Курсовая по эл. машинам. Курсовая работа по электрическим машинам Направление подготовки 35. 03. 06 Агроинженерия Профиль Электрооборудование и электротехнологии в апк (уровень бакалавриата)

• Название: Курсовая работа по электрическим машинам Направление подготовки 35. 03. 06 Агроинженерия Профиль Электрооборудование и электротехнологии в апк (уровень бакалавриата)
• Анкор: Курсовая по эл. машинам
• Дата: 12.04.2022
• Размер: 0.72 Mb.
• Имя файла: Kursovaya_rabota_po_yel._mashinam_2020_1587537240.doc
• Тип: Курсовая; #464269
• страница: 2 из 3

К пункту 1. На электромагнитной схеме асинхронной машины следует показать статор, ротор, обмотки статора и ротора, а также путь замыкания основного потока соответственно числу (пар) полюсов машины, которое мож­но определить, как р = 3000/n_н

В этом случае берется ближайшее целое число, определяющее количество полюсов при частоте 50 Гц. (Примерные схемы есть в интернете)

К пункту 2. Построение рабочих характеристик c помощью круговой диаграммы.
Построение рабочих и механической характеристик с помощью круговой диаграммы
Круговая диаграмма строится для одной фазы асинхронного двигателя и представляет собой геометрическое место концов векторов тока обмотки статора при постоянных значениях частоты и подводимого напряжения и из­менении скольжения от нуля до ± ∞.

Для построения упрощенной диаграммы асинхронного двигателя доста­точно провести два предельных опыта - холостого хода и короткого замыкания, из которых за исходные принимаются следующие величины (в нашем случае из данных индивидуального задания):

1. 
   Величина тока холостого хода I₀, А при номинальном напряжении U_Н
   
2. 
   Мощность потерь холостого хода р₀, Вт при номинальном напряжении и частоте.
   
3. 
   Фаза φ₀ тока холостого хода I₀ по отношению к подводимому фаз­ному напряжению U_НФ, определяемая из соотношения
   

φ₀ = arccos φ₀; cos φ₀ = ; U_нф =

4. 
   Величина тока короткого замыкания I_К при номинальном подводимом напряженииU_Н, получаемая перерасчетом по формуле
   

4. 
   Мощность потерь короткого замыкания р_к при номинальном подводимом напряжении, полученная перерасчетом по формуле
   

4. 
   Фаза φ_к тока короткого замыкания I_к по отношению к фазному под­веденному напряжению U_нф, определяемая из соотношения
   
5. 
   
   

φ_к = arccos φ_к, где cos φ_к =

4. 
   Активное сопротивление фазной обмотки статора R₁, приведенное к расчетной рабочей температуре 75°С по формуле
   

(1.1)
где R_1х — сопротивление холодной обмотки при Ө_х = 2О°С.

4. 
   Активное сопротивление короткого замыкания двигателя, величина которо­го определяется из соотношения:
   

(1.2)
9. Активное сопротивление фазы обмотки ротора R'₂, приведенное к обмотке статора:

R'₂ = R_к – R₁, (1.3)
Построение круговой диаграммы

1. 
   На листе миллиметровой бумаги размером (180-220) X (250-300) мм наносят оси координат, начало которых в левом нижнем углу листа (рис. 1.1). По оси ординат в произвольном масштабе откладывают вектор фазногономинального напряжения U_нф.
   
2. 
   Величину масштаба тока mi, А/мм выбирают так, чтобы отрезок ОК = Iк/m_i удобно помещался на листе бумаги и был бы равен 200-250 мм. Значение m_i округляют до ближайшего удобного для пользования числа.
   
3. 
   Строят вектор тока I₀. Для этого под углом φ₀ к вектору U_нф проводят прямую, на которой из начала координат (точка О) откладывают отрезок
   ОН = I₀/m_i, мм. Через точку Н проводят прямую Hh, параллельную оси абсцисс.
   
4. 
   Строят вектор тока I_К. Для этого из начала координат проводят прямую под углом φ_к к вектору напряжения U_нф, на которой откладывают отрезок OK=I_K /m_i, мм.
   
5. 
   Строят окружность через точки Н и К, центр которой находят следующим образом. Точки Н и К соединяют прямой и из середины ее восста­навливают перпендикуляр до пересечения с линией Hh в точке О₂, которая является центром искомой окружности.
   

Определение токов. Из точки О в масштабе токов с помощью циркуля откладывают вектор номинального тока статора I_Н так, чтобы конец этого век­тора (точка Д) лежал на окружности токов, ОД = I_н/m_i, мм.

Затем, соединив точки Д и Н, получают треугольник токов ОДН, стороны которого определяют токи

I₀ = m_iOH; I^’₂ = m_iHД; I₁ = m_iОД

Кроме того, опустив перпендикуляр из точки Д на ось абсцисс (Д - а), получают прямоугольный треугольник ОДа, из которого определяют актив­ную и реактивную составляющие тока статора:

I_1а = m_iДа; I_1р = m_iОа

Подведенная мощность P₁. Потребляемая трехфазным двигателем мощ­ность из сети определяется по формуле:

P₁ = 3U_1фI₁cosφ₁

Поскольку U_1ф=U_1н=const, a I₁cosφ₁=I_1а, то мощность P₁ пропорциональна активной составляющей тока статора. На круговой диаграмме мощность P₁характеризуется отрезком Да, то есть P₁ = m_pДа, где m_р = 3U_1нфm_i - масштаб мощности, Вт/мм.

Потребляемую двигателем мощность из сети на диаграмме считывают по прямой от оси абсцисс, называемой линией подведенной мощности, до заданной точки на окружности токов.

Полезная мощность на валу P₂. Полезную мощность асинхронного двигателя отсчитывают по вертикали от окружности токов до прямой, соединяющей две точки на окружности токов, в которых полезная мощность равна нулю. Одной из таких точек на диаграмме является точка Н, соответствующая холостому ходу двигателя, а другой - точка К, соответствующая короткому замыканию. В режиме короткого замыкания ротор двигателя неподвижен (n = 0) при номинальном подведенном к статору напряжении, следовательно, Р₂ = 0. Для заданной точки Д на окружности токов полезная мощность равна Р₂ = m_pДв.

Электромагнитная мощность и электромагнитный момент. Величина электромагнитной мощности асинхронного двигателя (мощности, которая передается вращающимся магнитным полем через воздушный зазор от статора к ротору) отсчитывается на круговой диаграмме по перпендикуляру к диаметру окружности от точки на окружности токов до линии электромагнитной мощности. Для построения этой линии необходимо провести прямую через две точки окружности токов, в которых электромагнитная мощность равна нулю. Такими точками являются Н и Т. Первая точка Н соответствует скольжению s ≈ 0, поскольку ротор двигателя при этом вращается с частотой, практически равной частоте вращения магнитного поля статора n₁. Вторая точка Т соответствует скольжению S = ± ∞, то есть бесконечно большой частоте вращения ротора. Обмотка ротора при этом обладает реактивным сопротивлением и ток в ней будет тоже реактивным, а активная составляющая тока ротора, обусловливающая активную электромагнитную мощность, будет равна нулю. Если точку Н можно получить по данным опыта холостого хода, то точку Т экспе­риментально получить нельзя, так как при этом пришлось бы вращать ротор с частотой n = ±∞, что нереально. Поэтому линию электромагнитной мощности обычно строят по точкам Н и К₂; ее определяют путем деления отрезка ККз на две части, используя соотношение

то есть

Для заданной точки Д на окружности токов электромагнитная мощность двигателя равна Р_эм = m_p Дс.

Электромагнитный момент двигателя оценивают из соотношений,



Линию НТ называют также линией моментов.

Коэффициент мощности. Для определения коэффициента мощности cosφ асинхронного двигателя по круговой диаграмме строят полуокружность с диаметром оf на оси ординат. Тогда для заданной точки Д на окружности то­ков имеем



Для удобства расчетов целесообразно диаметр оf полуокружности принять равным 100мм. В этом случае



Скольжение. Скольжение s на круговой диаграмме определяется по шкале скольжения, для построения которой в точке Н₀ на оси абсцисс восстанавливают перпендикуляр H₀Q, проходящий через точку Н. Затем из произвольно выбранной точки Q проводят прямую QE параллельно линии электромагнитной мощности НТ до пересечения с продолжением линии полезной мощности НК в точке Е. Отрезок QE делят на 100 равных частей и получают шкалу скольжения, по которой для определения скольжения двигателя пользуются вектором приведенного тока ротора I^’₂ как стрелкой. Для заданной точки Д на окружности токов скольжение определяют продолжением вектора I^’₂ (линии НД) до пересечения со шкалой скольжения в точке s. Соответствующая этой точке цифра на шкале скольжения выражает величину сколь­жения в процентах.

КПД двигателя. КПД двигателя оценивают отношением η = P₂/Р₁. Потребляемая P₁ и полезная Р₂ мощности двигателя определяют из круговой диаграммы: Р₁ = m_pДа и Р₂ = m_РДв, тогда η = Дв/Да

Общие потери в двигателе ∑р характеризуются отрезком в масштабе мощности, то есть ∑р = m_рав, из которых: m_рав постоянные потери (потери в стали, механические и добавочные); m_р cd - потери в меди статора; m_pbc -потери в меди ротора.

Начальный пусковой ток и момент. Начальный пусковой ток и момент двигателя определяются положением точки К на окружности токов, соответствующих скольжению S = 1 (100%), пусковой момент двигателя в масштабе момента характеризуется отрезком КК₂, то есть М_п = m_м КК₂, а начальный пусковой ток в масштабе определяется отрезком ОК, то есть I_п = m_iОК.

Если точка Д на окружности токов соответствует номинальному режиму работы двигателя, то кратность пускового момента и пускового тока оцениваются по состоянию отрезков

и



Перегрузочная способность двигателя. Перегрузочная способность двигателя оценивается отношением максимального момента М_м к номинальному М_н. Для определения максимального момента двигателя на круговой диаграмме из точки О₂ проводят перпендикуляр к линии электромагнитной мощности (НТ) и продолжают его до пересечения с окружностью токов в точке q. Из точки q проводят прямую параллельно оси ординат до встречи с линией НТ в точке е. Отрезок qe в масштабе моментов определяют величину максимального момента, то есть М_т = т_mqe.

Если точка Д на окружности токов соответствует номинальному режиму работы двигателя, то перегрузочная способность его оценивается соотношением



К пункту 2. Рабочие характеристики асинхронного двигателя строят в зависимости от полезной мощности на валу двигателя Р₂, откладываемой по оси абсцисс в единицах мощности или в относительных единицах (о.е.). На оси ординат в соответствующем масштабе откладывают следующие величины двигателя: n - частоту вращения ротора, об/мин; М - вращающий момент, Нм; I₁ - значение величины тока статора, A; P₁ - потребляемая из сети мощность, Вт или кВт; η - КПД, %; cosφ - коэффициент мощности. Все эти данные определяют по круговой диаграмме для шести точек по полезной мощности: P₂i = 0; 0,25; 0,50; 0,75; 1,00; 1,25; от Р_н. При этом, прежде всего, определяют рабочую точку на круговой диаграмме, соответствующей заданному значению полезной мощности P₂i Для этого находят длину отрезка прямой, соответствующей заданному значению P₂i на диаграмме, например, для мощности P₂i=Р_н это отрезок Дb=P_н/m_р. Этот отрезок встраивают между окружностью токов и линией полезной мощности перпендикулярно к диаметру окружности токов Hh. Таким образом находят рабочую точку Д, соответствующую номинальной мощности Р_н. Аналогично определяют рабочие точки на круговой диаграмме и при других заданных значениях полезной мощности двигателя P_2i по соответствующим величинам отрезков, длина которых принимается из следующего ряда значений: (0; 0,25; 0,50; 0,75; 1,00; 1,25) Db.

Частота вращения ротора двигателя в каждой рабочей точке n_i - вычисляется из соотношения:

n_i = n₁(1-S_i),

где Si - величина скольжения в i-й точке, определяемая непосредствен­но из круговой диаграммы;

n₁ - частота вращения магнитного поля двигателя, которую определяют из зависимости n₁ = 60f₁/р.

При частоте питающего напряжения f = 50 Гц числу пар полюсов дви­гателя р=1, 2, 3..., соответствует следующая шкала частоты вращения маг­нитного поля: 3000,1500,1000,..., 3000 об/мин. В индивидуальном задании приведено значение номинальной частоты вращения ротора двигателя n_н которая меньше n₁ на величину скольжения S_H= (2-6) %,

т.е. n_н = n₁(1-S_н).

Значение величин n_i, M_i, I_1i, η_iиcosφ_i оценивают при соответствующем значении Р_2i непосредственно из круговой диаграммы, а результаты заносят в таблицу 2. Рабочие характеристики асинхронного двигателя строят по данным таблицы 4 на листе миллиметровой бумаги размером 150X150 мм.

Таблица 2

№ п.п	P2i, кВт	ni, об/мин	Mi, Нм	I1i, A	P1i, кВт	ηi,%	cosφi
1	0
2	0,25 Рн
3	0,50 Рн
4	0,75 Рн
5	Рн
6	1,25 Рн

Примерный вид рабочих характеристик при номинальной мощности двигателя 3 кВт