Содержание

1 Общие требования к контрольной работе 2

2 Асинхронные машины 3

2.1 Электрические соотношения в цепях статора и ротора трехфазного двигателя 3

2.2 Преобразование активной мощности. КПД двигателя 5

2.3 Электромагнитный момент и механические характеристики асинхронного двигателя 6

2.4 Пуск и регулирование скорости вращения трехфазного асинхронного двигателя 8

Варианты контрольных заданий для задачи №1 11

Вопросы для самоконтроля 13

3 Выбор электродвигателя 14

3.1 Расчет мощности и выбор двигателя для продолжительного режима работы 16

3.2 Расчет мощности и выбор двигателя для кратковременной нагрузки 17

3.3 Расчет мощности и выбор двигателя для повторно-кратковременного режима 17

Варианты контрольных заданий для задачи № 2 22

Вопросы для самоконтроля 24

1 Общие требования к контрольной работе

Цель контрольной работы заключается в самостоятельном расчете потребляемой мощности, номинального и максимального моментов, пускового тока, номинального и критического скольжения. Так же студент должен самостоятельно построить механическую характеристику, построить нагрузочную диаграмму, выбрать по каталогу асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором и провести проверку двигателя по перегрузочной способности.

Оформить работу в виде текста на одной стороне листа А4, текст шрифта TimeNewRoman, 14 размер, полуторный интервал, выравнивание по обоим краям, нумерация страниц сверху по центру.

Контрольная работа состоит из 2 задач. К каждой задаче дана таблица с вариантами. Номер варианта уточняется преподавателем.

2 Асинхронные машины

Асинхронные машины относятся к классу электрических машин переменного тока. Они обладают свойством обратимости, т. е. могут работать как в режиме двигателя, так и в режиме генератора. Однако в режиме двигателя рабочие характеристики и эксплутационные свойства намного лучше, чем в режиме генератора. Поэтому асинхронные машины практически всегда используют только в качестве двигателя.

Мощность асинхронных двигателей колеблется в широких пределах - от долей ватта до нескольких тысяч киловатт. Двигатели обычно имеют симметричную трехфазную обмотку на статоре, включаемую в трехфазную сеть. Их основными достоинствами является высокая надёжность в работе и низкая стоимость. Благодаря этим качествам они являются самыми распространёнными двигателями для привода различных станков, подъемно-транспортных механизмов, насосно - компрессорных и др. машин.

Асинхронные двигатели мощностью до 500 Вт выполняют однофазными или двухфазными. Их широко применяют в системах автоматики, для привода электрифицированного инструмента, в бытовых приборах.

2.1 Электрические соотношения в цепях статора и ротора трехфазного двигателя

Изучение асинхронного двигателя нужно начинать с устройства и принципа действия. Включенная в сеть трехфазная обмотка статора, создаёт вращающееся магнитное поле, частота вращения которого определяется выражением

где n₁ - частота вращения магнитного поля статора в об/мин; f₁ - частота сети (f₁ = 50 Гц); р - число пар полюсов двигателя.

Это поле пересекает проводники обмоток статора и ротора, индуктируя в них ЭДС. В короткозамкнутой обмотке ротора под действием ЭДС возникает ток. Взаимодействие этого тока с вращающимся магнитным полем приводит к созданию момента. Если создаваемый момент больше тормозного момента на валу (трение в подшипниках, вентиляция, нагрузка на валу), то ротор начнёт раскручиваться в сторону поля. Догнать магнитное поле статора ротор не может (в противном случае ЭДС, ток и вращающий момент станут равными нулю), но он будет вращаться с небольшим отставанием, которое характеризуется скольжением

где s - скольжение, n - частота вращения ротора в об/мин.

При изменении режима работы от пуска (ротор неподвижен) до холостого хода (n близко к n₁) скольжение изменяется в пределах 1 ≥ s > 0. При нагрузке, близкой к номинальной, скольжение современных двигателей находится в пределах s_H = 0,02…0,06.

Действующие значения ЭДС, индуктируемые в обмотках статора и ротора вращающимся магнитным полем, определяются выражениями

Е₁ = 4,44·f₁·w₁·k_ОБ.1·Ф,

где k_ОБ.1 - обмоточный коэффициент (учитывает распределение обмотки и укорочение ее шага); f₁ – частота переменного тока в обмотках статора; w₁ – число витков фазы обмотки статора; Ф - поток в воздушном зазоре между статором и ротором;

Е_2s = 4,44·f₂·w₂·k_ОБ.2·Ф,

где f₂ = f₁·s - частота переменного тока в обмотке ротора; w₂ – число витков обмотки ротора.

Основные уравнения двигателя в комплексной форме (обмотка ротора приведена к обмотке статора)

где I₀ - комплекс тока холостого хода; модуль этого тока для трехфазных двигателей изменяется в пределах I₀ = (20…50)% от I_1Н (значительно больше, чем в трансформаторе, что обусловлено наличием воздушного зазора); индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора.