Механическая характеристика асинхронного двигателя. Формула Клосса. Мощность асинхронного двигателя формула

Механическая характеристика асинхронного двигателя. Формула Клосса.

Механической характеристикой двигателя называется зависимость частоты вращения ротора от момента на валуn = f (M2). Так как при нагрузке момент холостого хода мал, то M2 ≈ M и механическая характеристика представляется зависимостью n = f (M). Если учесть взаимосвязь s = (n1 - n) / n1, то механическую характеристику можно получить, представив ее графическую зависимость в координатах n и М (рис. 1).

Рис. 1. Механическая характеристика асинхронного двигателя

Естественная механическая характеристика асинхронного двигателя соответствует основной (паспортной) схеме его включения и номинальным параметрам питающего напряжения. Искусственные характеристикиполучаются, если включены какие-либо дополнительные элементы: резисторы, реакторы, конденсаторы. При питании двигателя не номинальным напряжением характеристики также отличаются от естественной механической характеристики.

Механические характеристики являются очень удобным и полезным инструментом при анализе статических и динамических режимов электропривода.

Выражение для электромагнитного момента (*) справедливо для любого режима работы и может быть использовано для построения зависимости момента от скольжения при изменении последнего от +∞ до −∞ (рис. 2.14).

Рассмотрим часть этой характеристики, соответствующая режиму двигателя, т.е. при скольжении, изменяющемся от 1 до 0. Обозначим момент, развиваемый двигателем при пуске в ход (S=1) как Mпуск. Скольжение, при котором момент достигает наибольшего значения, называют критическим скольжением Sкр, а наибольшее значение момента – критическим моментом Mкр. Отношение критического момента к номинальному называют перегрузочной способностью двигателя

Mкр/Mн=λ=2÷3.

Из анализа формулы (*) на максимум можно получить соотношения для Mкр и Sкр

Mкр=Cм	U12	; Sкр≈	R2	.
	2X2		X2

Критический момент не зависит от активного сопротивления ротора, но зависит от подведенного напряжения. При уменьшении U1 снижается перегрузочная способность асинхронного двигателя.

Из выражения (*), разделив M на Mкр, можно получить формулу, известную под названием «формула Клосса», удобную для построенияM=f(S).

	M	=	2
	Mкр		S/Sкр+Sкр/S

Если в эту формулу подставить вместо M и S номинальные значения момента и скольжения (Mн и Sн), то можно получить соотношение для расчета критического скольжения.

Участок характеристики (рис. 2.14), на котором скольжение изменяется от 0 до Sкр, соответствует устойчивой работе двигателя. На этом участке располагается точка номинального режима (Mн, Sн). В пределах изменения скольжения от 0 до Sкр изменение нагрузки на валу двигателя будет приводить к изменению частоты вращения ротора, изменению скольжения и вращающего момента. С увеличением момента нагрузки на валу частота вращения ротора станет меньше, что приведет к увеличению скольжения и электромагнитного (вращающего) момента. Если момент нагрузки превысит критический момент, то двигатель остановится.

Участок характеристики, на котором скольжение изменяется отSкрдо 1, соответствует неустойчивой работе двигателя. Этот участок характеристики двигатель проходит при пуске в ход и при торможении.

Энергетическая диаграмма АД

Преобразование активной мощности в двигателе связано с потерями. Они делятся на электрические, магнитные и механические.

Отобразим энергетическую диаграмму двигателя, описывая энергетические процессы, протекающие в двигателе.

–активная мощность, потребляемая двигателем из сети.

Часть мощности теряется на нагрев обмотки статора. Другая часть мощности рассеивается на магнитные потери в сердечнике статора.

Остальная мощность с помощью основного магнитного потока передается из статора в ротор и является электромагнитной мощностью двигателя.

Часть электромагнитной мощности расходуется на нагрев обмотки ротора. Магнитные потери в сердечнике ротора малы и , а частота. Поэтому магнитные потери в сердечнике ротора не указываются.

–механическая мощность двигателя. Механические потери обусловлены трением вала ротора в подшипниках и сопротивлением воздуха.

Уравнение баланса активной мощности имеет вид:

При проектировании и эксплуатации АД представляет интерес соотношение между активной и реактивной мощностями, называемое коэффициентом мощности:

Q1=const, не зависит от нагрузки

Р1 повышается с повышением нагрузки, а, следовательно, повышается cosφ

studfiles.net

Расчет основных параметров асинхронного двигателя и двигателя постоянного тока

4 Расчет основных параметров выбранных двигателей

Расчет параметров двигателей начнем с асинхронного двигателя.

Выбор АД.

Предварительно выберем АД по заданной мощности. Пользуясь справочными данными выбираем двигатель АО2-82-6 со следующими техническими параметрами:


40	980	91,5	0,91	2	1,1	6,5	1,175

Определим номинальную потребляемую мощность АД:

где, - номинальная мощность двигателя, Вт;

- номинальный К.П.Д.

Найдем номинальный и максимальный моменты:

где, - номинальная скорость развиваемая двигателем, об/мин.

где, - перегрузочная способность двигателя, .

Номинальный и пусковой токи:

где, - номинальное напряжение, В;

- номинальный коэффициент мощности.

Номинальное и критическое скольжение:

где, - скорость вращения магнитного поля статора, об/мин.

Что бы более наглядно показать свойства двигателя в системе электропривода: пусковые свойства, перегрузочную способность, устойчивость работы необходимо построить семейство механических характеристик асинхронного двигателя M=f(S), W=f(M). Механические характеристики строятся: по расчетной формуле вращающегося момента (уравнение 1.8) и по уравнению скорости вращения ротора (уравнение 1.9) .Задаваясь скольжением S от 0 до 1, подсчитываем вращающий момент. Расчетные данные приведены в таблице 4.1. Характеристики, построенные по данным таблицы, изображены на рис 4.1.

Таблица 4.1

S	W,	M,	S	W,	M,
0.053	99.119	673.06	0.5	52.333	282.596
0.1	94.2	781.709	0.6	41.867	237.943
0.175	86.35	650.602	0.7	31.4	205.237
0.2	83.733	600.424	0.8	20.933	180.32
0.3	73.267	444.409	0.9	10.467	160.737
0.4	62.8	346.683	1	0	144.956

Рис. 4.1(а) Зависимость вращающего момента двигателя от скольжения

Рис. 4.1(б) Зависимость угловой скорости вращения ротора от вращающего момента двигателя

Выбор ДПТ.

Предварительно выберем ДПТ по заданной мощности. Пользуясь справочными данными выбираем двигатель П92 со следующими техническими параметрами:

,	,	,А	,%	,	вес, кг
42	1000	219	87	7	660

Начнем расчет с определения номинальной мощности двигателя:

Определим величину тока возбуждения :

где, - сопротивление цепи обмотки возбуждения (6, Ом).

Так, как при выборе ДПТ был выбран двигатель с независимым возбуждением, номинальный ток протекающий в обмотке якоря равен номинальному току двигателя.

Определим номинальные потери в цепи обмотки якоря:

где, - сопротивление цепи обмотки якоря (0.05, Ом).

Номинальные потери в обмотке возбуждения:

Суммарная величина потерь:

где, - потери в цепи намагничивания ().

Полезная мощность ДПТ будет определяться из соотношения:

Величина номинального момента:

Скорость холостого хода:

где,

График естественной механической характеристики приведен на рисунке 4.2

Рис. 4.2 – Естественная механическая характеристика.

vunivere.ru

Расчет характеристик трехфазного асинхронного двигателя

В электроприводе производственного агрегата используется асинхронный двигатель трехфазного тока с короткозамкнутым ротором. Двигатель работает в номинальном режиме при линейном напряжении Uл = 380 В и при промышленной частоте f = 50 Гц.Используя данные электродвигателя, выбрать сечение питающих проводов и номинальный ток плавких вставок предохранителей. Построить график зависимости вращающего момента от скольжения М = f(s), предварительно вычислив номинальное и максимальное значения момента, пусковой момент, а также значения вращающего момента при скольжении, равном 0,2; 0,4; и 0,6. Смотреть видео: асинхронный двигатель Исходные данные:Iпуск/Iном = 6,5; Ммакс/Мно = 2,0; КПДном = 0,82; сosjном = 0,83;Тип двигателя - 4А80А2У3; Рном = 1,5 кВТ; Sном = 7,0 %.

Решение Заказать у нас работу!

Определим номинальный ток двигателя:

По найденному значению тока из табл. Приложения 2 выбираем сечение питающего провода для двигателя. При номинальном токе 3,35 А подойдут провода сечением 2,5 кв. мм трехжильные медные с резиновой или полихлорвиниловой изоляцией или трехжильные алюминиевые провода с резиновой или полихлорвиниловой изоляцией.

Определим величину пускового тока из известного по условию задачи соотношения Iпуск/Iном = 6,5:

Определим номинальный ток плавкой вставки:

Если принять, что двигатель работает с тяжелыми условиями пуска (большая длительность разгона, частые пуски):Из ряда стандартных плавких вставок на номинальные токи 6, 10, 15, 20, 25, 30, 50, 60, 80, 100, 120, 150 А выбираем вставку на номинальный ток 15 А.