Асинхронні машини
Асинхронний двигун трифазного струму – це електрична машина, яка перетворює електричну енергію трифазного змінного струму в механічну енергію. Завдяки простоті конструкції, високої надійності при експлуатації, меншій вартості (в порівнянні з іншими машинами) асинхронні двигуни широко використовуються в промисловості та сільському господарстві.
Частота обертання магнітного поля статора асинхронного двигуна:
(9.1)
де f – частота змінного струму; р – кількість пар полюсів обмотки якоря.
Ротор обертається в тому ж напрямку, що і магнітне поле статора, але частота його обертання (n) декілька менше, ніж n1:
n = (0,92 
0,98)n1. (9.2)
Кількісною мірою несинхронності є коефіцієнт ковзання
s = (n1 - n)/n1, (9.3)
звідки,
n = n1(1 – s). (9.4)
В момент пуску двигуна n = 0, sп = 1.
Частота ЕРС і струму в роторі
f = f1s. (9.5)
Потужність, яку двигун споживає із мережі,
Р1 = 
U1І1cosφ1. (9.6)
Номінальною потужністю двигуна Рном називається потужність, яка розвивається двигуном на валу.
Номінальний момент на валу
Мном = 9550 
. (9.7)
Номінальний коефіцієнт корисної дії
ηном = Рном/Р1 . (9.8)
В каталогах наводяться такі параметри двигунів, як Рном, Uном, Іном, nном, cosφном, λ = Мmax/Мном.
Для двигуна з короткозамкненим ротором додатково даються співвідношення пускового моменту до номінального (Мп/Мном) та співвідношення пускового струму до номінального (Іп/Іном).
Для двигуна з фазним ротором додатково наводяться значення напруги між кільцями при нерухомому і розімкненому роторі (U2к = Е2к) і номінальний струм ротора.
Формула Клосса:
(9.9)
де sкр – критичне ковзання, яке визначається за паспортними даними двигуна
sкр = sном (λ + 
). (9.10)
Розрахунки механічних характеристик М = ƒ(s) і n = ƒ(М) виконують, користуючись формулою Клосса і рівнянням (9.4). Види цих характеристик вказані на рис. 9.1 і 9.2.
Рис. 9.1. Механічні характеристики асинхронного двигуна: 1 – при номінальній напрузі; 2 – U < Uном; 3 – в коло ротора ввімкнено додатковий опір
Момент асинхронного двигуна прямо пропорційний квадрату напруги, яка підведена до статора: М ≡ U12. Тому, для отримання значень моменту М′ при зниженій на ΔU% напрузі використовують співвідношення (рис. 9.1, криві 1 і 2):
М′ = М 
. (9.11)
У двигунів з фазним ротором для збільшення пускового моменту в коло ротора вводять додатковий опір Rд, (див. рис. 9.1, криві 1 і 3). В цьому випадку максимальний момент не зменшується, а sкр > sк.
Активний опір фази ротора
. (9.12)
Пусковий момент при відсутності додаткового опора визначається за формулою (9.9), при s = 1:
Мп = 
. (9.13)
Рис. 9.2. Механічна характеристика асинхронного двигуна n = ƒ(М)
Критичне ковзання для заданого значення пускового моменту Мпз :
, (9.14)
відповідне значення додаткового опору
Rд = R2 
. (9.15)
Рівняння штучної (реостатної) механічної характеристики двигуна з додатковим опором у колі ротора має той же вигляд, що і рівняння природної характеристики, різниця лише в значенні sкр.
(9.16)
Варіанти електричних схем та чисельні значення до теми
«Асинхронні машини»
Завдання 9.1
| Для асинхронного електродвигуна з короткозамкненим ротором побудувати механічні характеристики М = ƒ(s) при номінальній напрузі та при зниженій на ΔU,% напрузі. Визначити частоту обертання двигуна при номінальному моменті навантаження Мном. |
| Відомі параметри до завдання 9.1 | Номер варіанта | |||||||||
| Рном, кВт | 5,5 | 7,5 | 18,5 | |||||||
| nном, об./хв | ||||||||||
| λ | 2,2 | 2,2 | 2,2 | 2,2 | 2,2 | |||||
| ΔU,% | ||||||||||
| Мном, нм |
Завдання 9.2
| Для асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором визначити струм, який споживає двигун з мережі; номінальну частоту обертання; номінальний, максимальний та пусковий моменти; значення пускового струму. (f = 50 Гц). |
| Відомі параметри до завдання 9.2 | Номер варіанта | |||||||||
| Рном, кВт | ||||||||||
| Uном, В | ||||||||||
| sном, % | 3,3 | 3,2 | 3,5 | 3,3 | 3,2 | 3,5 | 3,5 | |||
| р | ||||||||||
| сosφном | 0,88 | 0,88 | 0,9 | 0,89 | 0,88 | 0,87 | 0,9 | 0,89 | 0,87 | 0,86 |
| ηном | 0,9 | 0,89 | 0,88 | 0,87 | 0,9 | 0,89 | 0,88 | 0,87 | 0,9 | 0,89 |
| кі =Іп/Іном | ||||||||||
| λ = Мmax/Мном | 2,2 | 2,2 | 2,2 | 1,8 | 1,8 | 1,8 | 1,8 | |||
| кп = Мп/Мном | 1,3 | 1,2 | 1,3 | 1,2 | 1,2 | 1,2 | 1,1 | 1,1 | 1,1 | 1,1 |
Завдання 9.3
| Для асинхронного двигуна з фазним ротором визначити величину додаткового опору, яку необхідно ввімкнути в коло обмотки ротора щоб пусковий момент дорівнював 0,9Мmax. |
| Відомі параметри до завдання 9.3 | Номер варіанта | |||||||||
| Рном, кВт | ||||||||||
| nном, об./хв | ||||||||||
| Uном, В | ||||||||||
| ηном, % | 88,3 | 88,5 | 87,5 | |||||||
| λ = Мmax/Мном | 2,2 | 2,2 | 2,2 | 2,2 | 2,2 | |||||
| Е2к, В | ||||||||||
| І2ном, А |
Завдання 9.4
| Для заданого типу асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором побудувати механічну характеристику. Необхідні дані взяти з додатка 4. |
| Відомі параметри до завдання 9.4 | |||
| Номер варіанта | Тип двигуна | Номер варіанта | Тип двигуна |
| 4А80А2 | 4A112M4 | ||
| 4А132S4 | 4A132M6 | ||
| 4A160M6 | 4A200M8 | ||
| 4A180M8 | 4A200L2 | ||
| 4A100S2 | 4A250S6 |
Завдання 9.5
| Для заданого типу асинхронного двигуна з фазним ротором побудувати механічні характеристики: природну та реостатну. Реостатну характеристику побудувати для умови Мп = Мmax. Необхідні дані взяти з додатка 5. |
| Відомі параметри до завдання 9.5 | |||
| Номер варіанта | Тип двигуна | Номер варіанта | Тип двигуна |
| 4AK160S4 | 4AK160M6 | ||
| 4AK160S6 | 4AK200L8 | ||
| 4AK180S8 | 4AK225M4 | ||
| 4AHK280S10 | 4AK250M6 | ||
| 4AK160M4 | 4AHK180M4 |
Завдання 9.6
| Для асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором визначити номінальну швидкість обертання двигуна, номінальний момент, номінальну частоту струму ротора. |
| Відомі параметри до завдання 9.6 | Номер варіанта | |||||||||
| Рном, кВт | ||||||||||
| р | ||||||||||
| f, Гц | ||||||||||
| s, % | 2,5 | 3,5 | 2,5 | 3,5 |
Питання для самоперевірки
9.2.1.
| Вкажіть робочу ділянку на характеристиці. | 1. 0 – 4. 2. 4 – 2. 3. 3 – 2. 4. 2 – 1. 5. 3 – 1. |
9.2.2.
| Вкажіть, яку кількість пар полюсів має обмотка статора трифазного асинхронного двигуна. | 1. 6. 2. 3. 3. 1. 4. 2. |
9.2.3. Дані трифазного асинхронного двигуна:  ,  ,  ,  ,  ,  .
Визначити потужність, яку двигун споживає з мережі.
| 1. 17 кВт. 2. 22 кВт. 3. 20 кВт. 4. 3 кВт. | |
| 9.2.4. Для асинхронного двигуна, паспортні дані якого задані в п. 9.2.3, визначити номінальне ковзання. | 1. 0,06. 2. 0,04. 3. 0,03. 4. 0,05. | |
| 9.2.5. Для асинхронного двигуна, паспортні дані якого задані в п. 9.2.3, визначити номінальний лінійний струм. | 1. 35,32 А. 2. 59 А. 3. 106 А. 4. 46,2 А. |
| 9.2.6. Як визначити частоту ЕРС ротора? | 1.  .
2.  .
3.  .
4.  .
| |
9.2.7.
| Вкажіть залежність 
| 1. 2. 2. 3. 3. 4. 4. 5. |
9.2.8. Дані трифазного асинхронного двигуна:  ,  ,  , ,  ,  .
Визначити коефіцієнт потужності.
| 1.0,89. 2.0,52. 3.0,82. 4.0,79. | |
| 9.2.9. Для асинхронного двигуна паспортні дані якого задані в п. 9.2.8, визначити номінальний момент. | 1.6,63 Н∙м. 2.26,3 Н∙м. 3.480,76 Н∙м. 4.66,3 Н∙м. | |
| 9.2.10. Для асинхронного двигуна паспортні дані якого задані в п. 9.2.8, визначити кількість пар полюсів. | 1.1. 2.2. 3.3. 4.4. | |
| 9.2.11. Визначити формулу ЕРС статора асинхронного двигуна. | 1.  .
2.  .
3.  .
4.  .
| |
9.2.12.
| Вкажіть співвідношення між максимальними моментами асинхронного двигуна? | 1.  .
2.  .
3.  .
| ||
9.2.13. Дані трифазного асинхронного двигуна:  , ,  .
Визначить номінальну частоту обертання ротора
| 1.1500 об./хв. 2.1455 об./хв. 3.1497 об./хв. | |||
| 9.2.14. Для асинхронного двигуна, дані якого задані в п. 9.2.13, визначити номінальну частоту струму ротора. | 1.150 Гц. 2.0,15 Гц. 3.50 Гц. 4.1,5 Гц. 5.25 Гц. | |||
9.2.15.
| Яка потужність вказана на енергетичній діаграмі асинхронного двигуна знаком питання. | 1.Корисна потужність. 2.Потужність, яку споживає двигун. 3.Втрата потужності в роторі. 4.Електромагнітна потужність. 5.Втрата потужності в статорі. | ||
| 9.2.16.Якому значенню дорівнює ковзання асинхронного двигуна при максимальному моменті? | 1.  .
2.  .
3.  .
4.  .
| |||
9.2.17.
| Вкажіть кількість пар полюсів, яку має обмотка статора трифазного асинхронного двигуна. | 1.3. 2.1. 3.6. 4.12. 5.2. | ||
9.2.18.Для асинхронного двигуна відомі:  , ,  ,  .
Визначити швидкість обертання ротора.
| 1. 3000 об./хв. 2. 2950 об./хв. 3. 2850 об./хв. 4.2995 об./хв. | |||
| 9.2.19.Для асинхронного двигуна, паспортні дані якого задані в п. 9.2.18, визначити корисну потужність двигуна. | 1.29,95 Н∙м. 2.29,5 Н∙м. 3.30 Н∙м. 4.28,5 Н∙м. | |||
| 9.2.20. Напруга в мережі знизилась відносно номінальної на 10%. На скільки процентів зменшиться пусковий момент асинхронного двигуна? | 1.Зменшиться на 10%. 2.Збільшиться на 10%. 3.Збільшиться на 19%. 4.Зменшиться на 19%. | |||
| 9.2.21.Як визначити швидкість обертання асинхронного двигуна? | 1.  .
2.  .
3.  .
4.  .
| |||
9.2.22.
| Вкажіть залежність  асинхронного двигуна.
| 1.1. 2.2. 3.3. 4.4. 5.5. | ||
9.2.23.Дані трифазного асинхронного двигуна:  ,  , ,  .
Визначити номінальний момент.
| 1.7,58 Н∙м. 2.7,24 Н∙м. 3.72,48 Н∙м. 4.42,6 Н∙м. | |||
| 9.2.24.Для асинхронного двигуна, паспортні дані якого задані в п. 9.2.23, визначити максимальний момент. | 1.15,16 Н∙м. 2.14,48 Н∙м. 3.85,2 Н∙м. 4.144,9 Н∙м. | |||
Вірні відповіді на питання 9.2
9.2.1.-1; 9.2.2.-3; 9.2.3.-1; 9.2.4.-1; 9.2.5.-2; 9.2.6.-1; 9.2.7.-5; 9.2.8.-1; 9.2.9.-4; 9.2.10.-2; 9.2.11.-4; 9.2.12.-2; 9.2.13.-2; 9.2.14.-4; 9.2.15.-5; 9.2.16.-4; 9.2.17.-2; 9.2.18.-3; 9.2.19.-4; 9.2.20.-4; 9.2.21.-3; 9.2.22.-3; 9.2.23.-3; 9.2.24.-4.
Дата добавления: 2015-10-05; просмотров: 2677;