электрич. маш контр. Контрольная работа по дисциплине Электрические машины Вариант 83 студентка 2 курса группы Б. Элэ. Эс. 21. 61

• Название: Контрольная работа по дисциплине Электрические машины Вариант 83 студентка 2 курса группы Б. Элэ. Эс. 21. 61
• Дата: 27.04.2023
• Размер: 0.67 Mb.
• Имя файла: электрич. маш контр.docx
• Тип: Контрольная работа; #1094906

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Тверской государственный технический университет»

(ФГБОУВПО «ТвГТУ»)

Контрольная работа по

дисциплине «Электрические машины»

Вариант 83

Выполнила:

студентка 2 курса

группы

«Б.ЭЛЭ.ЭС.21.61»

Иванова Н.В.

Номер зачетной книжки

021183

Проверила: Павлова Ю. М.
Тверь

2023

Задание 1

1. 
   Используя данные таблицы 1, продемонстрировать процесс вращения магнитного поля, созданного трёхфазной обмоткой статора асинхронного двигателя.
   
2. 
   По данным таблицы 2 рассчитать параметры Г-образной схемы замещения асинхронного двигателя и построить уточнённую круговую диаграмму.
   
3. 
   По круговой диаграмме определить параметры двигателя при его работе в номинальном режиме.
   
4. 
   Определить параметры двигателя при пуске.
   
5. 
   Рассчитать потери, КПД, и скольжение в номинальном режиме работы, определить перегрузочную способность двигателя.
   

Исходные данные.

Таблица 1. Относительные мгновенные значения токов фазы А (I/І)

	t	T3	T2
момент времени			- /2

Таблица 2. Исходные данные для расчёта трёхфазного асинхронного двигателя.

Параметр	Значение
Номинальная мощность РН,кВт	100
Номинальное фазное напряжение Uф,В	220
Активное сопротивление обмотки статора r,Ом	0,025
Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора х , Ом	0,15
Приведённое активное сопротивление обмотки ротора r', Ом	0,025
Приведённое индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора х ', Ом	0,2
Ток холостого хода I,А	52
Потери холостого хода Р,А	3300
Потери механические РмехBY	600
Число полюсов, 2p	8

1. Процесс вращения рассмотрим для простейшей обмотки статора, когда каждая

фаза состоит из одного витка или двух проводников (1-я фаза — проводники А и Х,

2-я фаза — проводники В и У, 3-я фаза — проводники С и Z). Проводники

каждого витка (фазы) расположены друг от друга на расстоянии полюсного

деления к-D/2p, где D_{а -} диаметр внутренней расточки статора, р—число пар полюсов.

Рассмотрим двухполюсную машину, тогда полюсное деление составляет половину окружности. Начала фаз A,B,C сдвинуты друг относительно друга на 120° что в данном случае составляет треть окружности. На рис. 3 представлены векторные диаграммы токов, а на рис. 4 — распределённых магнитных потоков для момента времени t; На рис.5 и 6 соответственно для момента t2, на рис. 7 и 8 соответственно для момента t3. Токи фаз считаются положительными, когда они в началах фаз (проводников).



Рис.1 Рис.2

Риc. 4

Рис. 3

Рис. 6

Рис.5

Из рисунков 4,6,8 видно, что распределение токов по окружности статора составляет две зоны, каждая величиной т, причём направления токов в этих зонах противоположны. Токи проводников обмотки статора двухполюсной машины создают, как следует из рисунков, двухполюсный магнитный поток, проходящий через статор, ротор и воздушный зазор между ними. Их сравнения рисунков видно, что при изменении фазы токов на 30 и 135° кривая распределения токов и магнитный поток поворачиваются в направлении следования фаз также на 30° и 135°

Таким образом, обмотка статора двухполюсной машины при питании её трёхфазным током создаёт двухполюсное вращающееся магнитное поле.

2. Г-образная схема замещения асинхронной машины имеет вид

СmiСixiСix'Сi’rfs


s — скольжение

Рис.9
Параметры схемы замещения

= r +ух , = 0,025+ j0,15Ом — комплексное сопротивление первичной цепи двигателя;

= +j — комплексное сопротивление намагничивающей цепи двигателя.

Индуктивное сопротивление контура холостого хода:

= - = – 0,15=4,08 Ом

Активное сопротивление цепи намагничивания:
- - 3 ═ 3300 -600 - 3 ₌

3 3

= 0, 31 Ом

Коэффициент С равен =1+ = 1+ =1,037 Oм

Фаза коэффициента С

у > arcsin I* /U = arcsin = 0,37

Для построения круговой диаграммы определим ток короткого замыкания

= 62,86А



где z —полное сопротивление короткого замыкания
= )^2= = 0,35 Ом
Коэффициент мощности короткого замыкания:
_{cos =} + ₌0,025+0,025 _{= 014}

0,35

= 49,4°

cosQ,=

Р ₌ 100

3*Uф*I_3*220*52

= 0,03

= 30,6°

Построение диаграммы начинаем с выбора масштаба токов, принимая, что диаметр диаграммы должен быть 150... 200 мм. Имеем



где ,—масштаб токов

^{= /} = =4,19 А/мм

Принимаем —2 А/см Масштаб мощности равен

=3 =3 220 2= 1320 Вт/см

Диаграмму строим в прямоугольных координатах (+1)(—j). По действительной оси откладываем вектор фазного напряжения .Определяем линейный размер мощности идеального холостого хода.

3300-600

_{lpoo= mp} = 1320 = 2,04 см

От оси абсцисс на расстоянии 1-ой, проводим параллельную ей прямую. На этой прямой находим точку О — точку идеального холостого хода (s = 0), которая отстает от начала координат на величину вектора тока идеального холостого тока ( )

= / 52/ 2= 26 см
Под углом (оси ординат) строим вектор тока короткого замыкания , длиной

= = =31,43 cм

Получаем точку С короткого замыкания (s = 1). Точки О и С соединяем отрезком прямой, который делим пополам и в точке деления восстанавливаем перпендикуляр. Из точки О под углом 2j к линии, определённой мощностью идеального холостого хода проводим направление диаметра диаграммы, точка пересечения которого с перпендикуляром даст центр окружности токов диаграммы. Из этого центра проводим окружность токов.

Измеряя диаметр полученной окружности, получаем, что он равен:

Dk=15 см
Под углом d к диаметру OA проводим линию электромагнитной мощности OB (т. В s

d - arctg^тi*Dk*rk= arctg ^2*15*2,44 = 24°

220
На полученной диаграмме хорда ОС соответствует двигательному режиму, СВ — тормозному. Здесь же можно выделить прямые, от которых производится расчёт мощности:

ОС — механической или полезной {Pz);

OB — электромагнитной (P_эм):

ONE — потребляемой из сети {P);
3. По полученной диаграмме определяем величины, характеризующие номинальный режим.

Определяем линейный размер номинальной мощности
= =7 см

Из произвольной точки на линии механической мощности восстанавливаем перпендикуляр к диаметру OA. На нем откладываем отрезок длиной _Р2н. Далее конец этого отрезка сносим на окружность токов параллельно линии OA и таким образом находим точку N, которая определяет номинальный режим. Соединяя начало координат и точку N получаем вектор тока статора Ii_низмеряя который получаем 4.9 см

= * =2*4,9=8,9 А

Соединяя точки О и N получаем вектор приведённого тока ротора длиной

= 5,9 см или
= =2×5,9=10,9 А

Измеряя угол между векторами первичных напряжения и тока получаем угол сдвига фаз:

cos =0,633

Токи по круговой диаграмме определяются векторами, концы которых расположены на окружности токов в точках, соответствующим заданым режимам работы.

Для определения значения начального пускового тока следует найти на диаграмме точку, соответствующую начальному моменту пуска, построить вектор I _lnycки выразить его в масштабе тока.

Момент на круговой диаграмме определяется отрезком, перпендикулярным к диаметру и заключенным между соответствующей точкой круговой диаграммы и линией электромагнитной мощности, выраженным в месштабе моментов.

4. Пусковой ток равен току короткого замыкания, определённому в п.2

I_{пуск=62,86 А}

Кратность пускового тока равна

= I_{nvcк/ = 62,86/8,9= 7,06}

Для определения моментов найдём масштаб моментов : _{═ 3pUфн mi/ 2Пf}

где р = 4 — число пар полюсов, f = 50 Гц — частота питающей сети
= = 8,4

Линейный размер номинального момента равен отрезку NB' перпендикуляра NA'
=4,2 см,

= =8,4 4,2=35,2 Н м

5. Потери в двигателе равны

= + + + +

где и потери в меди статора и ротора соответственно

= 3 Вт

= 3 Вт

потери в стали двигателя (магнитные потери)

= 3 - =3300 - 3 600=2497,2 Ват

- дополнительные потери

=0,005 , где , мощность, потребляемая двигателем из сети
= 3

=0,005 37,182 Вт

Суммарные потери равны

= + + + + =23,8+2497,2+30,4+600+37,182= 3188,5Вт

Расчётная мощность, потребляемая из сети:

= + 00 + 3188,5 = 3288,5 Вт

Отличие объясняется неточностью построения и измерений на диаграмме.

Номинальный КПД:

= =0,03

Номинальное скольжение определяем по формуле,

=


где —электромагнитная мощность, определяемая по диаграмме длиной отрезка NB'_{= =6 см}

^{= = 6 1320=7920 Вт=7,92 кВт}

= = 0,38

Перегрузочную способность определим как кратность максимального момента. Для определения точки М максимального момента проведём касательную к окружности токов, параллельную прямой OB. Отрезок перпендикуляра из т. М на диаметр OA MB"' характеризует максимальный момент. Его длина =7,5см

= = =1,25

Круговая диаграмма асинхронного двигателя

О, I О А'

^А"'

Задание 2.

Задан двигатель постоянного тока параллельного возбуждения, номинальные данные которого приведены в таблице 1.

Определить:

1. 
   Сопротивление пускового реостата, необходимого для ограничения пускового тока двигателя до Iпуск=2Iн
   
2. 
   Сопротивление регулировочного реостата, понижающего скорость вращения двигателя до n=0,5 М=
   
3. 
   Частоту вращения и ток холостого хода двигателя;
   
4. 
   Частоту вращения двигателя при М= и уменьшении магнитного потока до
   

Ф= 0,8 (механические, магнитные и добавочные потери принять постоянными).

Р,кВт	U ,В	ц ,%	R, Ом	, Ом	n ,об/мин
2,5	220	73,5	2,3	134	1000

1. 
   Мощность, потребляемая двигателем из сети в номиналь
   

= = = 3401,3 Bт

Номинальный ток двигателя = = = 15,46 A

Ток возбуждения: = = = 1,64 A

Номинальный ток якоря: = — = 15,46 -1,64 = 13,82 А.

Начальный пусковой ток при заданной кратности, равной двум:

= =2 15,46 = 30,92 А

Начальный пусковой ток якоря: —I=30,92— 1,64 =29,28 А
Сопротивление пускового реестра:
= = =5,2 Ом

.

2. 
   Номинальная угловая скорость вращения:
   

πղ π 100 _{= 10,46 с}

ЭДС якоря при номинальной нагрузке:

= 220 — 13,82 2,3 = 188,2 В.

Постоянная Ф при постоянном магнитном потоке:

^{Ф=Ея 188,2} = 1,2 Вб.

157,08

Электромагнитный момент в номинальном режиме:

Ф ^I_{янoм= 1,2} = 16,58 Н м

По уравнению механической характеристики угловая скорость вращения равна:

U ( - )*М


Для уменьшения скорости вращения до n=0,5 при М= сопротивление регулировочного реостата ( ) будет равно:



_ 220 1,2— 0,5 157,08 1,44 _{— 2,3 = 6,8 Ом.}

16,58

3. 
   Полезный вращающий момент на валу:
   

= = 15,91 Н M.

Момент холостого хода:

= =16,58 — 15,92 = 0,66 Н м.

Ток якоря в режиме холостого хода:

^{Iоя= 0,66/1,2} = 0,55 А.

°^Я

Ток холостого хода двигателя:

_{Iо=Iв+Iоя=}1,64 +0,55= 2,19 А


Угловая скорость вращения при холостом ходе и номинальном напряжении:

^Uном ^{IяRя220— 0,55 2,3} _{= 182,28 с}

4. 
   Частота вращения двигателя при M=Mном уменьшении магнитного потока до Ф=0,8Ф .
   

ὠ=