«Асинхронные двигатели» - Кейсы/Задачи

Содержание

Задача 1.

Асинхронный трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором типа 4A100S4 имеет следующие паспортные данные: напряжение U = 220/380В, номинальная мощность Pн = 3 кВт, частота вращения nн = 1434 об/мин, К.П.Д. = 82,0%, коэффициент мощности cos = 0,83, кратность пускового тока α = 6,0 перегрузочная способность двигателя λ= 2,4, кратность пускового момента β = 2,0.

Определить, номинальный и пусковой токи двигателя при соединении обмотки статора в треугольник и звезду. Построить механическую характеристику не менее чем по 6 расчетным точкам. Возможен ли пуск нагруженного двигателя, если подводимое напряжение на 10% ниже номинального и если пуск производится путем переключения обмоток статора со звезды на треугольник от сети с напряжением 220В?

Введение

Лабораторная работа № 4

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

1 Цель работы

Изучение устройства трехфазного асинхронного двигателя, принципа его работы и снятие рабочих характеристик двигателя с короткозамкнутым рото-ром.

2 Краткие теоретические сведения

Асинхронный двигатель является электрической машиной переменного тока, осуществляющей преобразование электрической энергии в механическую посредством вращающегося магнитного поля. Скорость вращения ротора асин-хронного двигателя меньше скорости вращающегося магнитного поля статора.

Основными частями двигателя являются статор и ротор. Статор - непод-вижная часть, представляющая собой полый цилиндр, набранный из листов электротехнической стали. Статор трехфазного двигателя имеет три обмотки (фазы), расположенные в пазах на внутренней поверхности статора и смещен-ные относительно друг друга по окружности статора на 120. Начало и концы обмоток выведены на панель двигателя и имеют маркировку и соответственно. Ротор - вращающаяся часть двигателя. Сердечник ротора набирают из штампованных листов электротехнической стали. Обмотка короткозамкнутого ротора выполняется в виде медных или алюминиевых стержней, замкнутых между собой по торцевой стороне ротора и укладывается в пазы, расположенные на наружной поверхности ротора.

Обмотки статора соединяют между собой в \"звезду\" ( ) или \"треуголь-ник\" .

При включении обмоток статора в трехфазную сеть переменного тока в рабочем зазоре двигателя образуется магнитное поле, вращающееся вокруг оси статора с постоянной частотой вращения , величина которой определяется частотой сети и числом пар полюсов вращающегося магнитного поля

Выдержка из текста работы

Решение:

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

Структура типоразмера двигателя следующая:

Y A X X XXX X X X X X

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1 – Порядковый номер серии;

2 – род двигателя – асинхронный;

3 – исполнение по степени защиты (Н – 1Р23, отсутствие данного знака - 1Р44);

4 - исполнение двигателя по материалу станины и щита (А – станина и щиты алюминиевые; X – станина алюминиевая, щиты чугунные или наоборот; отсутствие данного знака означает, что станина и щиты чугунные или стальные);

5 - высота оси вращения;

6 - условная длина станины по МЭК (S,M,L);

7 – длина сердечника статора (А или В, отсутствие данного знака означает одну длину в установочном размере);

8 – климатические исполнения по ГОСТ 15150-69 (У – для умеренного климата);

9 – число полюсов: 2,4,6,8,10,12;

10 – категория размещения по ГОСТ 15150-69(3) (1 – на открытом воздухе; 2 – в помещения, в которых отсутствует прямое воздействие атмосферных осадков и солнечной радиации; 3 – закрытые помещения с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий).

Для заданного двигателя число полюсов по маркировке – 4, следовательно, две пары полюсов p=2

Частота вращения магнитного поля n1 = 60f1/p = 1500 об/мин. Эту же величину можно получить отталкиваясь от номинальной частоты вращения ротора nн = 1434 об/мин и используя стандартную шкалу скоростей, при этом частота вращения поля будет иметь ближайшее большее значение - n1 = 1500 об/мин.

Номинальное значение скольжения

или 4,4 %

1. Определение электрических характеристик двигателя.

Для определения фазных, линейных и пусковых токов (фазными токами являются токи в обмотках статора, линейными – токи в подводящих проводах) нужно учесть, что если двигатель рассчитан на работу от сети переменного тока с напряжением 220/380В, то это значит, что каждая фаза обмотки статора рассчитана на напряжение 220В. Обмотку необходимо включить по схеме “треугольник”, если в сети линейное напряжение U = 220В, и по схеме “звезда”, если в сети линейное напряжение U = 380В (рис 3.6)

Заключение

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 включения обмоток статора на время пуска по схеме «звезда». Определим пусковой момент двигателя при данном виде пуска.

В момент пуска обмотки находятся под напряжением Uф = Uл/3 = 220/3 = 127B, что составляет 57,7% от Uн, пусковой момент при этом:

Mn = CU2 = C(0.577Uн)2 = 0.33CU2н = 0.33Mн = 0.33•20=6,6 Нм.

Полученный момент меньше номинального, именно поэтому пуск осуществляют в режиме холостого хода. После разгона двигателя обмотки переключают на схему «треугольник» и нагружают двигатель номинальным моментом.

Пусковой ток при этом уменьшится в √3 раз по сравнению с прямым пуском по схеме «треугольник» и составит: