Норалиев ДЗ1. Решение 2 Расчет номинальных данных и построение

• Название: Решение 2 Расчет номинальных данных и построение
• Анкор: Норалиев ДЗ1
• Дата: 01.12.2020
• Размер: 447.89 Kb.
• Имя файла: Норалиев ДЗ1.pdf
• Тип: Решение; #155666

ТипДвигателя: 4АК225М8У3
Группа Э6-71б
Норалиев Улугбек
Вариант 11
PH
22 10 3


nH
716

lambdak
2.2

eta
0.87

phi acos 0.82
(
)

E1H
102

I2H
140

t
0.8

q1 0.85

q2 2

h1 1.25

h3 0.5

решение
2)Расчет номинальных данных и построение
естественной механической характеристики n(M)
вычисляем номинальный вращающий момент асинхронного двигателя
MH
9.55
PH
nH

293.436


f1 – частота сети,
f1 50


nH
716

так как n0 750

частота вращения магнитного поля в АД
p
60
f1
n0

4


Номинальное скольжение sн определяется по формуле sH
n0
nH

(
)
nH
0.047


При известной кратности максимального момента относительно номинального λк находим
Mmax lambdak MH

645.559


критического скольжения skp sH lambdak lambdak
2 1





0.198


критическую частоту вращения nkp n0 1
skp

(
)

[
]
601.858



Проводим расчет естественной механической характеристики n(M). Для этого задаемся рядом значений коэффициента скольжения s в диапазоне от 0 до 1
(семь–восемь значений). Желательно,
чтобы сюда вошли скольжения, соответствующие номинальному sн и критическому sкр режимам.
Для каждого s вычисляем соответствующие n и M и записываем их в табл. 2.2: вспомогательные массывы sx nx

Mx вспомогательныемассывы


котораянесодержитьнулевыеэлементы

sx sH
0.16
skp
0.32 0.48 0.64 1



















nx n0 1
sx

(
)

714.385 630 601.858 510 390 270 0




















Mx
2
Mmax skp sx sx skp






293.436 631.492 645.559 577.08 454.362 363.821 245.449




















s1 0

n1
n0

M1 0

s stack s1 sx

(
)
0 0.047 0.16 0.198 0.32 0.48 0.64 1
























n stack n1 nx

(
)
750 714.385 630 601.858 510 390 270 0

























M
stack M1 Mx

(
)
0 293.436 631.492 645.559 577.08 454.362 363.821 245.449
























0 200 400 600 800 0
200 400 600 800
частота врашение
1 2
3 4
Механическая характеристика
M, Н*м n, об/мин

Участок характеристики n(M) между точками 1 и 2 называется рабочим участком (см. рис. 2.1), между точками 1 и 3 – участком устойчивой работы АД, а между точками 3 и 4 – участком неустой- чивой работы АД.
угловая частота вращения магнитного поля omega0 0.105 n0

78.75


активное сопротивление фазы обмотки ротора
R2
MH omega0

sH
3 I2H

I2H


0.019


I2
I2
i
M
i omega0

s i
3 R2



i
0 7


for
I2
return

I2 0
140 376.992 423.511 509.661 553.873 572.299 587.582
























0 200 400 600 0
200 400 600 800
частота врашение
Электромеханическая характеристика
I2, А
n, об/мин

0 200 400 600 800 0
200 400 600 800
n(I2)
n(M)
зависимости n(M) и n(I2)
I2, А M, Н*м n, об/мин момент нагрузки на валу двигателя
MD
t MH

234.749


коэффициент нагрузки ,соответствующее этому моменту MD
lambdaD
Mmax
MD
2.75


коэффициент скольжение sD, соответствующее этому моменту MD
sD
skp lambdaD
lambdaD
2 1


0.037


частоту вращения ротора АД ‘ соответствующее этому моменту MD
nD
n0 1
sD

(
)

722.11


3.Расчет искусственных механических характеристик n(M)
при разных способах регулирования частоты вращения трехфазного асинхронного двигателя
В промышленности находят применение два типа асинхронных

двигателей – с короткозамкнутым и с фазным роторами (с контактными кольцами).
На практике для каждого типа асинхронных двигателей отдают предпочтение определенным способам регулирования частоты вращения.
В данном пособии рассмотрены все возможные способы регулирования на примере асинхронного двигателя с фазным ротором.
Для сопоставления разных методов регулирования частоты вращения соответствующие расчеты проводят при одинаковых нагрузках.
3.1. Расчет характеристики n(M) при уменьшении
напряжения источника питания U1
Mmax'
Mmax q1 2

466.416


skp'
skp

nx'
nx
714.385 630 601.858 510 390 270 0




















sx'
sx
0.047 0.16 0.198 0.32 0.48 0.64 1




















Mx'
2
Mmax'
skp'
sx'
sx'
skp'






212.007 456.253 466.416 416.941 328.276 262.861 177.337





















s1'
0

s'
stack s1' sx'

(
)
0 0.047 0.16 0.198 0.32 0.48 0.64 1
























n1'
n0

M1'
0

n'
stack n1' nx'

(
)
750 714.385 630 601.858 510 390 270 0
























M'
stack M1' Mx'

(
)
0 212.007 456.253 466.416 416.941 328.276 262.861 177.337

























0 200 400 600 800 0
200 400 600 800
естественная (при U1) характеристика n(M)
M, Н*м n, об/мин

0 100 200 300 400 500 0
200 400 600 800
Искусственная характеристика
M', Н*м n', об/мин
0 200 400 600 800 0
200 400 600 800
M, Н*м n, об/мин n'
n nkp
M' M

Коэффициент регулирования kD при заданном MD. Вычисляем коэффициент регулирования kD частоты вращения n при изменении

напряжения источника питания U1
U' = q1U1 и моменте нагрузки MD =
= tMн: момент нагрузки на валу двигателя
MD
t MH

234.749


коэффициент нагрузки ,соответствующее этому моменту MD
lambdaD'
Mmax'
MD
1.987


коэффициент скольжение sD, соответствующее этому моменту MD
sD'
skp'
lambdaD'
lambdaD'
2 1


0.053


частоту вращения ротора АД ‘ соответствующее этому моменту MD
nD'
n0 1
sD'

(
)

710.002


Коэффициент регулирования частоты вращения kD'
nD'
nD
0.983


так как kD<1 появляется сложность регулирование частоты вращения
3.2. Расчет характеристики n(M) при введении
добавочного сопротивления R2доб в цепь ротора

добавочное сопротивление
R2dob q2 R2

0.037


критические скольжение s kp
''
skp''
skp
R2dob
R2

(
)
R2

0.593


и частоту вращения nkp'' для соответствующей реостатной характеристики n'(M) : nkp''
n0 1
skp''

(
)

305.574


sH''
skp''
lambdak
2
lambdak
2 1


0.087



sx''
sH''
0.16 0.32 0.48
skp''
0.64 1



















nx''
n0 1
sx''

(
)

684.639 630 510 390 305.574 270 0




















Mx''
2
Mmax skp''
sx''
sx''
skp''






185.862 324.927 539.811 631.492 645.559 643.649 566.245




















s1''
0

n1''
n0

M1''
0

s''
stack s1'' sx''

(
)
0 0.087 0.16 0.32 0.48 0.593 0.64 1
























n''
stack n1'' nx''

(
)
750 684.639 630 510 390 305.574 270 0
























M''
stack M1'' Mx''

(
)
0 185.862 324.927 539.811 631.492 645.559 643.649 566.245

























0 200 400 600 800 0
200 400 600 800
n
M
0 200 400 600 800 0
200 400 600 800
n''
M''

0 200 400 600 0
200 400 600 800
Естественная характеристика
Искусственная характеристика
Xарактеристика n(M) при введении добавочного сопротивления R
M, Н*м n, об/мин момент нагрузки на валу двигателя
MD
t MH

234.749


Коэффициент нагрузки lambdaD''
Mmax
MD
2.75


скольжение sD" при работе AД на реостатной характеристике при моменте MD

sD''
skp''
lambdaD''
lambdaD''
2 1


0.112


частоту вращения при‘работе AД на реостатной характеристике при моменте MD nD''
n0 1
sD''

(
)

666.331


Коэффициент регулирования частоты вращения kD''
nD''
nD
0.923


Так как kD<1 появляется сложность регулирование частоты вращения
Частота вращения поля n0'
n0 q1

637.5


Δ
n n0
n0'

112.5


nkp'
nkp
Δ
n

489.358


skp'
n0'
nkp'

(
)
n0'
0.232


nH'
nH
Δ
n

603.5


sH'
n0'
nH'

(
)
n0'
0.053



sx'
sH'
0.16
skp'
0.32 0.48 0.64 1



















nx'
n0' 1
sx'

(
)

603.5 535.5 489.358 433.5 331.5 229.5 0




















Mx'
2
Mmax skp'
sx'
sx'
skp'






281.496 603.072 645.559 613.87 506.378 414.19 284.658




















s1'
0

n1'
n0'

M1'
0

s'
stack s1' sx'

(
)
0 0.053 0.16 0.232 0.32 0.48 0.64 1
























n'
stack n1' nx'

(
)
637.5 603.5 535.5 489.358 433.5 331.5 229.5 0

























M'
stack M1' Mx'

(
)
0 281.496 603.072 645.559 613.87 506.378 414.19 284.658
























0 200 400 600 800 0
200 400 600 800
n
M
0 200 400 600 800 0
200 400 600 800
n'
M'

0 200 400 600 0
200 400 600 800
Естественная характеристика
Искусственная характеристика
Характеристика n(M) при изменении частоты тока источника пита
M, Н*м n, об/мин

Частота вращения nD`
АД при работе на искусственной характеристике nD'
nD
Δ
n

609.61


Коэффициент регулирования частоты вращения n при изменении частоты напряжения источника питания kD'
nD'
nD
0.844


Так как kD<1 появляется сложность регулирование частоты вращения kD'
0.844

-при уменьшении напряжения источника питания U1
4. Расчет искусственных механических характеристик n(M)
при разных способах торможения
трехфазного асинхронного двигателя
Расмотрим три основных способа электрического торможения
АД:
– генераторное;
– динамическое;
– противовключением
4.1. Генераторное торможение

nt h1 nH

895


st
1
nt n0

0.193



Mt t
 MH

234.749



Mmaxt
Mmax

645.559



skpte skp

0.198



Определяем коэффициент нагрузки lambdat
Mmaxt
Mt
2.75


Скольжение соответствует n те ste skpte lambdat lambdat
2 1


0.037



nte n0 1
ste

(
)

777.89


Значение добавочного сопротивления R2доб вычисляется по формуле
R2доб
1

st ste





R2

0.078


Расчет реостатной характеристики n(M) при генераторном
торможении
Задаем несколько (семь-восемь точек) значений sт в диапазоне 0...2sкр.т и для каждого sт вычисляем nте, nт и Мт skpt skpte
R2
R2доб

(
)
R2

1.027




nkpt n0 1
skpt

(
)

1520.202


stex
2 skpte

0.329

0.263

skpte
0.197

0.131

0.065




















ntex n0 1
stex

(
)

1046.284 996.75 947.25 898.142 897.75 848.25 798.75




















Mtex
2
Mmaxt skpte stex stex skpte


516.447

569.777

619.975

645.559

645.556

594.705

383.362





















stex8 0

ntex8
n0

Mtex8 0


ste stack stex stex8

(
)
0.395

0.329

0.263

0.198

0.197

0.131

0.065

0
























nte n0 1
ste

(
)

1046.284 996.75 947.25 898.142 897.75 848.25 798.75 750
























Mte stack Mtex Mtex8

(
)
516.447

569.777

619.975

645.559

645.556

594.705

383.362

0
























800

600

400

200

0 700 800 900 1 10 3

1.1 10 3

nte
Mte skpt
1.027


2 skpt

2.054



stx
2 skpt

1.712

1.37

1.028

skpt
0.686

0.344




















ntx n0 1
stx

(
)

2290.404 2034 1777.5 1521 1520.202 1264.5 1008




















Mtx
2
Mmaxt skpt stx stx skpt


516.447

569.542

619.641

645.558

645.559

596.36

388.861





















stx8 0

ntx8
n0

Mtx8 0


st stack stx stx8

(
)
2.054

1.712

1.37

1.028

1.027

0.686

0.344

0
























nt n0 1
st

(
)

2290.404 2034 1777.5 1521 1520.202 1264.5 1008 750
























Mt stack Mtx Mtx8

(
)
516.447

569.542

619.641

645.558

645.559

596.36

388.861

0

























1

10 3

500

0 500 1 10 3

1 10 3

2 10 3

3 10 3

Искусственная характеристика
Естественная характеристика
Естественная характеристика
Искусственная характеристика
Генераторное торможение
M, Н*м n, об/мин

4.2. Динамическое торможение
Расчет характеристики n(M) при динамическом торможении.
Требуется рассчитать и построить реостатную характеристику n(M),
соответствующую динамическому торможению и проходящую через точку с координатами Мт и nт.
Расчет характеристики n(M) проводим в два этапа:
– при R2доб = 0;
– при R2доб ≠ 0.
Рассмотрим первый этап – расчет характеристики при R2доб =
= 0. Расчет удобно проводить, используя характеристику генераторного торможения. тормозной момент
Mt t
 MH

234.749



Mmax_t
Mmax

645.559



коэффициент нагрузки
λt
Mmax_t
Mt
2.75


Критическое скольжение при генераторном торможении на естественной характеристике
(R2доб = 0) scr_gen_e skp

0.198



Скольжение и частота вращения, соответствующие генераторному торможению на естественной характеристике при МHт s1t_gen_e scr_gen_e
λt
λt
2 1


0.037



n1t_gen_e n0 1 s1t_gen_e




777.89


n1t_din_e n0

s1t_gen_e

27.89



sxt_gen_e
1

0.833

0.666

0.499

0.332

scr_gen_e
0.165






















nxt_din_e n0

sxt_gen_e

750 624.75 499.5 374.25 249 148.142 123.75




















Mxt 2
Mmax_t sxt_gen_e scr_gen_e scr_gen_e sxt_gen_e








245.449

289.855

351.962

441.841

567.332

645.559

635.25





















nxt_din_e8 0

Mxt8 0

sxt_gen_e8 0

st_gen_e stack sxt_gen_e sxt_gen_e8



1

0.833

0.666

0.499

0.332

0.198

0.165

0

























nt_din_e n0

st_gen_e

750 624.75 499.5 374.25 249 148.142 123.75 0
























Mt stack Mxt Mxt8



245.449

289.855

351.962

441.841

567.332

645.559

635.25

0

























1

10 3

500

0 500 1 10 3

1

10 3

500

500 1 10 3

nt_din_e nt_din_e

Mt Mt


Переходим ко второму этапу – расчету реостатной характеристики n(M),
соответствующей динамическому торможению и проходящей через точку Мт и nт.дин.
R2доб
R2 1

n1t_din_e n1t_gen_e








0.018



scrit_t_gen scr_gen_e
λt
2 1

λt






1.049



ncrit_t_gen n0 1 scrit_t_gen




1.537 10 3



ncrit_t_din n0

scrit_t_gen

786.891


1 0.833

0.167


sxt_gen scrit_t_gen
1

0.833

0.666

0.499

0.332

0.167






















nxt_din n0

sxt_gen

786.891 750 624.75 499.5 374.25 249 125.25




















Mxt1 2
Mmax_t sxt_gen scrit_t_gen scrit_t_gen sxt_gen








645.559

644.815

628.747

584.181

500.785

371.369

200.43





















Mxt1.8 0

sxt_gen8 0

nxt_din8 0


st_gen stack sxt_gen sxt_gen8



1.049

1

0.833

0.666

0.499

0.332

0.167

0
























nt_din n0

st_gen

786.891 750 624.75 499.5 374.25 249 125.25 0
























Mt1 stack Mxt1 Mxt1.8



645.559

644.815

628.747

584.181

500.785

371.369

200.43

0

























1

10 3

0 1 10 3

1

10 3

500

0 500 1 10 3

nt_din nt_din

Mt1 Mt1


1

10 3

500

0 500 1 1

1

10 3

1 10 3

2 10 3

3 10 3

R_2_д_о_б = 0
R_2_д_о_б <> 0
Динамическое торможение
M, Н*м n, об/мин

Естественная хар-ка искусстественная хар-ка
4.3. Торможение противовключением
При электромагнитном торможении противовключением ротор и поле статора АД вращаются в противоположных направлениях, а электромагнитный момент машины направлен в сторону вращения поля статора и оказывает на ротор тормозящее действие.
Применяют два варианта торможения противовключением:
а) с использованием реостатной характеристики n(M);
б) с использованием реверса вращающегося магнитного поля.
Торможение противовключением с использованием R2доб

nt1
h3

n0

375



Mt1 t MH

234.749


st1
n0
nt1



n0 1.5


λt1
Mmax
Mt1 2.75


skp.t1
st1 λt1
λt1 2
1







7.968


nkp.t1
n0 1
skp.t1




5.226

10 3



R2доб1 1

skp.t1
skp







R2

0.734


sxt
1.138 2.276 3.414 4.552 5.69 6.828
skp.t1





















nxt n0 1 sxt




103.5

957

1810.5

2664

3517.5

4371

5225.705





















Mxt 2
Mmax sxt skp.t1
skp.t1
sxt







180.721 340.991 467.408 556.117 610.624 637.944 645.559





















sxt0 0

Mxt0 0

Mxt0 0

st stack sxt0 sxt



0 1.138 2.276 3.414 4.552 5.69 6.828 7.968
























nt n0 1 st




750 103.5

957

1810.5

2664

3517.5

4371

5225.705

























Mt stack Mxt0 Mxt



0 180.721 340.991 467.408 556.117 610.624 637.944 645.559
























500

0 500 1 10 3

500

500 1 10 3

nt
Mt

Mt_rev t
 MH


nt_rev nD 722.1105


λt_rev
Mmaxt
Mt_rev
2.75


ste_rev skp
λt_rev
λt_rev
2 1


0.037


nte_rev n0

1
ste_rev




722.11



Δ
ne nte_rev

n0

27.89


Δ
nt nt_rev

n0

27.89


R2доб
R2

1
Δ
nt
Δ
ne








0


skpt_rev skp 1
R2доб

R2








0.198


1.5 skpt_rev

0.296

0.587 5

6 0.489


s_rev_mass sxrev_mass
0.098 0.196 0.293 0.391
skpt_rev
0.489 1.5 skpt_rev






















nxrev_mass n0

1
sxrev_mass




676.5

603

530.25

456.75

601.858

383.25

527.787





















Mxrev_mass 2
Mmax sxrev_mass skpt_rev skpt_rev sxrev_mass








514.045 645.539 598.428 519.628 645.559 448.367 595.9




















Mxrev_mass0 0

sxrev_mass0 0


Mrev_mass stack Mxrev_mass0 Mxrev_mass



0 514.045 645.539 598.428 519.628 645.559 448.367 595.9
























srev_mass stack sxrev_mass0 sxrev_mass



0 0.098 0.196 0.293 0.391 0.198 0.489 0.296
























nrev_mass n0

1
srev_mass




750

676.5

603

530.25

456.75

601.858

383.25

527.787


























500

0 500 2 10 3

4 10 3

6 10 3

естественную характеристику АД в двигательном режиме при естественную характеристику АД в двигательном режиме естественную характеристику АД в двигательном режиме при
Торможение противовключением за счет добавления R_2_д_о
M, Н*м n, об/мин
5. Расчет семейства пусковых реостатных
характеристик АД с фазным ротором
Mmin 561.4823

s'per skp 0.198


λ
Mmax
Mmin
1.15


s'kp s'per λ
λ
2 1





0.339



s''per s'kp 0.339


s''kp s''per λ
λ
2 1





0.582


s'''per s''kp

s'''kp s'''per λ
λ
2 1





1


R'2доб
1
s'kp skp








R2

0.013


R''2доб
1
s''kp skp








R2

0.036


R'''2доб
1
s'''kp skp








R2

0.076


sx'
0.167 0.333
s'kp
0.5 0.667 0.833 1





















nx'
n0 1
sx'

(
)

624.75 500.25 495.625 375 249.75 125.25 0




















Mx'
2
Mmax sx'
s'kp s'kp sx'








511.674 645.45 645.559 599.813 521.647 450.938 392.727





















Mx'0 0

sx'0 0

M'
stack Mx'0 Mx'



0 511.674 645.45 645.559 599.813 521.647 450.938 392.727
























s'
stack sx'0 sx'



0 0.167 0.333 0.339 0.5 0.667 0.833 1
























n'
n0 1
s'

(
)

750 624.75 500.25 495.625 375 249.75 125.25 0
























s''kp 0.582


sx''
0.167 0.333 0.5
s''kp
0.667 0.833 1





















nx''
n0 1
sx''

(
)

624.75 500.25 375 313.212 249.75 125.25 0




















Mx''
2
Mmax sx''
s''kp s''kp sx''








342.101 556.351 638.122 645.559 639.664 606.31 561.486




















Mx''0 0

sx''0 0

M''
stack Mx''0 Mx''



0 342.101 556.351 638.122 645.559 639.664 606.31 561.486
























s''
stack sx''0 sx''



0 0.167 0.333 0.5 0.582 0.667 0.833 1

























n''
n0 1
s''

(
)

750 624.75 500.25 375 313.212 249.75 125.25 0
























s'''kp 1

sx'''
0.167 0.333 0.5 0.667 0.833
s'''kp
1





















nx'''
n0 1
sx'''

(
)

624.75 500.25 375 249.75 125.25 0.011

0




















Mx'''
2
Mmax sx'''
s'''kp s'''kp sx'''








209.763 387.021 516.442 596.011 634.928 645.559 645.559




















Mx'''0 0

sx'''0 0


s'''
stack sx'''0 sx'''



0 0.167 0.333 0.5 0.667 0.833 1
1
























M'''
stack Mx'''0 Mx'''



0 209.763 387.021 516.442 596.011 634.928 645.559 645.559
























n'''
n0 1
s'''

(
)

750 624.75 500.25 375 249.75 125.25 0.011

0

























0 200 400 600 800 0
200 400 600 800
n`(M)
n``(M)
n```(M)
n(M)
Семейство пусковых реостатных характеристик
M, Н*м n, об/мин

800
R2доб'

800
ания f1

10 3

3.154 5

6 2.628


1 10 3

о_б