Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
УМК - ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА / РАСЧЕТКИ / 2 - РАСЧЕТ СВАР. ТРАНСФОРМАТОРОВ.doc
Скачиваний:
103
Добавлен:
12.04.2015
Размер:
1.69 Mб
Скачать

Характеристики асинхронных электродвигателей при несимметричных питающих напряжениях

1 Определение симметричных составляющих напряжений

Модули несимметричных фазных напряжений

(1)

Определитель обратной последовательности ,

(2)

Угол между векторами напряжений обратной и прямой последовательностей

(3)

Модуль коэффициента обратной последовательности

(4)

Модули напряжений прямой и обратной последовательностей

. (5)

По полученным векторам напряжений необходимо построить векторную диаграмму напряжений, рисунок 1.

Рисунок 1 – Трехфазная система напряжений

2 Расчет механической характеристики двигателя

Уравнение механической характеристики асинхронной машины

(6)

где – активные сопротивления обмоток статора и ротора;

–индуктивные сопротивления обмоток статора и ротора;

–поправочный коэффициент, для Г – образной схемы замещения;

(7)

Полное сопротивление при параллельном соединении

При несиметрии питающих напряжений результирующий момент определяется разностью прямого и обратногомоментов, однако, следовательно, достаточную точность даст расчет механической характеристики только по напряжению прямой последовательности.

Определим точки механических характеристик асинхронной машины по каталожным данным, (таблица В1, В2) при номинальном напряжении и с учетом относительного значения напряжения прямой последовательности.

Точка 1 – режим идеального холостого хода – частота вращения ротора равна частоте вращения поля статора , и машина не развивает вращающего момента.

Точка 2 – режим работы при номинальной частоте вращения

(10)

(11)

(12)

Точка 3 – режим, максимального вращающего момента АМ

(13)

(14)

(15)

Точка 4 – соответствует провалу в механической характеристике АМ

(16)

(17)

(18)

Точка 5 – соответствует моменту пуска АМ –

(19)

(20)

По полученным точкам необходимо построить механические характеристики , рисунок 2.

Рисунок 2 – Механические характеристики АМ

В установившемся режиме работы момент сопротивления рабочей машины не должен превышать номинальный момент асинхронной машины. Для многих механизмов момент сопротивления не зависит от скорости, и его можно выразить в долях от номинального момента двигателя (коэффициента загрузки)

(21)

Скольжение прямой последовательности при заданном коэффициенте загрузки

(22)

Проверочный расчет выполняется для номинального и критического скольжений по аналитическим выражениям (23), (24), (25) при .

(23)

Максимальный момент асинхронной машины

(24)

Критическое скольжение при максимальном моменте

(25)

3 Определение токов и потерь в обмотке статора

Токи обмоток статора определим с помощью векторной диаграммы (рисунок 3), на которой вектора токов и напряжений прямой последовательности различных фаз совмещены.

Приведенные токи ротора прямой и обратной последовательностей в установившемся режиме, (таблица В1, В2)

(26)

Фазовые сдвиги токов относительно соответствующих напряжений

(27)

Модуль и фазовый сдвиг намагничивающего тока

(28)

(29)

Построение векторной диаграммы токов, рисунок .3.

1. Откладываем вектор напряжения прямой последовательности , и под угломк нему достраиваем вектор напряжения обратной последовательности.

Рисунок 3 – Векторная диаграмма токов

2. Выбираем масштаб токов, и под углом по отношению к векторуиз начала координат строим вектор тока намагничивания.

3. В том же масштабе из конца вектора под угломоткладываем вектор тока.

4. Под углом по отношению к векторуоткладываем от конца векторавектор тока.

5. Чтобы получить полные токи в двух других фазах, из той же точки строим вектора тока , повернутые на.

6. Соединяя начало координат с концами векторов токов обратной последовательности, получаем вектора , по которым с учетом масштаба вычисляем токи в обмотках статора.

Суммарные электрические потери в обмотках статора

(30)

где – токстатора прямой последовательности,

–ток статора обратной последовательности, поскольку , током холостого хода обратной последовательности пренебрегаем, следовательно.

Суммарные электрические потери зависят только от модулей токов прямой и обратной последовательностей, и увеличиваются по сравнению с симметричным режимом относительно мало. Однако, потери в отдельных фазах неодинаковы. В фазе с наибольшим током они находятся в пределах

(31)

и могут значительно превышать среднее значение, и потери при номинальном токе: . Такой режим может привести к повышенному нагреву одной из обмоток.

На основании полученных результатов следует сделать вывод о возможности использования двигателя при заданном коэффициенте загрузки с учетом несимметрии питающих напряжений.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(справочное)

Таблица А.1 – Параметры круглых обмоточных проводов

Сечение

голого

провода

Диаметр

голого

провода

Диаметр провода в изоляции,

ПЭЛ, ПЭТ

ПЭВ-2, ПЭТВ

ПБД

ПБ

0,785

1,00

1,070

1,11

1,27

1.30

0,850

1,04

1,115

1,15

1,31

1,34

0,916

1,08

1,155

1,19

1,35

1,38

0,985

1,12

1,195

1,23

1,39

1,42

1,057

1,16

1,235

1,27

1,43

1,46

1,130

1,20

1,280

1,31

1,47

1.50

1,210

1,25

1,330

1,36

1,52

1,55

1,330

1,30

1,380

1,41

1,57

1,60

1,430

1,35

1,430

1,46

1,62

1,65

1,540

1,40

1,480

1,51

1,67

1,70

1,650

1,45

1,530

1,56

1,72

1,75

1,770

1,50

1,580

1,61

1,77

1,80

1,910

1,56

1,640

1,67

1,83

1,86

2,060

1,62

1,700

1,73

1,89

1.92

2,210

1,68

1,760

1,79

1,95

1,98

2,370

1,74

1,820

1,85

2,01

2,04

2,570

1,81

1,890

1,93

2,08

2,11

2,770

1,88

1,960

2,00

2,15

2,18

2,990

1,95

2,030

2,07

2,22

2,25

3,200

2,02

2,100

2,14

2,29

2,32

3,460

2,10

2,180

2,23

2,37

2,40

4,020

2,26

2,340

2,39

2,53

2,56

4,650

2,44

2,520

2,57

2,71

2,74

5,480

2,63

2,93

6,290

2,83

3,13

7,310

3,05

3,35

8,410

3,28

3,58

9,690

3,58

3,88

11,34

3,80

4,10

13,20

4,10

4,40

15,90

4,50

4,80

18,09

4,80

5,10

19,63

5,00

5,30

21,22

5,20

5,50

Таблица А.2 – Параметры прямоугольных обмоточных проводов

a

b

1,35

1,45

1,56

1,68

1,81

1,95

2,1

2,26

2,44

2,63

2,83

3,8

4,92

5,30

5,72

6,17

6,67

7,20

7,50

8,11

8,79

9,51

10,3

4.1

5,33

5,74

6,19

6,68

7,21

7,79

8,13

8,79

9,52

10,3

11,1

4,4

5,73

6,17

6,65

7,18

7,75

8,37

8,76

9,46

10,2

11,1

12,0

47

6,14

6,61

7,12

7,79

8,30

8,96

9,39

10,1

11,0

11,9

12,8

5,1

6,68

7,19

7,75

8,30

9,02

9,74

10,2

11,0

11,9

12,9

13,9

5,5

7,22

7,77

8,37

9,03

9,75

10,5

11,1

11,9

12,9

14,0

15,1

5,9

7,76

8,35

8,99

9,70

10,5

11,3

11,9

12,8

13,9

15,0

16,2

6,4

8,43

9,07

9,77

10,6

11,4

12,3

12,9

14,0

15,1

16,3

17,6

6,9

9,11

9,79

10,6

11,4

12,3

13,3

14,0

15,1

16,3

17,7

19,0

7,4

9,78

10,5

11,3

12,6

13,3

14,2

15,0

16,2

17,6

19,0

20,4

8,0

10,6

11,4

12,3

13,2

14,4

15,4

16,3

17,6

18,9

20,5

22,1

8,6

11,4

12,3

13,2

14,2

15,5

16,6

17,6

18,9

20,5

22,1

23,8

9,3

12,4

13,3

14,3

15,4

16,6

17,9

19,0

20,5

22,2

24,0

25,8

10,0

15,4

16,6

17,9

19,3

20,5

22,1

23,9

25,8

27,8

10,8

19,3

20,9

22,2

23,9

25,9

27,9

30,1

11,6

23,9

25,7

27,8

30,0

32,3

12,5

25,8

27,8

30,0

32,4

34,9

13,5

32,4

35,0

37,7

14,5

34,9

37,6

40,5

15,6

43,7

16,8

47,0

Примечания.

1. Провода с эмалевой изоляцией

ПЭВП – от допри толщине изоляции;

ПЭТВП – от допри толщине изоляции;

ПЭТП–155 – от допри толщине изоляции.

3. Провода со стекловолокнистой изоляцией

ПСД – от допри толщине изоляции;

ПСД-Л – от допри толщине изоляции;

ПСДКТ – от допри толщине изоляции.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(справочное)

Таблица Б.1 – Характеристики изотропных электротехнических сталей

Марка стали

Толщина

листа, мм

Удельные потери,

Магнитная индукция, Тл

при напряжённости поля, кА/м

1,0

2,5

5,0

10,0

30,0

1212

1,0

5,40

12,5

1,53

1,62

1,76

2,0

0,65

3,40

8,0

1,5

1,62

1,75

1,98

0,50

3,10

7,2

1,5

1,62

1,75

1,98

1213

0,50

2,80

6,5

1,5

1,62

1,75

1,98

1313

0,50

2,10

4,6

1,48

1,59

1,73

1,95

1413

0,50

1,55

3,5

1,48

1,59

1,73

1,94

0,35

1,35

3,0

1,48

1,59

1,73

1,94

1513

0,50

1,25

2,9

1,29

1,44

1,55

1,69

1,89

0,35

1,05

2,05

1,29

1,44

1,55

1,69

1,89

2112

0,50

2,60

6,0

1,46

1,6

1,68

1,77

2,02

2212

0,50

2,20

5,0

1,42

1,6

1,68

1,77

2,0

2312

0,50

1,75

4,0

1,4

1,56

1,66

1,74

1,96

2412

0,50

1,30

3,1

1,35

1,5

1,6

1,7

1,95

0,35

1,15

2,5

1,35

1.5

1,6

1,7

1,95

Таблица Б.2 – Характеристики анизотропных электротехнических сталей

Марка стали

Толщина листа, мм

Удельные потери,

Магнитная индукция, Тл при напряжённости поля, кА/м

0,1

0,25

2,5

3411

0,50

1,10

2,45

3,20

1,75

0,35

0,80

1,75

2,50

1,75

3412

0,50

0,95

2,10

2,80

1,85

0,35

0,70

1,50

2,20

1,85

3413

0,50

0,80

1,75

2,50

1,85

0,35

0,60

1,30

1,90

1,85

0,30

1,19

1,75

1,85

3414

0,50

0,70

1,50

2,20

1,60

1,70

1,85

0,35

0,50

1,10

1,60

1,60

1,70

1,85

0,30

1,03

1,50

1,60

1,70

1,85

3415

0,35

0,46

1,03

1,50

1,61

1,71

1,85

0,30

0,97

1,40

1,61

1,71

1,85

ПРИЛОЖЕНИЕ В

(справочное)

Таблица В.1 – Каталожные данные АД серии 4А

Типоразмер

Синхронная частота вращения

4А71В2У3

1,1

77,5

0,87

2,5

0,063

0,390

2,2

2,0

1,5

4А80А2У3

1,5

81,0

0,85

3,3

0,042

0,355

2,6

2,1

1,4

4А80В2У3

2,2

83,0

0,87

4,6

0,043

0,380

2,6

2,1

1,4

4А90L2У3

3,0

84,5

0,88

6,1

0,043

0,325

2,5

2,1

1,6

4А100S2У3

4,0

86,5

0,89

7,9

0,033

0,280

2,5

2,0

1,6

4А100L2У3

5,5

87,5

0,91

10,5

0,034

0,290

2,5

2,0

1,6

4А112М2У3

7,5

87,5

0,88

14,8

0,025

0,170

2,8

2,0

1,8

4А132М2У3

11,6

88,0

0,90

21,0

0,023

0,190

2,8

1,7

1,5

4А160S2У3

15,0

88,0

0,91

28,4

0,021

0,120

2,2

1,4

1,0

4А160М2У3

18,5

88,5

0,92

34,4

0,021

0,125

2,2

1,4

1,0

4А180S2У3

22,0

88,5

0,91

41,4

0,019

0,125

2,5

1,4

1,1

4А180М2У3

30,0

90,5

0,90

55,8

0,018

0,125

2,5

1,4

1,1

4А200М2У3

37,0

90,0

0,89

70,0

0,019

0,115

2,5

1,4

1,0

4А200L2У3

45,0

91,0

0,90

83,3

0,018

0,115

2,5

1,4

1,0

Синхронная частота вращения

4А80А4У3

1,1

75,0

0,81

2,7

0,054

0,340

2,2

2,0

1,6

4А80В4У3

1,5

77,0

0,83

3,6

0,058

0,345

2,2

2,0

1,6

4А90L4У3

2,2

80,0

0,83

5,0

0,051

0,330

2,4

2,1

1,6

4А100S4У3

3,0

82,0

0,83

6,7

0,044

0,310

2,4

2,0

1,6

4А100L4У3

4,0

84,0

0,84

8,6

0,046

0,315

2,4

2,0

1,6

4А112М4У3

5,5

85,5

0,85

11,5

0,036

0,250

2,2

2,0

1,6

4А132 S4У3

7,5

87,5

0,86

15,1

0,029

0,195

3,0

2,2

1,7

4А132М4У3

11,0

87,5

0,87

21,9

0,028

0,195

3,0

2,2

1,7

4А160S4У3

15,0

88,5

0,88

29,2

0,023

0,160

2,3

1,4

1,0

4А160М4У3

18,5

89,5

0,88

35,6

0,022

0,160

2,3

1,4

1,0

4А180S4У3

22,0

90,0

0,90

41,2

0,020

0,140

2,3

1,4

1,0

4А180М4У3

30,0

91,0

0,89

56,1

0,019

0,140

2,3

1,4

1,0

4А200М4У3

37,0

91,0

0,90

68,5

0,017

0,10

2,5

1,4

1,0

4А200L4У3

45,0

92,0

0,90

82,4

0,016

0,10

2,5

1,4

1,0

Синхронная частота вращения

4А100L6У3

2,2

81,0

0,73

5,6

0,051

0,250

2,2

2,0

1,6

4А112МА6У3

3,0

81,0

0,76

7,4

0,047

0,370

2,5

2,0

1,8

4А112МВ6У3

4,0

82,0

0,81

9,1

0,051

0,380

2,5

2,0

1,8

4А132S6У3

5,5

85,0

0,80

12,3

0,033

0,360

2,5

2,0

1,8

4А132М6У3

7,5

85,5

0,81

16,4

0,032

0,260

2,5

2,0

1,8

4А160S6У3

11,0

86,0

0,86

22,5

0,027

0,150

2,0

1,2

1,0

4А160М6У3

15,0

87,5

0,87

29,9

0,026

0,140

2,0

1,2

1,0

4А180М6У3

18,5

88,0

0,87

36,6

0,024

0,135

2.0

1,2

1,0

4А200М6У3

22,0

90,0

0,90

41,2

0,023

0,135

2,4

1,3

1,0

4А200L6У3

30,0

90,5

0,90

55,8

0,021

0,135

2,4

1,3

1,0

Таблица В.2 – Каталожные данные АД серии 4А (продолжение)

Типоразмер

Синхронная частота вращения

4А71В2У3

2263

249

11,6

4,81

6,41

7,48

4А80А2У3

1745

167

5,60

3,40

3,27

5,40

4А80В2У3

1362

129

3,62

2,38

2,34

4,15

4А90L2У3

1142

122

2,59

2,05

1,69

3,60

4А100S2У3

911,9

95

1,51

1,54

1,01

2,77

4А100L2У3

721,4

79,9

1,05

1,14

0,757

2,31

4А112М2У3

494,3

55,2

0,686

0,865

0,417

2,09

4А132М2У3

348,9

43,9

0,418

0,713

0,261

1,25

4А160S2У3

272,9

31,0

0,403

0,638

0,171

0,930

4А160М2У3

234,5

28,8

0,313

0,588

0,141

0,767

4А180S2У3

175,9

19,1

0,207

0,483

0,106

0,585

4А180М2У3

142,5

15,0

0,118

0,288

0,071

0,434

4А200М2У3

111,5

12,9

0,91

0,295

0,066

0,377

4А200L2У3

102,9

12,9

0,071

0,233

0,053

0,344

Синхронная частота вращения

4А80А4У3

1654

136

9,62

6,25

5,45

9,62

4А80В4У3

1437

118

7,42

4,82

4,26

7,42

4А90L4У3

1132

92

4,29

3,33

2,63

5,70

4А100S4У3

890,1

72,5

2,57

2,60

1,75

4,28

4А100L4У3

755,7

61,5

1,72

2,02

1,36

3,59

4А112М4У3

604,0

53,7

1,23

1,50

0,787

2,49

4А132S4У3

484,0

43,7

0,699

1,24

0,481

1,89

4А132М4У3

328,3

32,1

0,432

0,854

0,321

1,31

4А160S4У3

268,9

30,2

0,354

0,648

0,188

0,98

4А160М4У3

231,6

26,6

0,26-

0,525

0,148

0,803

4А180S4У3

201,9

21,4

0,219

0,428

0,112

0,641

4А180М4У3

150,8

15,3

0,133

0,267

0,071

0,470

4А200М4У3

130,4

14,1

0,125

0,276

0,058

0,450

4А200L4У3

114,6

12,3

0,091

0,219

0,045

0,374

Синхронная частота вращения

4А100L6У3

1455

74,1

3,51

4,29

2,61

8,20

4А112МА6У3

1044

56,6

2,53

2,20

1,88

2,98

4А112МВ6У3

538,3

48,2

1,86

1,76

1,49

2,65

4А132S6У3

424,0

34,1

1,20

1,29

0,736

1,97

4А132М6У3

341,9

28,2

0,804

0,939

0,536

1,47

4А160S6У3

292,2

29,3

0,713

1,070

0,293

1,46

4А160М6У3

273,4

22,1

0,457

0,737

0,206

1,18

4А180М6У3

307,9

17,4

0,337

0,661

0,156

0,781

4А200М6У3

284,3

21,9

0,267

0,588

0,128

0,748

4А200L6У3

233,92

14,6

0,181

0,473

0,087

0,512

ЛИТЕРАТУРА

1. Кобозев В.А. Коваленко В.В. Сварочные трансформаторы. Ставрополь, 1998. – 227 с.

2. Кобозев В.А. Методические указания для выполнения расчетно-графической работы «Исследование характеристик асинхронных электродвигателей при несимметричных питающих напряжениях». СгГАУ, Ставрополь, 2007.

СОДЕРЖАНИЕ

Расчет трансформатора сварочного выпрямителя для механизированной сварки……………………………………………………………………………..2

Расчет трансформатора для ручной дуговой сварки…………………………..10

Характеристики асинхронных электродвигателей при несимметричных питающих напряжениях……………………………………………………………24

Приложения……………………………………………………………………...31

Литература……………………………………………………………………….36

37