2020-05-25
129
Пример4. Трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутымротором типа 4АР160S6У3 имеет номинальные данные: мощность Рном = 11 кВт; Uном = 380 В; частота вращения ротора n2 = 975 об/мин; к.п.д. ηном = 0,855; коэффициент мощности cosφном = 0,83; кратность пускового тока Iп/Iном
= 7; кратность пускового момента Мп/Мном = 2,0; способность к перегрузке Мmax/Мном = 2,2. Частота тока в сети f1 = 50 Гц.
Определить: 1) потребляемую мощность; 2) номинальный, пусковой и максимальный моменты; 3) номинальные и пусковые токи; 4) номинальное скольжение; 5) частоту тока в роторе; 6) суммарные потери в двигателе.
Можно ли осуществить пуск двигателя при номинальной нагрузке, если напряжение в сети при пуске снизилось на 20%?
Решение.
1. Мощность, потребляемая из сети.
Р1 = Рном/ηном = 11/0,855 = 12,86 кВт.
2. Номинальный момент, развиваемый двигателем.
М = 9,55Рном/n2 = 9,55 · 11 · 1000/975 = 107,7 Н·м
3. Максимальный и пусковой моменты.
Мmax = 2,2Мном = 2,2 · 107,7 = 237 Н·м
Мп= 2Мном = 2 · 107,7 = 215,4 Н·м
4. Номинальныйи пусковой токи.
| Рном· 1000 | 11· 1000 | |
| Iном = --------------------------------- | = -------------------------------- | = 23,6 А. |
| √3Uном·ηном·cosφном | 1,73 · 380 0,855 · 0,83 |
Iп = 7,0Iном = 7,0 · 23,6 = 165 А.
5. Номинальное скольжение.
| n1 -n2 | 1000 - 975 | ||
| Sном = ------------------- | = ----------------------- | = 0,025 = 2,5% | |
| n1 | 1000 |
6. Частота тока в роторе.
f2 =f1S = 50 · 0,025 = 1,25 Гц.
7. При снижении напряжения в сети на 20% на выводах двигателя остается напряжение 0,8Uном. Так как момент двигателя пропорционален квадрату напряжения, то
М'п ( 0,8Uном)2
| ---- = --------------------- | =0,64 |
МпU2ном
Отсюда
М'п = 0,64Мп = 0,64 · 215,4 = 138 Н·м
что больше Мном = 107,7 Н·м. Таким образом, пуск двигателя возможен.
Задание5. Трехфазный асинхронный электродвигатель с фазным роторомхарактеризуется следующими величинами: числа витков обмоток статора и ротора соответственно равны ω1 и ω2; обмоточные коэффициенты обмоток статора и ротора К01 и К02; амплитуда вращающегося магнитного потока Фм.
В каждой фазе обмоток статора и неподвижного ротора наводятся э.д.с. Е1 и Е2. Число пар полюсов обмоток статора равно р. При вращении ротора со скольжением Sв фазе обмотки ротора наводится э.д.с. Е2S. Синхронная часто-
та вращения поля равна n1; частота вращения ротора n2. Частота тока в роторе f2S, в сети f1 = 50Гц. Используя данные, приведенные в таблице 5, определить все величины, отмеченные прочерками в таблице вариантов. Пояснить влия-ние активного сопротивления цепи ротора на назначение пускового тока и пускового момента.
Указание: См.решение типового примера5.
Таблица 5.
| Величины | Варианты | ||||||||||
| 1,11,21 | 2,12,22 | 3,13 | 4,14 | 5,15 | 6,16 | 7,17 | 8,18 | 9,19 | 10,20 | ||
| ω1 | 48 | 100 | - | - | 50 | 180 | - | 146 | 60 | - | |
| ω2 | - | 70 | 45 | 13 | - | 60 | 36 | - | 30 | 60 | |
| К01 | 0,96 | 0,96 | 0,94 | 0,96 | 0,97 | 0,96 | 0,93 | 0,95 | 0,97 | 0,96 | |
| К02 | 0,97 | 0,98 | 0,95 | 0,97 | 0,98 | 0,96 | 0,95 | 0,97 | 0,95 | 0,96 | |
| Фм, Вб | 0,035 | - | 0,05 | - | 0,02 | 0,0055 | - | 0,006 | - | - | |
| Е1, В | - | 200 | 1000 | 360 | - | - | 110 | - | 130 | 211 | |
| Е2, В | - | - | - | 100 | - | - | 50 | 200 | - | - | |
| р | - | - | 1 | 3 | - | - | - | - | 6 | - | |
| S, % | - | 8 | - | 4 | - | - | 3 | - | - | 3 | |
| Е2S, В | 4 | - | - | - | 5 | - | - | 8 | - | 2,1 | |
| n1, об/мин | 1000 | - | - | - | 1000 | 1500 | - | - | - | - | |
| n2, об/мин | 960 | 920 | - | - | 950 | - | 970 | 1440 | - | 1445 | |
| f2S, Гц | - | - | 2,5 | - | - | 1,5 | - | - | 5 | - | |
Методические указания
Пример5. Каждая фаза обмотки статора трехфазного асинхронного двига-теля с фазным ротором имеет число витков ω1 = 150 и обмоточный коэффи-циент К01 = 0,97. Амплитуда вращающегося магнитного потока Фm = 0,006 Вб. Частота тока в сети f1 = 50 Гц. Активное сопротивление фазы ротора R2 = 0,4 Ом, индуктивное сопротивление фазы неподвижного ротора Х2 = 4,2 Ом. При вращении ротора с частотой n2 = 980 об/мин.
Определить: 1) э.д.с. Е1 в фазе обмотке статора; 2) э.д.с. Е2 в фазе неподвиж-ного ротора; 3) ток в фазе ротора при номинальной работе I2 и при пуске I2п.
Решение.
1. Э.д.с. в фазе статора:
Е1 = 4,44К01ω1f1Фm = 4,44 · 0,97 · 150 · 50 · 0,006 = 194 В.
2. При n2 = 980об/мин частота вращения поля n1 может быть только 1000
об/мин и скольжение ротора:
| n1 -n2 | 1000 - 980 | ||
| S = ------------------- | = ----------------------- | = 0,02 | |
| n1 | 1000 |
3. Э.д.с. в фазе неподвижного ротора определяем из формулы Е2S = Е2S, отку-
да Е2 = Е2S/S = 10/0,02 = 500 В.
4. Ток в фазе ротора при пуске:
| Е2 | 500 | |||
| I2п = ------------------------ | = | ------------------ = 119 А. | ||
| √R2 | 2 + Х22 | √0,42 + 4,22 |
5. Индуктивное сопротивление фазы ротора при скольжении S = 0,02:
Х2S = Х2S = 4,2 · 0,02 = 0,084 Ом.
6. Ток в фазе вращающегося ротора:
| Е2S | 10 | |||
| I2 = ------------------------ | = | ------------------ = 24,4 А. | ||
| √R2 | 2 + Х22S | √0,42 + 0,0842 |
ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКЗАМЕНУ
1. Принцип действия эл. машин. Требования, предъявляемые к электрическим машинам.
2. Назначение, устройство, принцип действия трансформаторов.
3. Виды магнитопроводов и обмоток трансформаторов.
4. Идеализированный трансформатор.
5. Намагничивающий ток и ток холостого хода трансформаторов.
6. Комплексные уравнения и векторная диаграмма трансформатора с активно - индук-тивной нагрузкой.
7. Комплексные уравнения и векторная диаграмма трансформатора с активно-емкостной нагрузкой.
8. Схема замещения реального трансформатора. Параметры схемы замещения.
9. Опыт холостого хода трансформатора.
10. Опыт короткого замыкания трансформатора.
11. Внешние характеристики трансформатора.
12. Энергетическая диаграмма трансформатора. КПД трансформатора.
13. Группы соединения обмоток трехфазных трансформаторов.
14. Параллельная работа трехфазных трансформаторов.
15. Автотрансформатор.
16. Регулирование напряжения в трансформаторах.
17. Перенапряжения в трансформаторах и защита от перенапряжений.
18. Конструктивная схема и устройство машин переменного тока.
19. Принцип выполнения многофазных обмоток машин переменного тока. Расчет магнит-ной цепи машины переменного тока.
20. МДС обмоток переменного тока.
21. Магнитное поле электрической машины переменного тока.
22. Электродвижущие силы, индуцируемые в обмотках переменного тока.
23. Назначение и принцип действия асинхронных машин.
24. Устройство и области применения асинхронных машин.
25. Холостой ход асинхронной машины с заторможенным ротором.
26. Работа асинхронной машины с заторможенным ротором под нагрузкой.
27. Схема замещения асинхронной машины с заторможенным ротором. Параметры схемы замещения.
28. Область применения АМ с заторможенным ротором. Фазорегулятор. Индукционный регулятор.
29. Работа асинхронной машины при вращающемся роторе
30. Энергетическая диаграмма асинхронной машины. КПД асинхронных машин.
31. Электромагнитный момент асинхронной машины.
32. Схема замещения и векторная диаграмма асинхронной машины при вращающемся ро-торе.
33. Круговая диаграмма асинхронной машины. Характерные точки круговой диаграммы.
34. Механические характеристики асинхронного двигателя. Максимальный и пусковой момент.
35. Устойчивость работы асинхронного двигателя. Факторы, определяющие устойчивость.
36. Рабочие характеристики АД.
37. Пуск асинхронного двигателя. Динамика пуска.
38. Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей и изменение направления вращения.
39. Короткозамкнутые асинхронные двигатели с повышенным пусковым моментом.
40. Генераторный режим асинхронной машины.
41. Режим противовключения.
42.Апараты управления до 1000 вольт
43. Высоковольтные аппараты
