Лабораторна робота № 2 Дослідження динамічних режимів асинхронного двигуна
Мета роботи: Навчитись складати математичні та цифрові моделі асинхронного двигуна та дослідити його динамічні та статичні властивості шляхом комп’ютерного симулювання.
Програма роботи
Скласти лінеаризовану і уточнені на підставі Г- і Т-подібних заступних схем для діючих значень координат математичні моделі асинхронного двигуна (АД) для заданого варіанту.
Розрахувати 4-ступеневу пускову діаграму АД, характеристику гальмування та природну механічну характеристику АД за уточненою формулою Клоса.
Розробити програми дослідження режимів пуску, зміни навантаження та гальмування АД.
Провести математичні експерименти з розрахунку процесів M(t) та (t) для пуску, зміни навантаження і гальмування з
та
з використанням лінеаризованої та
уточненої моделей АД. Відкласти точки
усталених режимів
та
на графік природної механічної
характеристики АД.Дослідити модель АД у фазних координатах аналогічно до п. 4.
|
Порада Дослідження в п. 5 лабораторної роботи найзручніше виконувати в середовищі Simulink з використанням бібліотеки SimPowerSystems. |
У звіті про виконану роботу подати:
тему, мету та програму роботи;
вихідні дані за варіантом завдання;
структурну схему та параметри моделі;
математичні моделі у вигляді системи диференціальних рівнянь;
тексти програм цифрових моделей та результати розрахунків;
розраховані пускові та гальмівні характеристики АД;
розгорнуті обґрунтовані висновки з отриманих результатів (точність моделі, точність розрахунків, відхилення реальної пускової діаграми від розрахункової тощо).
Методичні вказівки
Тип асинхронного двигуна вибирається за номером свого варіанту згідно табл. 2.1 (парні варіанти – активне навантаження, непарні – реактивне).
Таблиця 2.1
Основні технічні дані асинхронних електродвигунів серії 4А з фазним ротором (220/380 В)
№ |
Тип |
Pн |
Iн |
ккд |
cosн |
Eр0 |
|
Sн |
Sк |
r1 |
x1 |
r2’ |
x2’ |
Jд |
кВт |
А |
% |
|
B |
|
% |
% |
Ом |
Ом |
Ом |
Ом |
кгм2 |
||
Синхронна швидкість обертання 1500 об./хв. |
||||||||||||||
1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
4АК160S4 4АК160М4 4АК180М4 4АК200М4 4АК200L4 4АК225М4 4АК250SА4 4АК250SВ4 4АК250М4 |
11,0 14,0 18,5 22,0 30,0 37,0 45,0 55,0 71,0 |
22 29 38 45 55 160 170 170 170 |
86,5 88,5 89,0 90,0 90,5 90,0 91,0 90,5 91,5 |
0,86 0,87 0,88 0,87 0,87 0,87 0,88 0,90 0,86 |
305 300 295 340 350 160 230 200 250 |
3,0 3,5 4,0 4,0 4,0 3,0 3,0 3,0 3,0 |
4,4 3,7 2,9 2,5 2,5 3,5 3,0 2,3 2,5 |
33,0 32,1 31,1 22,0 22,0 20,0 20,5 19,6 19,5 |
0,038 0,032 0,022 0,024 0,026 0,023 0,020 0,017 0,015 |
0,068 0,060 0,042 0,050 0,057 0,061 0,067 0,061 0,053 |
0,051 0,042 0,034 0,026 0,030 0,027 0,030 0,025 0,021 |
0,086 0,078 0,063 0,075 0,087 0,069 0,080 0,073 0,064 |
0,10 0,13 0,23 0,37 0,45 0,64 1,0 1,1 1,2 |
Синхронна швидкість обертання 1000 об./хв. |
||||||||||||||
10 11 12 13 14 15 16 17 |
4АК160S6 4АК160М6 4АК180М6 4АК200М6 4АК200L6 4АК225М6 4АК250S6 4АК250М6 |
7,5 10,0 13,0 18,5 22,0 30,0 37,0 45,0 |
18 20 25 35 45 150 165 160 |
82,5 84,5 85,5 88,0 88,0 89,0 89,0 90,5 |
0,77 0,76 0,80 0,81 0,80 0,85 0,84 0,87 |
300 310 325 360 330 140 150 180 |
3,5 3,8 4,0 3,5 3,5 2,5 2,5 2,5 |
5,0 4,3 4,4 3,5 3,5 3,3 3,5 2,5 |
30,1 27,1 29,1 27,5 21,0 19,5 18,0 17,0 |
0,054 0,043 0,035 0,030 0,032 0,029 0,026 0,029 |
0,079 0,071 0,065 0,060 0,066 0,073 0,063 0,062 |
0,068 0,058 0,057 0,038 0,041 0,030 0,024 0,024 |
0,12 0,13 0,11 0,078 0,080 0,091 0,078 0,092 |
0,14 0,18 0,22 0,40 0,45 0,74 1,16 1,26 |
Синхронна швидкість обертання 750 об./хв. |
||||||||||||||
18 19 20 21 22 23 24 25 |
4АК160S8 4АК160М8 4АК180М8 4АК200М8 4АК200L8 4АК225М8 4АК250S8 4АК250М8 |
5,5 7,1 11,0 15,0 18,5 22,0 30,0 37,0 |
14 6 25 28 40 140 155 155 |
80,0 82,0 85,5 86,0 86,0 87,0 88,5 89,0 |
0,70 0,70 0,72 0,70 0,73 0,82 0,81 0,80 |
300 290 270 360 300 102 125 148 |
2,5 3,0 3,5 3,0 3,0 2,2 2,2 2,2 |
6,4 5,5 4,4 3,5 3,6 4,5 4,0 3,5 |
29,0 23,3 22,7 23,0 21,5 19,5 20,0 18,5 |
0,060 0,053 0,041 0,040 0,038 0,039 0,033 0,031 |
0,112 0,11 0,086 0,081 0,089 0,10 0,081 0,078 |
0,094 0,079 0,062 0,048 0,046 0,043 0,034 0,031 |
0,175 0,208 0,167 0,12 0,2 0,13 0,10 0,10 |
0,14 0,18 0,25 0,40 0,61 0,74 1,20 1,40 |
Примітка: = Mк /Mн – перевантажувальна здатність АД за моментом.
Існує кілька рівнів деталізації моделей електричних машин змінного струму, але всі вони базуються на ряді допущень, що визначаються поняттям "ідеалізована машина":
електрорушійні сили, струми і магнітні потоки двигуна змінюються синусоїдно в часі;
магнітне поле у повітряному проміжку і в сталі статора і ротора розподіляється синусоїдно;
обмотки статора і ротора симетричні, а повітряний проміжок довкола ротора рівномірний, завдяки чому процеси у трьох фазах протікають одночасно;
гістерезис і вихрові струми, а, отже, і втрати, у сталі відсутні;
механічні втрати у двигуні відсутні, тому момент на валі двигуна дорівнює електромагнітному моменту;
реактивні опори статора і ротора не змінюються зі зміною магнітного потоку двигуна, тобто, машина ненасичена.