Пример 6.3 Расчёт параметров двигателя и моделирование характеристик

Исходя из задания выбираем асинхронный двигатель серии 5А - 5АМ315M4У3. Основные характеристики приведены в табл. 1:

Таблица 1.

Номинальная мощность, кВт	250
Номинальная частота вращения, об/мин	1485
Коэффициент полезного действия, %	95,7
Коэффициент мощности	0,87
Номинальный ток при 380 В, А	456
Номинальный момент, Нм	1613
Индекс механической характеристики	V
Отношение пускового момента к номинальному моменту	1,7
Отношение пускового тока к номинальному току	5,6
Отношение максимального момента к номинальному моменту	1,8
Динамический момент инерции ротора, кг*м2	3,97
Масса, кг	1145

Рисунок 6 –Двигатель серии 5А

Для защиты двигателей в аварийных режимах, следствием которых может быть нагрев обмотки до недопустимой температуры, двигатель комплектуется встроенными температурными датчиками (полупроводниковые терморезисторы с положительным температурным коэффициентом - позисторы). Датчики встраиваются в лобовые части обмотки статора со стороны противоположной вентилятору наружного обдува по одному в каждую фазу, соединяются последовательно, концы цепи датчиков выводятся на клеммы в коробке выводов. К этим клеммам подключают реле или иной аппарат, реагирующий на сигнал датчиков.Этот двигатель обеспечивает подачу насоса 750 м³/час при напоре 100 м.в.ст.

Рассчитываем параметры АД:

- Номинальная скорость вращения двигателя:

, получаем: _ном = 155,4 рад/с

- Скорость вращения на ХХ: об/мин

- Частота вращения на ХХ: с^-1

- Номинальное скольжение:

С помощью программы Matlab рассчитаем параметры для T-образной схемы замещения:

Рисунок – 7 Т-образная схема замещения АД

главное индуктивное сопротивление Xµ 3,48

активное сопротивление обмотки статора R1 0,0037

индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора X1 0,06

приведенное активное сопротивление обмотки ротора R2' 0,0077

приведенное индуктивное сопротивление обмотки ротора Х2' 0,083

эквивалентная индуктивность намагничивания 0,0111

индуктивности рассеянья статора и ротора: ,

Соберём модель двигателя (при непосредственном питании от сети переменного тока 380В) в Matlab в Simulink:

Рассчитанные параметры схемы замещения вводим в блок, являющийся моделью асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором:

Получим следующие характеристики двигателя:

M(w):

Задание 7. Проверка выбранного электродвигателя по тепловому движению при работе и при пуске

Мощность выбранного электродвигателя по условиям нагревания, когда время пуска соизмеримо со временем работы при кратковременной нагрузке, проверяется по соотношению:

или (2.106)

Здесь

, , (2.107)

где Р_п – фиктивная пусковая мощность, Р_п = Р_н i_п, кВт; t_п, t_p –продолжительность пуска электродвигателя и работы, с; I_п, I_р – соответственно пусковой и рабочий ток электродвигателя, А.

, (2.108)

здесь I_н – номинальный ток электродвигателя, А:

. (2.109)

При расчете коэффициента тепловой перегрузки учитывается и время пуска, т.е:

, (2.110)

. (2.111)

Постоянная времени нагрениия T_H мин, рассчитывается по формуле:

, (2.112)

где m – масса выбранного электродвигателя, кг; _н – номинальное превышение температуры обмотки статора элетродвигателя. Для класса изоляции А – ; для Е – ; В – ; F – ; Н – .

Электродвигатели серии 4А с высотой оси вращения 50 – 132 мм имеют класс изоляции В, с высотой оси вращения 160 – 355 мм – F.

При повторно–кратковременном режиме работы мощность выбранного двигателя по условиям нагревания проверяется по соотношению:

или (2.113)

где

, (2.114)

. (2.115)

Пример 2.10. ДПТ типа 2ПФ 200 имеет паспортные данные: Р_ном = 30 кВт; n_ном = 2200 об/мин; I_ном = 74 A; U_ном = 440 В; η_ном = 90%.

Оценить тепловой режим двигателя при его работе по следующему циклу: время первого участка t₁ = 12 мин, момент нагрузки M_c1 = 120 Н·м; время второго участка t₂ = 25 мин, момент нагрузки М_с2 = 145 Н·м; время третьего участка t₃ = 18 мин, момент нагрузки М_с3 = 100 Н·м. Ток возбуждения и сопротивление якорной цепи не изменяются. Заданный цикл относится к про­должительному режиму работы с переменной нагрузкой.

Решение.

Так как ток возбуждения и сопротивление цепи якоря не изменяются, то для проверки двигателя по нагреву можно воспользоваться методом эквивалентно­го момента.

Определим номинальные угловую скорость и момент двигателя:

(2.116)

(2.117)

Рассчитаем эквивалентный среднеквадратичный момент нагрузки двигателя:

(2.118)

Сопоставим рассчитанный эквивалентный момент М_экв с номинальным. Так как М_экв = 126,4 < М_ном = 130,3 Н·м, то двигатель не будет перегреваться выше допустимого уровня.