3. Типовой пример расчета

Асинхронные электродвигатели предназначены для преобразования электрической энергии переменного тока в механическую. В зависимости от системы переменного тока асинхронные электродвигатели выполняются трехфазными и однофазными.

При подаче к трехфазной обмотке статора асинхронного двигателя трехфазного напряжения возникает результирующий вращающийся магнитный поток. Этот поток вращается в пространстве с частотой вращения, равной синхронной, которая находится в строгой зависимости от частоты подводимого напряжения и числа пар полюсов двигателя: .

Каждый асинхронный электродвигатель характеризуется своими номинальными данными, на которые он рассчитан. Основные технические данные электродвигателя указаны в их паспортах и каталогах.

Одной из важнейших величин, характеризующих работу асинхронного двигателя, является скольжение ротора, под которым понимается отношение , где – частота вращения ротора двигателя, об/мин; или в относительных единицах .

От величины относительной угловой частоты вращения и магнитного потока зависит величина эдс , индуцируемой в обмотке ротора, а следовательно, ток ротора и его частота

.

Распределение потока энергии, потребляемой асинхронным электродвигателем из сети, соответствует энергетической диаграмме, которая представляет полную структуру всех составляющих мощностей и потерь мощности, возникающих при работе в асинхронном электродвигателе. Активная мощность, подводимая к электродвигателю из сети,

.

Зависимости момента M, развиваемого двигателем, потребляемой мощности , коэффициента мощности , кпд , скольжения ротора и тока статора , потребляемого двигателем из сети, от полезной мощности, т. е. мощности на валу двигателя , являются рабочими характеристиками асинхронного двигателя. При этом зависимость определяется выражением , кГм, или , Н·м.

Зависимость , т. е. зависимость коэффициента мощности асинхронного двигателя от мощности на валу, находят из выражения .

Значение коэффициента мощности для нормальных асинхронных электродвигателей средней мощности при номинальной нагрузке .

Зависимость кпд асинхронного двигателя от нагрузки определяется отношением , где – активная мощность, потребляемая электродвигателем из питающей сети; – суммарные потери мощности в двигателе.

Мощность на валу

; ; ,

где можно определить из формулы или .

Пусковой ток асинхронных электродвигателей в 5…10 раз превышает номинальный ток: . Пусковой момент составляет 0,9…1,8 от номинального значения момента: .

Асинхронный электродвигатель с фазным ротором пускается в ход с помощью пускового реостата, включенного последовательно с обмоткой ротора.

Критическое скольжение

.

Полное , активное , индуктивное сопротивления короткого замыкания рассчитываются исходя из принятого по формулам: ; ; ; ; .

Координаты естественной механической характеристики асинхронного двигателя для различных значений скольжений ротора рассчитывают по формулам:

и .

Результаты расчетов необходимо свести в табл. 2 и построить механическую характеристику, примерный вид которой приведен на рис.1.

Рис. 1. Механическая характеристика асинхронного двигателя.

Параметры для построения механической характеристики

Таблица 2

		, Н·м	об/мин
0
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0

Технические данные двигателей серии 4А с фазным ротором

Таблица 3

Вариант	Типоразмер двигателя	Ток ротора, А	Напряжение ротора, В
1	4АР160S4	22	305
2	4АР160М4	29	300
3	4АР180S4	38	295
4	4АР180М4	35	310
5	4АР200L4	45	340
6	4АР200М4	55	350
7	4АР225М4	160	160
8	4АР250S4	170	200
9	4АР250М4	170	250
10	4АР160М6	20	310
11	4АР180М6	25	325
12	4АР200М6	35	360
13	4АР200L6	45	330
14	4АР225М6	150	140
15	4АР250S6	165	150
16	4АР250М6	160	180
17	4АР160S4	22	305
18	4АР160М8	16	290
19	4АР160S8	14	300
20	4АР180М8	25	270
21	4АР200М8	28	360
22	4АР200L8	40	300
23	4АР225М8	140	102
24	4АР250S8	155	125
25	4АР250М8	155	148

 

Задавая значения мощности на валу при различных режимах, можно определить величины кпд , коэффициента мощности , частоту вращения ротора двигателя , мощность и момент . По полученным данным можно построить рабочие характеристики, примерный вид которых приведен на рис. 2.

Рис. 2 Рабочие характеристики асинхронного двигателя.