Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Бобруйский государственный механико-технологический техникум»

УТВЕРЖДЕНО

Зам. директора по УР

______________Н. И. Селютина

«____»________________2007г.

Методические указания по расчету механических характеристик двигателей учебное пособие для курсового и дипломного проектирования

Дисциплина ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ И ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ

Специальность 2-36 03 31 Монтаж и эксплуатация электрооборудования.

РАЗРАБОТАЛИ О.С.Кед

А.Д.Савицкий

Ф.И.О. преподавателя

Рассмотрено на заседании цикловой комиссии

Протокол №_____

От «_____»___________2007г

Председатель цикловой комиссии __________________________________________

СОДЕРЖАНИЕ

1 Расчет механических характеристик асинхронных двигателей 2

1.1 Расчет механических характеристик асинхронных двигателей

с фазным ротором 2

1.2 Расчет естественной механической характеристики асинхронного

двигателя с короткозамкнутым ротором 10

1.3 Расчет механических характеристик асинхронного двигателя

с короткозамкнутым ротором при регулировании скорости

изменением частоты питающего напряжения 11

2 Расчет механических характеристик двигателей постоянного тока

независимого и параллельного возбуждения 13

2.1 Расчет естественной механической характеристики 13

2.2 Расчет механических характеристик двигателя независимого

возбуждения при регулировании скорости изменением напряжения

якорной цепи 14

Список литературы 16

1 Расчет механических характеристик асинхронных двигателей

1. Расчет механических характеристик асинхронных двигателей с фазным

ротором

Механическая характеристика n₂=f(M) представляет собой зависимость частоты вращения ротора n₂ от момента двигателя М. Частота вращения ротора n₂, мин^-1, прямо пропорциональна скольжению ротора s и связана с ним следующим образом

, (1.1)

где n₀ – частота вращения магнитного поля статора, мин^-1;

s – скольжение ротора в относительных единицах.

На практике можно пользоваться зависимостью вида s=f(M).

Исходными данными для расчета механических характеристик асинхронного двигателя с фазным ротором (АДФ) являются:

1. тип двигателя;

2. максимальный момент двигателя М_макс, Нм;

3. активное сопротивление фазы обмотки статора, приведенное к рабочей температуре при данном классе нагревостойкости изоляции, , Ом;

4. реактивное сопротивление фазы обмотки статора х₁, Ом;

5. активное сопротивление фазы обмотки ротора, приведенное к обмотке статора и рабочей температуре при данном классе нагревостойкости изоляции, , Ом;

6. реактивное сопротивление фазы обмотки ротора, приведенное к обмотке статора, , Ом.

Расчет механической характеристики АДФ производится по уточненной формуле Клосса

, (1.2)

где М_i – текущее значение момента двигателя, Нм;

q – вспомогательный параметр;

s_i – текущее значение скольжения ротора;

s_к – критическое скольжение ротора.

Величина вспомогательного параметра q определяется из выражения

, (1.3)

Критическое скольжение s_к рассчитывается по

(1.4)

Расчет ведется в следующей последовательности:

1. определяется активное сопротивление обмотки фазы статора, приведенное к рабочей температуре , Ом

, (1.5)

где r₁ – активное сопротивление обмотки фазы статора при температуре 20С, Ом;

  температурный коэффициент увеличения сопротивления, принимаемый для меди и алюминия равным 0,004град^-1;

t_раб –расчетная рабочая температура обмотки статора при данном классе нагревостойкости изоляции двигателя, град. Принимается для классов нагревостойкости изоляции А, Е, В равной 75С, классов F, Н  115С;

2. определяется активное сопротивление обмотки фазы ротора, приведенное к рабочей температуре , Ом, по (1.5) при r₁=r₂, где r₂ – активное сопротивление обмотки фазы ротора при температуре 20С, Ом;

3. определяется активное сопротивление обмотки фазы ротора, приведенное к обмотке статора , Ом

, (1.6)

где k_r – коэффициент приведения сопротивлений;

4. определяется критическое скольжение s_к по (1.4);

5. определяется вспомогательный параметр q по (1.3);

6. задаются рядом скольжений s_i от 0 до 2 и по (1.2) рассчитывают соответствующий им момент М_i

7. результаты расчета заносят в таблицу по форме таблицы 1.

Таблица 1 – Естественная механическая характеристика двигателя ХХХ.

s	M, Нм	n, мин-1

ХХХ – тип выбранного двигателя, частоту вращения n определяют по (1.1).

Число расчетных точек принимают 3550, причем в области критического скольжения s_к шаг необходимо уменьшить, чтобы получить большую точность в этой области механической характеристики.

По полученным данным строится механическая характеристика n=f(M) или s=f(M) (рисунок 1) в масштабе, удобном для дальнейших графических построений.

После построения естественной механической характеристики приступают к расчету и построению реостатных механических характеристик.

По принятой схеме управления определяют число ступеней пускового реостата. Предварительно рассчитывают пиковый момент М₁ и момент переключения М₂, Нм. исходя из следующих условий

М₁=(0,70,8)М_макс, (1.7)

М₂≥1,2М_с.макс, (1.8)

где М_с.макс – максимальный момент сопротивления, Нм.

Далее через точки a и b, соответствующие моментам М₁и М₂ естественной механической характеристики, проводят луч до пересечения с прямой s=0 и получают точку t – начало пусковой диаграммы. Далее строятся лучи с соблюдением равенства пиковых и переключающих моментов на всех ступенях. В случае, если равенство моментов не соблюдается (рисунок 2), необходимо изменить моменты М₁ и М₂ и повторить разбивку до получения нужного результата (рисунок 3). Для обеспечения надежного разгона привода должно выполняться условие

(1.9)

где М_п.ср – средний пусковой момент двигателя, Нм.

По построенным характеристикам на рисунке 3 определяют сопротивления ступеней пускового реостата при температуре 20С r_R1, r_R2, r_R3, r_R4, Ом,

(1.10)

где ef, de, cd, ac – длины соответствующих отрезков, мм.

По току роторной цепи и рассчитанным значениям сопротивлений выбирают ящики сопротивлений, схемы включения ящиков для получения требуемых величин сопротивлений ступеней. Выбранные действительные сопротивления , Ом, приводят к рабочей температуре по (1.5) при =0,0002град^-1 и по (1.6) к цепи ротора. С учетом приведенного активного сопротивления обмотки фазы ротора определяют полные приведенные сопротивления линий ротора , Ом

(1.11)

Расчет реостатных характеристик производится по (1.2) – (1.4) с введением вместо приведенного активного сопротивления обмотки фазы ротора полного приведенного сопротивления линии ротора на соответствующей ступени . По результатам расчетов строится пусковая диаграмма (рисунок 4).

Рисунок 1-Естественная механическая характеристика двигателя ХХХ

Рисунок 2- Начальная разбивка по ступеням

Рисунок 3-Окончательная разбивка по ступеням

Рисунок 4-Пусковая диаграмма двигателя ХХХ с четырьмя ступенями пускового реостата

Рисунок 5-Естественная механическая характеристика асинхронного двигателя 4АХХХ с короткозамкнутым ротором