момент двигателя; пусковой момент при номинальном напряжении и снижении его значения на 20%; пусковой ток; емкость конденсаторов для увеличения коэффициента мощности до 1 и начертить электрическую схему двигателя с включением конденсаторов.

Решение:

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором — это

Определяем число пар полюсов обмотки статора:

Вычисляем номинальная частота вращения ротора: об/мин.

Находим номинальное фазное напряжение: При соединении в «звезду» В.

Рассчитываем номинальный фазный ток обмотки статора: А.

Определяем номинальный момент на валу: Н⋅м.

Вычисляем критическое скольжение:

Находим критический момент: Н⋅м.

Рассчитываем пусковой момент при номинальном напряжении: Н⋅м, при пониженном напряжении: Н⋅м,

Определяем пусковой ток: А.

Вычисляем емкость конденсаторов, для повышения коэффициента мощности до 1.

Формула емкости компенсирующих конденсаторов, соединенных по схеме «звезда», имеет вид: Ф.

Формула емкости компенсирующих конденсаторов, соединенных по схеме «треугольник», имеет вид: Ф,

где f — частота питающей электросети, Гц; QK — реактивная мощность, вар; PHOM — активная мощность, Вт; U1 — линейное напряжение, В; ϕ1 и ϕ2 — соответственно углы сдвига фаз между напряжением и током до включения и после включения конденсаторной батареи, град. град; град.

Тогда, емкость конденсаторов, при соединении «в звезду» будет равна: Ф или 1124,89 мкФ.

При соединении в «треугольник», емкость конденсаторов будет в три раза меньше, чем при соединении «в звезду» и равняется: Ф или 374,96 мкФ.

В схеме соединения конденсаторов в «треугольник» емкость батареи получатся в три раза меньше, зато напряжение на конденсаторах в больше, если сравнивать со схемой соединения конденсаторов в «звезду».

Чертим схему включения конденсаторов для повышения коэффициента мощности электросети с асинхронным двигателем.

Подробно о реактивной мощности читайте здесь.

Расчёт обмотки трёхфазного односкоростного асинхронного двигателя.

Расчёт однослойной обмотки трёхфазного электродвигателя с напряжением питания 380 вольт, частотой тока 50 герц, соединение фаз «Y», количество параллельных ветвей а=1.
Определение основных параметров.

Расчёт числа витков в пазу.

Расчёт площади паза.

Расчёт диаметра провода.

Расчёт максимального тока.

Расчёт мощности электродвигателя.

Подготовка к обмеру электродвигателя перед перемоткой.

При подготовке, перед тем как приступить к обмеру, следует тщательно очистить сердечник статора (а если надо, то и ротора) от грязи и масла, остатков старой обмотки и ее изоляции, слоев лака, краски, ржавчины и т. п. При очистке сердечника статора не следует применять напильник даже и с мелкой насечкой. Лучше всего пользоваться только тряпкой, смоченной в керосине; в крайнем случае, крепко приставшие частицы удаляются шабером. Внутренность пазов удобно протирать веревкой, смоченной в керосине. После очистки сердечник обтирается насухо чистой ветошью.

Инструмент для замеров.

Измерение каждой величины следует повторить в разных местах, чтобы не впасть в ошибку из-за неправильности одного измерения.

Внутренний диаметр статора или, как часто говорят диаметр его расточки D является одним из самых важных размеров двигателя; так как от размеров сердечника статора и точности его измерения зависит правильность определения других размеров, его нужно производить по возможности тщательнее.

Наилучшим инструментом для этого является внутренний микрометр (микроскопический штихмас); при его помощи можно измерить диаметр расточки в любом месте.

Обычно такие штихмасы изготовляются для измерений от 50 до 63 или 70 мм; к ним придаются комплекты удлиняющих насадок, позволяющих расширять микрометрический штихмас с точностью измерения до нескольких сотых миллиметра. Если этого инструмента нет, то для диаметров до 200 — 250 мм можно пользоваться штангенциркулем; однако это не всегда удается, так как зачастую сердечник статора сидит настолько глубоко в корпусе, что губки штангенциркуля его не захватывают. В таких случаях можно производить измерение посредством обыкновенного штихмаса, изготовленного из куска стальной проволоки; после подгонки такого штихмаса к диаметру расточки длина его измеряется штангенциркулем.

При диаметрах больше 250 — 300 мм можно применять и обыкновенный слесарный кронциркуль с масштабной линейкой, хотя это значительно менее точно.

При измерении внутреннего диаметра нужно следить за тем, чтобы оно производилось между серединами двух противоположных зубцов, так как края зубцов могут могут быть несколько завалены внутрь паза.

Замеряемые значения.

Наружный диаметр статора Dн не всегда удается измерить непосредственно; измерение осуществляется проще всего, если сердечник статора запрессован в корпус без всякого промежутка между ними, как это обычно делается в закрытых двигателях; тогда можно просто измерить диаметр расточки корпуса. Если же сердечник статора сидит в корпусе на лапках, составляющих часть самого сердечника, или не приливах к корпусу, то измерению могут воспрепятствовать нажимные кольца, сжимающие сердечник. Обычно их наружный диаметр примерно равен наружному диаметру статора, но они зачастую сидят на своих местах не вполне точно, с некоторым сдвигом, который препятствует правильному захвату статора губками штангенциркуля. Тогда можно поступить так: вместо измерения диаметра измерить высоту статора вместе с зубцами в направлении радиуса при помощи штангенциркуля, просунув одну из его губок в промежуток между сердечником статора и корпусом, притом так, чтобы сдвинутое нажимное кольцо оказалось в вырезе, которым обычно снабжаются губки штангенциркуля у своего основания. Если обозначить измеренную таким способом толщину статора через hc, то наружный диаметр будет равен:

Высота тела статора hs при наличии промежутка между сердечником статора и корпусом измеряется так же, как и величина hc при наличии промежутка между сердечниками статора и корпусом измеряется так же, как и величина hc. Если же промежутка нет, то она получается вычислением из других величин (см. ниже).

Длина сердечника статора в осевом направлении ln является не очень строго определенной величиной; поэтому ее измерение можно производить как измерение осевой длины статора штангенциркулем, так и простой масштабной линейкой. Однако ее никогда не следует измерять по головкам зубцов, потому что зубцы по концам всегда несколько расходятся в стороны, образуя так называемый «веер». Правильное значение получается при измерении этой величины по дну паза.

Общее число пазов статора Z определяется счетом; оно всегда делится на 3 и обычно четное.

Размеры пазов и зубцов статора, подлежащие измерению, зависят от их формы. Различаются пазы:

Открытые пазы, характерные для современных более или менее крупных машин, имеют всегда прямоугольную форму и снабжены у отверстия заплечиками для установки клина; измерению в них подлежат: ширина, полная глубина и глубина ниже заплечиков.

Полузакрытые пазы значительно разнообразнее по форме, которые следует измерять. Здесь можно дать только некоторые общие указаний к этой наиболее кропотливой части обмера.

Режимы работы асинхронных машин

Направление вращения асинхронного электродвигателя при прямом порядке чередования фаз (а

—
b
—
с
) принимаем за положительное (первый квадрант), а при обратном порядке чередования фаз (
a
—
c
—
b
) — за отрицательное (третий квадрант). Во втором и четвертом квадрантах представлены характеристики тормозных режимов.

Советуем изучить — Шинопроводы. виды и устройство. применение и особенности

Двигательный режим

Двигательный режим характеризуется изменением частоты вращения электродвигателя от нуля (точка пуска) до W1 (точка идеального холостого хода) при соответствующем изменении момента (тока) от М

Устойчивый режим работы обеспечивается частью механической характеристики АД лежащей в диапазоне изменения скольжения от нуля до s

Рабочие характеристики асинхронного электродвигателя строят в функции полезной мощности электродвигателя Р

Рекуперативное торможение

Рекуперативное торможение (генераторный режим) с отдачей энергии в сеть имеет место тогда, когда под влиянием нагрузочного момента или другой причины угловая частота вращения ротора асинхронной машины превысит синхронную частоту W1. В генераторном режиме скольжение s

Динамическое торможение

Режим динамического торможения применяется для быстрой остановки вращающегося двигателя. Режим динамического торможения осуществляется следующим образом: фазы статора отключаются от сети переменного тока и одна фаза, если выведен нуль, или две фазы, соединенные последовательно, подключаются к источнику постоянного тока. Постоянный ток, создает неподвижное в пространстве магнитное поле, в котором вращается ротор. Создается тормозной момент и двигатель останавливается.

Торможение противовключением

Режим противовключения имеет место тогда, когда во вращающемся двигателе переключают две фазы статорной обмотки, что приводит к изменению направления вращения поля статора: ротор и поле статора вращаются в противоположных направлениях. В режиме противовключения скольжение s

>l. Двигатель потребляет из сети активную мощность, в то же время потребляется механическая мощность вращающегося ротора. Обе эти мощности преобразуются в потери, так как полезная мощность равна нулю. Ротор энергично тормозится. Если в момент, когда
s
=1, фазы обмотки статора не будут отключены от сети, то ротор будет разгоняться в противоположном исходному направлению вращения и произойдет реверс двигателя.

Расчёт числа витков в пазу фазного ротора.

Расчёт однослойной обмотки с частотой тока 50 герц, соединение фаз «Y», количество параллельных ветвей а=1.

Литература по данной теме:

Девотченко Ф.С. «Замена обмотки трёхфазных электродвигателей.» 1991 г. Кокорев А.С. «Справочник молодого обмотчика электрических машин» 1979 г.

Источник

Видео

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым роторомСкачать

Принцип работы асинхронного электродвигателяСкачать

Процесс сборки асинхронного двигателя.Скачать

Асинхронный двигатель. Устройство, принцип работы, схемы подключенияСкачать

Управление асинхронным двигателемСкачать

Устройство асинхронного электродвигателяСкачать

Обрыв стержней ротора асинхронного двигателя.mp4Скачать

Короткозамкнутый и фазный роторСкачать

Синхронный и асинхронный двигатели. Отличия двигателейСкачать

КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП РАБОТЫ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯСкачать