Министерство культуры и образования Российской Федерации.

УрФУ имени первого президента России Б.Н. Ельцина.

Уральский Энергетический институт.

Заочное отделение.

Кафедра “ Электрические машины”.

Курсовая работа

Вариант№9

Тема: Расчет параметров и характеристик АД

Преподаватель Лыткин В.В.

Студент Уткин К.В.

Курс 4

Группа ЭНЗ-410302

Шифр 52105321

Екатеринбург 2014

Оглавление:

Задание

Введение

1. Расчет параметров АД

2. Схемы замещения АД

3. Расчет и построение рабочих характеристик АД

4. Векторная диаграмма АД

5. Расчет механической характеристики АД и зависимости пускового тока от скольжения

6. Построение механической характеристики АД и зависимости пускового тока от скольжения

7. Расчет кратности максимального и пускового моментов и кратности пускового тока

Заключение

Список литературы

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Вариант №9

Исходные данные:

Р_ном= 4кВт, n_сихр=1000об/мин., η_ном=82%, cosφ_ном=0,74, r₁=0,041о.е.,

Р₀(%Р_н)=7,6. Р_к(%Р_н)=9,8. Р_мех(%Р_н)=0,59. U_1k(%U_н)=24,5., I₀(%I_н)=32,5.

Номинальное фазное напряжение 220В.

Номинальная частота сети 50Гц.

Ротор короткозамкнутый.

По исходным данным:

1. Рассчитать параметры АД. Изобразить Т - образную и Г - образную схемы замещения АД при номинальном режиме работы с указанием значений всех параметров в омах и относительных единицах.

2. Рассчитать и построить рабочие характеристики АД в диапазоне от холостого хода до 1,2 Р_2ном (не менее 10 точек).

3. Построить в масштабе векторную диаграмму двигателя при работе его в номинальном режиме.

4. Рассчитать и построить механическую характеристику АД в диапазоне скольжений от 0 до 1, с учетом и без учета вытеснения и насыщения. На характеристике указать точки номинального, максимального и пускового моментов, соответствующих номинальному, критическому скольжению и скольжению s=1.

5. Рассчитать кратности максимального и пускового моментов и кратность пускового тока.

6. На одном графике с механической характеристикой построить зависимость пускового тока от скольжения I_n = f(s)

ВВЕДЕНИЕ

Асинхронная машина - это машина, в которой при работе возбуждается вращающееся магнитное поле,  но ротор вращается асинхронно,  т.е. с угловой скоростью, отличной от угловой скорости магнитного поля.      Наибольшее распространение получили асинхронные двигатели, причем из всех  электрических двигателей они являются самыми распространенными. Их преимущества:

     - простота устройства,

     - простота изготовления  и эксплуатации,

     - большая надежность и сравнительно низкая стоимость.

Недостатком асинхронных  машин является относительная сложность и неэкономичность регулирования их эксплуатационных характеристик.

Области применения асинхронных двигателей весьма широкие - от привода устройства автоматики и бытовых электроприборов до привода крупного горного оборудования. В соответствии с этим мощность асинхронных двигателей , выпускаемых машиностроительностью, составляет диапазон от долей ватт до тысячи киловатт при напряжении питающей сети от десятков вольт до 10 кВ.

     Широкое применение  находит  трехфазный  асинхронный   двигатель, изобретенный в   90-х  годах  прошлого  века  русским  электротехником М.О.Доливо-Добровольским.     Асинхронные машины  малой мощности часто выполняются однофазными, что позволяет использовать их в устройствах, питающихся от двухпроводной сети. Такие машины находят широкое применение в бытовой технике

По конструктивному исполнению обмотки ротора  асинхронные  машины подразделяют на  двигатели  с  короткозамкнутым  ротором и двигатели с фазным ротором.

В данной курсовой работе будет произведен расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором мощностью 4 кВт.

     Короткозамкнутая обмотка   образуется   медными  неизолированными стержнями, помещаемыми в пазы ротора. Поперечное сечение этих стержней имеет форму паза. Такие стержни иногда получают методом заливки в пазы ротора расплавленного алюминия.  По торцам стержни объединяются короткозамыкающими кольцами, выполненными из однородного металла. Получается обмотка,  не имеющая никаких выводов, по внешнему виду напоминающая конструкцию колеса, и называется она "беличья клетка".

1. Расчет параметров асинхронного двигателя

_{Номинальный ток в обмотке статора:}

Число пар полюсов:

Базисное сопротивление:

Ток холостого хода:

Потери холостого хода:

Потери короткого замыкания:

Напряжение короткого замыкания:

Механические потери:

Добавочные потери:

Активное сопротивление обмотки статора:

Электрические потери на холостом ходу в обмотке статора:

Потери в стали на холостом ходу - магнитные потери:

Активное сопротивление контура намагничивания:

Сопротивление двигателя на холостом ходу:

Индуктивное сопротивление холостого хода:

Сопротивление короткого замыкания:

Активная и индуктивная составляющие сопротивления КЗ:

Индуктивные сопротивления рассеяния обмоток статора и ротора:

Приведенное активное сопротивление обмотки ротора:

_{Коэффициент с1, учитывающий падение напряжение в обмотке статора:}

Критическое скольжение s_к:

2. Т - ОБРАЗНАЯ и Г - ОБРАЗНАЯ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Начертим Т - образную и Г - образную схемы замещения асинхронного двигателя с указанием на них реальных значений параметров в омах и о.е., рассчитанных в пункте 1.

2.1.Т - образная схема замещения

2.2.Г - образная схема замещения

3. Расчет и построение рабочих характеристик асинхронного двигателя.

Задаемся различной величиной скольжения S, чтобы найти все необходимые для построения рабочих характеристик величины.

Примем номинальное скольжение 30% критического, чтобы предварительно оценить диапазон изменения скольжения:

Будем изменять скольжение в диапазоне 0,1-1,2 от S_ном :

_{Возьмем 11 расчетных точек при равномерном делении диапазона изменения скольжения:}

_{s1=0,0039, s2=0,0078, s3=0,0117, s4=0,0156, s5=0,0195, s6=0,0234, s7=0,0273, s8=0,0312, s9=0,0351, s10=0,0429, s11=0,0468.}

_{Для каждого скольжения в выбранном диапазоне рассчитываем:}

Для s₁:

Ток холостого хода и угол потерь α:

_{Приведенный ток ротора и его фазовый сдвиг от напряжения Ψ2s:}

_{Ток в обмотке статора:}

Электромагнитный момент:

Суммарные потери при любом режиме работы:

Мощность на валу двигателя:

Первичная мощность двигателя:

Коэффициент полезного действия:

_{Коэффициент мощности двигателя:}

_{Частота вращения ротора:}

_{Механическая мощность:}

Рассчитываем параметры для остальных скольжений и сводим данные в таблицу 3.1

Таблица 3.1 Параметры для построения рабочих характеристик

при различных скольжениях

	s1	s2	s3	s4	s5	s6	s7	s8	s9	s10	s11
I0, А	10,51	10,51	10,51	10,51	10,51	10,51	10,51	10,51	10,51	10,51	10,51
α	8,09	8,09	8,09	8,09	8,09	8,09	8,09	8,09	8,09	8,09	8,09
I2s, А	5,92	11,78	17,55	23,24	28,82	34,28	39,64	44,81	49,88	59,67	64,31
Ψ2s	1,72	3,41	5,09	6,74	8,37	9,97	11,54	13,08	14,59	17,51	18,92
I1, А	16,4	22,27	28,05	33,74	39,33	44,78	50,13	55,28	60,22	70,06	74,66
М, Н·м	31,9	73,5	108,85	143,07	176,03	207,63	237,78	266,42	293,5	342,88	365,17
pΣ	1,717	1,93	2,14	2,34	2,54	2,74	2,93	3,11	3,29	3,64	3,81
P2, кВт	,988	7,41	11,04	14,52	17,84	21	23,98	26,79	29,42	34,13	36,21
P1, кВт	4,7	9,34	13,18	16,86	20,38	23,74	26,91	29,9	32,71	37,77	40,02
η	0,64	0,79	0,83	0,86	0,87	0,88	0,89	0,895	0,899	0,903	0,905
cosφ	0,43	0,63	0,71	0,76	0,78	0,8	0,81	0,82	0,823	0,816	0,812
n, об/мин.	996,1	992,2	988,3	984,4	980,5	976,6	972,7	968,8	964,9	957,1	953,2
Pмех, кВт	3,7	7,64	11,25	14,74	18,07	21,22	24,22	26,97	29,59	34,36	36,44

Строим рабочие характеристики на графике 3.1

График 3.1 Рабочие характеристики АД