Пример оформления расчетно-графического задания.

1. В соответствии с номером хх выбираем из таблицы №1 электродвигатель 4аа90lb2

Р_н = 4 кВт; КПД = 85,8%; Cosφ = 0,89; К_i = 6; µ_п. =1,7; µ_к. = 2,2; n_н = 2770 мин ^-1; n_о= 3000 мин ^-1.

4 – номер серии.

А – вид двигателя (асинхронный).

А – алюминиевые станина и щиты.

90 – высота оси вращения, мм.

L – установочные размеры по длине корпуса (длинный).

В – длина сердечника.

2 – полюса.

Определения:

Р_н – это …

КПД – это …

Cosφ – это …

К_i – это …

µ_п. – это …

µ_к. – это …

n_н – это …

n_о – это …

В соответствии с номером ХХ выбираем из таблицы №2 метод определения «начала» и «конца» фазных обмоток электродвигателя.

Метод «последовательных включений» применяют в производственных условиях, если по какой-либо причине метод трансформации трудно осуществить. Для этого на одной из обмоток проставляют произвольно маркировку «начало-конец». Затем произвольно три вывода разноименных обмоток соединяют в одну точку, а три свободных конца кратковременно подключают в сеть под трехфазное напряжение.

Если двигатель не разворачивается или работает ненормально, начинают последовательно менять местами вводы двух немаркированных обмоток (переворачивать). Затем меняют местами концы второй обмотки и снова подключают двигатель под напряжение. При неудаче меняют концы третьей обмотки. Если и при этом двигатель не работает, снова меняют концы второй. Наибольшее число проб равно трем (вторая, третья, при этом первую обмотку не следует трогать).

Как видно из рисунков, одна из фаз оказалась «перевернутой».

Р ис. 1. Соединение в звезду. а – правильное, б – неправильное.

2. Расчет механической характеристики электродвигателя.

Находим номинальный момент двигателя по формуле :

(1)

Находим максимальный (критический) момент двигателя по формуле :

(2)

Находим пусковой момент двигателя по формуле :

(3)

Находим номинальное скольжение двигателя по формуле :

(4)

Находим критическое скольжение двигателя по формуле :

(5)

Рассчитываем значения моментов двигателя для скольжения S = 0; 0,05; 0,08; 0,1; 0,15; 0,3; 0,5; 0,7; 0,8; 1 по формуле Клосса:

(6)

Результаты расчетов заносим в таблицу №1.

Таблица №1

S	0	0,05	0,08	0,1	0,15	0,3	0,5	0,7	0,8	1,0
S/Sкр.	-	0,16	0,25	0,31	0,47	0,94	1,56	2,19	2,5	3,13
Sкр./S	0	6,4	4,0	3,2	2,13	1,06	0,64	0,46	0,4	0,32
Мдв.	0	9,12	14,27	17,28	23,33	30,33	27,57	22,89	20,92	17,58

Механическая характеристика электродвигателя.

В соответствии с номером ХХ выбираем из таблицы №3 режим загрузки электродвигателя и время его работы: Р₁=80%; Р₂=0%; Р₃=80%; Р₄=0%; Р₅=50%; Р₆=0%; Р₇=50%; Р₈=0%; Р₉=50%; Р₁₀=0%.

t₁=50; t₂=40; t₃=50; t₄=40; t₅=50; t₆=40; t₇=50; t₈=40; t₉=50; t₁₀=40.

Рассчитываем фактическую мощность по формуле:

(7)

где: Р_факт.- фактическая мощность снимаемая с вала электродвигателя на временном интервале t_n.

Р_ном. – номинальная (паспортная) мощность электродвигателя.

Р_n – мощность электродвигателя в % от номинальной на временном интервале t_n

Полученные значения заносим в таблицу №2.

Таблица №2

Р1=80%	Р2=0%	Р3=80%	Р4=0%	Р5=50%	Р6=0%	Р7=50%	Р8=0%	Р9=50%	Р10=0%
3,2	0	3,2	0	2	0	2	0	2	0

График загрузки электродвигателя

Исходя из графика загрузки электродвигателя режим работы электродвигателя может быть охарактеризован, как повторно – кратковременный (S₃).

Рассчитываем эквивалентную мощность электродвигателя для данного графика загрузки по формуле:

(8)

Р_экв. = 2,013 кВт.

Коэффициент загрузки электродвигателя для данного графика загрузки находим по формуле:

(9)

Двигатель по мощности используется не эффективно, т.к. его загрузка не превышает 50,325 % от номинальной.

3 .В соответствии с номером ХХ, выбираем из таблицы №4 способ пуска электродвигателя: переключением со Y на Δ. U_л =380 В. U_ф =220 В.

Рис.2 Схема запуска при переключении обмоток статора со звезды на треугольник.

Пуск с переключением обмотки статора со звезды на треугольник применим в том случае, если в рабочей схеме обмотка статора соединена в треугольник. Тогда, пуская двигатель при соединении обмотки статора звездой, достигают значительного уменьшения пускового тока сети.

Схема пуска двигателя при переключении обмотки статора со звезды на треугольник представлена на рисунке 2.

При пуске двигателя с сохранением рабочей схемы соединения обмотки статора треугольником начальный пусковой ток сети определяется:

(10)

где : z_к— полное сопротивление короткого замыкания двигателя.

U_л — напряжение сети, линейное.

U_ф — напряжение фазы двигателя.

При пуске двигателя на том же напряжении сети, но с обмоткой статора, соединенной звездой, начальный пусковой ток сети:

(11)

Сопоставляя токи в обоих случаях пуска, имеем:

(12)

Таким образом, начальный пусковой ток сети при соединении обмотки статора звездой в три раза меньше, чем при соединении треугольником, если пуск происходит от сети одного и того же напряжения U_л. Практически ток уменьшается в 3,5—4 раза, так как при соединении в звезду увеличивается реактивное сопротивление рассеяния фазы двигателя х_к из-за уменьшения насыщения зубцов магнитопровода статора полями рассеяния, создаваемыми меньшими токами, и, следовательно, Z_кY > Z_к∆. Но начальный пусковой момент при пуске по схеме звезда также уменьшается более чем в три раза по сравнению с пуском того же двигателя при соединении обмотки статора треугольником и одном и том же напряжении сети, если параметры двигателя в обоих случаях одинаковы.

Поскольку момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату напряжения, то кратность моментов можно найти из формулы:

(13)

Таким образом, способ пуска при переключении обмотки статора со звезды на треугольник практически пригоден, если пуск осуществляется вхолостую или при небольшом моменте сопротивления рабочей машины. Второе ограничение заключается в том, что такой способ пуска применим лишь к двигателям, рабочее соединение обмоток статора которых - треугольник.

В начале второго этапа пуска при разъединении схемы звезды ток двигателя на некоторое мгновение прерывается. При включении на треугольник возникает ток включения, мгновенное амплитудное значение которого в зависимости от взаимного расположения полей статора и ротора может оказаться большим, чем при прямом пуске. Но, поскольку двигатель уже вращается, длительность второго этапа пуска невелика.

Рассчитаем мощность потребляемую электродвигателем из сети:

(14)

Рассчитаем номинальный ток электродвигателя по формуле:

(15)

Рассчитаем пусковой ток электродвигателя при прямом пуске по формуле:

(16)

Исходя из выражения 11 пусковой ток по схеме Y будет в 3 раза меньше, чем по схеме Δ (прямой пуск), т.е. 16 А.

Пусковой момент по схеме Y, исходя из выражения 12, составит 7,81 Нм.

4.В соответствии с номером ХХ, выбираем из таблицы №5 задание по пускорегулирующей аппаратуре: дистанционное управление, максимальная, минимальная, нулевая и тепловая защиты.

Условия задания могут быть обеспечены применением магнитного пускателя ПМЕ – 112 в совокупности с автоматическим выключателем АК50 – 3М на номинальный ток 12,5 А.(с последующей настройкой на номинальный ток электродвигателя).

Р ис. 3. Схема управления электродвигателем посредством магнитного пускателя ПМЕ – 112 и автоматического выключателя АК50 – 3М.

5. В соответствии с номером ХХ, выбираем из таблицы №6 задание по изменению Cosφ: Компенсация реактивной составляющей тока, Cosφ = 0,5 → Cosφ = 1; К_загр.=0,45.

Для построения векторной диаграммы рассчитаем токи электродвигателя для заданного Cosφ = 0,5 и К_загр.= 0,45.

Рассчитаем мощность электродвигателя при коэффициенте загрузки К_загр.=0,45 по формуле:

(17)

Рассчитаем ток электродвигателя для К_загр.= 0,45 по формуле:

(18)

Из треугольника токов:

(19)

(20)

Для изменения Cosφ = 0,5 → Cosφ = 1, при неизменном коэффициенте загрузки электродвигателя, необходимо применить статический компенсатор. Из условия I_{р. L.} = I_{р. С.} , т.е. I_{р. С} =7,32 А. При этом наблюдается явление резонанса токов. Масштаб векторной диаграммы 1А/см.

Рис.4 Векторная диаграмма токов.