Явкру филиал фгоу впо
“НОВОСИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА”
Контрольная работа Дисциплина: электропривод
Тема: Аналитический метод расчета и графические выражения рабочих характеристик асинхронного двигателя.
Выполнил студент: Бурнашов В.А.
4 курса ЭМ-06-56
Проверил: Солнцев Г.Е.
Якутск 2009 г.
Дано:
Аналитический метод расчета основано на Г-образной схеме замещения асинхронного двигателя АД (рис. 1)
1
Рис.1 Г-образная схема замещения АД
-коэффициент уточняющий расчет параметров рабочего контура R1 X1 включены в контур намагничивания чтобы намагничивающий ток I0 не изменил своего значения.
Исходным параметрам АД являющая паспортные данные (таблица 1)
Таблица1
№ Варианта |
Рн кВт |
Uн В |
n2н об/мин |
R1 Oм |
n1 об/мин |
I1н А |
||
2 |
12 |
2,7 |
220 |
380 |
1400 |
1,68 |
1500 |
6,1 |
Характеристики Х.Х. двигателя взяты из лабораторной работы 1 (Ioн=1,83 А. Рон=300 Вт =283 Вт. Рмех=200 Вт. сosφон=0,24 обмотка статора соединена звездой)
Характеристика К.З. двигателя взяты из лабораторной работы 2 (Рк.н.=418 Вт. Uк.н.= 59,5 В. Iк.н.= 6,3 А. cosφк.н.= 0,372)
Требуется:
Рассчитать данные, занести в таблицу 2.
Построить рабочие характеристику рис. 2
Определить перегрузочную способность двигателя.
Решения:
Расчет данных.
Найдем активную и реактивную составляющего тока Х.Х.
Ioа = Ioсosφон => Ioа =1,83*0,24=0,44 А
Iop= Ioрsinφон => Iop=1,83* =1,78 А
Полное сопротивление К.З.
Zk=U кн./ Iк.н. => Zk=59,5/6,3=9,44
Активные и индуктивные составляющие полного сопротивления К.З.
Rk=Zkcosφк.н. => Rk=9,44*0,372=3,51 Ом
Хк= => Хк= =8,76
Приведенное активное сопротивление ротора
= Rk–R1=> =3,51–1,68=1,83
Критическое скольжение
Sk.p.= /Xk=> Sk.p=1,83/8,76=0,2
Номинальное скольжение
Sн= (n1-n2н)/n1=> Sн=(1500-1400)/1500=0,07
Задаемся следующим значениями скольжения S; 0,01; 0,02; 0,03; 0,046; 0,06 и 0,20. Результат записать в таблицу 2.
Активное сопротивление ротора
9) /S
1) 1,83/0,01=183 Ом
2) 1,83/0,02=91,5 Ом
3) 1,83/0,03=61 Ом
4) 1,83/0,046=39,78 Ом
5) 1,83/0,06=30,5 Ом
6) 1,83/0,20=9,15 Ом
Эквивалентное полное сопротивление
10) Rэк=R1+ /S
1) Rэк=1,68+183=184,68 Ом
2) Rэк=1,68+91,5=93,18 Ом
3) Rэк=1,68+61=62,68 Ом
4) Rэк=1,68+39,78=41,46 Ом
5) Rэк=1,68+30,5=32,18 Ом
6) Rэк=1,68+9,15=10,83 Ом
Эквивалентное полное сопротивление рабочего контура схемы замещения.
11) Zэк=
1) Zэк= =184,89
2) Zэк= =93,59
3) Zэк= =63,29
4) Zэк= =42,36
5) Zэк= =33,35
6) Zэк= =13,93
Коэффициент мощности рабочего контура схемы замещения
12) cosφ2.= Rэк/Zэк
1) cosφ2.= 184,68/184,89=0,9989
2) cosφ2.= 93,18/93,59=0,9956
3) cosφ2.= 62,68/63,29=0,9904
4) cosφ2.= 41,46/42,36=0,9788
5) cosφ2.= 32,18/33,35=0,9649
6) cosφ2.= 10,8313,93=0,7775
Приведенный ток ротора
13) = U1/Zэк
1) =380/184,89=2,06
2) =380/93,59=4,06
3) =380/63,29=6
4) =380/42,36=8,97
5) =380/33,35=11,39
6) =380-13,93=27,28
Активное и реактивное составляющие тока ротора
14) = cosφ2
1) =2,06*0,9989=2,06
2) =4,06*0,9956=4,04
3) =6*0,9904=9,94
4) =8,97*0,9788=8,69
5) =11,39*0,9649=10,99
6) =27,28*0,7775=21,21
15) = sinφ2
1) =2,06 =0,097
2) =4,06 =0,380
3) =6 =0,829
4) =8,97 =1,837
5) =11,39 =2,991
6) =27,28 =17,156
Активное и реактивное составляющие тока статора
16) I1а=Ioа+
1) I1а=0,44+2,06=2,5
2) I1а=0,44+4,04=4,48
3) I1а=0,44+5,94=6,38
4) I1а=0,44+8,69=9,13
5) I1а=0,44+10,99=11,43
6) I1а=0,44+21,21=21,65
17) I1р=Ioр+
1) I1р=1,78+0,097=1,88
2)I1р=1,78+0,380=2,16
3) I1р=1,78+0,829=2,61
4) I1р=1,78+1,837=3,62
5) I1р=1,78+2,991=4,77
6) I1р=1,78+17,156=18,94
Ток в обмотке статора
18) I1=
1) I1= =3,13
2) I1= =4,97
3) I1= =6,89
4) I1= =9,82
5)I1= =12,39
6) I1= =28,77
Коэффициент мощности двигателя
19) cosφ1.= I1a/I1
1) cosφ1.= 2,5/3,13=0,799
2) cosφ1.= 4,48/4,97=0,901
3) cosφ1.= 6,38/6,89=0,926
4) cosφ1.= 9,13/9,82=0,930
5) cosφ1.= 11,43/12,39=0,923
6) cosφ1.= 21,65/28,77=0,753
Потребляемая двигателем мощность
20) P1=m1U1I1a
1) P1=3*380*2,5=2850 Вт
2) P1=3*380*4,48=5107,2 Вт
3) P1=3*380*6,38=7273,2 Вт
4) P1=3*380*9,13=10408,2 Вт
5) P1=3*380*11,43=13030,2 Вт
6) P1=3*380*21,65=24681 Вт
Электрические потери мощности
21)Рэ1=m1 R1
1) Рэ1=3*3,132*1,68=49,38
2) Рэ1=3*4,972*1,68=124,49
3) Рэ1=3*6,892*1,68=239,26
4) Рэ1=3*9,822*1,68=486,02
5) Рэ1=3*12,392*1,68=773,70
6) Рэ1=3*28,772*1,68=4171,67
Магнитные потери
22) Рм= –Рмех => Рм= 283–200=83 Вт
Электромагнитная мощность
23)Рэм=Р1–Рэл–Рм
1) Рэм=2850–49,38–83=2717,62
2) Рэм=5107,2–124,49–83=4899,71
3) Рэм=7273,2–239,26–83=6950,94
4) Рэм=10408,2–486,02–83=9839,18
5) Рэм=13030,2–773,70–83=12173,50
6) Рэм=24681–4171,67–83=20426,33
Электромагнитный момент
24) М= Рэм/ω1 находим ω1: => =157
1) М= 2717,62/157=17,31
2) М= 4899,71/157=31,21
3) М= 6950,94/157=44,27
4) М= 9839,18/157=62,67
5) М= 12173,50/157=77,54
6) М= 20426,33/157=130,10
Электрические потери в роторе прямо пропорциональны скольжению
25) Рэ2=SPэм
1) Рэ2=0,01*2717,62=27,18
2) Рэ2=0,02*4899,71=97,99
3) Рэ2=0,03*6950,94=208,53
4) Рэ2=0,046*9839,18=452,60
5) Рэ2=0,06*12173,50=730,41
6) Рэ2=0,20*20426,33=4085,27
Коэффициенты нагрузки
26) В2=(I1/I1н)2
1) В2=(3,13/6,1)2=0,26
2) В2=(4,97/6,1)2=0,66
3) В2=(6,89/6,1)2=1,28
4) В2=(9,82/6,1)2=2,59
5) В2=(12,39/6,1)2=4,13
6) В2=(28,77/6,1)2=22,24
Добавочные потери принимаются равным 0,5% от подводимой к АД мощности
27) Рдоб=0,005Р1
1) Рдоб=0,005*2850=14,25
2) Рдоб=0,005*5107,2= 25,54
3) Рдоб=0,005*7273,2 =36,37
4) Рдоб=0,005*10408,2=52,04
5) Рдоб=0,005*13030,2 =65,15
6) Рдоб=0,005*24681 =123,41
Добавочные потери для неноминального режима
28) =РдобВ2
1) =14,25*0,26=3,17
2) =25,54*0,66=16,85
3) =36,37*1,28=46,55
4) =52,04*2,59=134,79
5) =65,15*4,13=269,07
6) =123,41*22,24=2744,64
Полезная мощность на валу двигателя
29) Р2=Рэм–Рэ2–Рм–Рдоб
1) Р2=2717,62–27,18–200–14,25=2476,19
2) Р2=4899,71–97,99–200–25,54=4575,88
3) Р2=6950,94–208,53–200–36,37=6506,04
4) Р2=9839,18–452,60–200–52,04=9134,54
5) Р2=12173,50–730,41–200–65,15=11177,94
6) Р2=20426,33–4085,27–200–123,41=16017,65
Коэффициент полезного действия
30) η=Р2/Р1
1) η=2476,19/2850=0,869
2) η=4575,88/5107,2=0,896
3) η=6506,04/7273,2=0,895
4) η=9134,54/10408,2=0,878
5) η= 11177,94/1303,2=0,858
6) η= 16017,65/24681=0,649
Частота вращения ротора при различных значениях S
31) n2=n1(1–S)
1) n2=1500(1–0,01)=1485
2) n2=1500 (1–0,02)=1470
3) n2=1500 (1–0,03)=1455
4) n2=1500 (1–0,046)=1431
5) n2=1500 (1–0,06)=1410
6) n2=1500 (1–0,20)=1200
Полезный момент на волу двигателя
32) M2= Р2/ω2=60Р2/2πn2=9,55Р2/n2
1) M2=9,55*2476,19/1485=15,92
2) M2=9,55*4575,88/1470=29,73
3) M2=9,55*6506,04/1455=42,70
4) M2=9,55*9134,54/1431=60,96
5) M2=9,55*11177,94/1410=75,71
6) M2=9,55*16017,65/1200=127,47
Таблица 2
Значения |
S |
0,01 |
0,02 |
0,03 |
0,046 |
0,06 |
0,20 |
|
1 |
/S |
183 |
91,5 |
61 |
39,78 |
30,5 |
9,15 |
|
2 |
Rэк=R1+ /S |
184,68 |
93,18 |
62,68 |
41,46 |
32,18 |
10,83 |
|
3 |
cosφ2.= Rэк/Zэк |
0,9989 |
0,9956 |
0,9904 |
0,9788 |
0,9649 |
0,7775 |
|
4 |
= U1/Zэк |
2,06 |
4,06 |
6 |
8,97 |
11,39 |
27,28 |
|
5 |
= cosφ2 |
2,06 |
4,04 |
9,94 |
8,69 |
10,99 |
21,21 |
|
6 |
= sinφ2 |
0,097 |
0,380 |
0,829 |
1,837 |
2,991 |
17,156 |
|
7 |
I1а=Ioа+ |
2,5 |
4,48 |
6,38 |
9,13 |
11,43 |
21,65 |
|
8 |
I1р=Ioр+ |
1,88 |
2,16 |
2,61 |
3,62 |
4,77 |
18,94 |
|
9 |
I1= |
3,13 |
4,97 |
6,89 |
9,82 |
12,39 |
28,77 |
|
10 |
cosφ1= I1a/I1 |
0,799 |
0,901 |
0,926 |
0,930 |
0,923 |
0,753 |
|
11 |
P1=m1U1I1a |
2850 |
5107,2 |
7273,2 |
10408,2 |
13030,2 |
24681 |
|
12 |
Рэ1=m1 R1 |
49,38 |
124,49 |
239,26 |
486,02 |
773,70 |
4171,67 |
|
13 |
Рэм=Р1–Рэ1–Рм |
2717,62 |
4899,71 |
6950,94 |
9839,18 |
12173,50 |
20426,33 |
|
14 |
М= Рэм/ω1 |
17,31 |
31,21 |
44,27 |
62,67 |
77,54 |
130,10 |
|
15 |
Рэ2=SPэм |
27,18 |
97,99 |
208,53 |
452,60 |
730,41 |
4085,27 |
|
16 |
В2=(I1/I1н)2 |
0,26 |
0,66 |
1,28 |
2,59 |
4,13 |
22,24 |
|
17 |
=РдобВ2 |
3,17 |
16,85 |
46,55 |
134,79 |
269,07 |
2744,64 |
|
18 |
Р2=Рэм–Рэ2–Рм–Рдоб |
2476,19 |
4575,88 |
6506,04 |
9134,54 |
11177,94 |
16017,65 |
|
19 |
η=Р1/Р2 |
0,869 |
0,896 |
0,895 |
0,878 |
0,858 |
0,649 |
|
20 |
n2=n1(1–S) |
1485 |
1470 |
1455 |
1431 |
1410 |
1200 |
|
21 |
M2=9,55Р2/n2 |
15,92 |
29,73 |
42,70 |
60,96 |
75,71 |
127,47 |