Исследование трехфазных асинхронных двигателей с фазным ротором (96

Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана

В.И. Волченсков

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНЫХ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ

Методические указания к выполнению домашнего задания по курсу «Электротехника и электроника»

Под редакцией А.Б. Красовского

Москва Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана

2009

1

УДК 623.3 ББК 31.261.63

В67

Рецензент А.В. Смирнов

Волченсков В.И.

В67 Исследование трехфазных асинхронных двигателей с фазным ротором : методические указания к выполнению домашнего задания по курсу «Электротехника и электроника» / В.И. Волченсков ; под ред. А.Б. Красовского. – М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. – 41, [1] с. : ил.

Рассмотрены основные методы регулирования частоты вращения асинхронного двигателя и его торможения, приведены схемы включения и формулы, необходимые для расчета исследуемых характеристик выпускаемых промышленностью двигателей.

Для студентов всех специальностей факультетов РК, МТ, Э, СМ, ФН МГТУ им. Н.Э. Баумана.

УДК 623.3 ББК 31.261.63

© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009

2

Введение

Трехфазные асинхронные двигатели (ТАД) широко используются в электроприводах большой мощности. ТАД обладают рядом преимуществ по сравнению с другими электрическими машинами (высокая надежность, меньшая стоимость) и поэтому получили наибольшее распространение. При выполнении данной домашней контрольной работы студенты знакомятся практически со всеми основными вопросами, связанными с анализом асинхронных двигателей, рассчитывают естественную механическую характеристику, рассматривают пуск, торможение и регулирование частоты вращения асинхронного двигателя (АД).

Домашнее задание (ДЗ) по расчету основных характеристик АД включает перечисленные ниже разделы.

1.Расчет естественной механической характеристики n(M) и электромеханической характеристики n(I2).

2.Расчет искусственных механических характеристик n(M) АД при разных способах регулирования n:

а) изменении напряжения источника питания U1;

б) введении в цепь ротора асинхронного двигателя с фазным

ротором добавочного сопротивления R2доб;

в) изменении частоты напряжения источника питания f1 с соблюдением соотношения U1 / f1 = const.

3.Расчет искусственных механических характеристик n(M) АД при разных способах электрического торможения:

а) генераторном торможении; б) динамическом торможении;

в) торможении противовключением с использованием реверса вращающегося магнитного поля либо введении реостата в цепь ротора АД.

4.Расчет семейства пусковых механических характеристик n(M), обеспечивающих пуск при трехступенчатом разгоне АД.

3

Исходные варианты домашнего задания даны в табл. 1.1, 1.2. и 1.3. Методика расчета всех пунктов домашнего задания приведена ниже.

По усмотрению преподавателя для отдельных специальностей могут выполняться не все пункты задания.

Номер варианта исходных данных соответствует порядковому номеру, под которым студент числится в журнале у старосты группы.

Требования к оформлению отчета

Отчет по выполненной расчетно-графической работе должен содержать следующее.

1.Титульный лист.

2.Текст домашнего задания с исходными данными рассматриваемого варианта.

3.План выполнения всех пунктов задания с расчетными формулами и подставляемыми в них числовыми значениями (формула – подставляемые числа – ответ с единицами измерения).

4.Краткие пояснения о сути выполняемых действий при выполнении каждого пункта задания.

5.Таблицы с расчетными данными и построенные по заданию графики (после выполнения расчетов по каждому пункту задания). Графики строят аккуратно, в крупном масштабе, с помощью чертежных инструментов или ПК.

6.Выводы по результатам проведенных расчетов в конце каждого пункта задания.

Домашнее задание должно быть выполнено и представлено на проверку преподавателю в указанные сроки.

1. Домашнее контрольное задание

Для трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором номинальным напряжением U1н = 220/380 В (см. табл. 1.1, 1.2, 1.3) выполнить следующие расчеты и построения.

4

1.Нарисовать электрическую схему включения асинхронного двигателя с фазным ротором.

2.Рассчитать и построить на одном графике естественные ме-

ханическую n = f (M) и электромеханическую n = f (I2) характеристики. Определить частоту вращения nD при заданном моменте сопротивления Mс = tMн на валу двигателя.

3.Рассчитать и построить на одном графике естественную и искусственную характеристики n(M) при разных способах регулирования частоты вращения n асинхронного двигателя (АД). Опре-

делить для каждого случая частоту вращения nD при заданном моменте сопротивления Mс = tMн на валу двигателя:

а) при регулировании изменением напряжения сети U1 = var,

(U1 = q1U1);

б) при реостатном регулировании R2 + R2доб = var, (R2доб = q2R2); в) при частотном регулировании f1 = var и соотношении U1 / f1 =

= const, ( f1 = q1 f1);

4.Построить на одном графике естественную и искусственную

характеристики n(M) при разных способах торможения АД: а) генераторном, начиная с режима nт = h1nн и Mт = tMн. б) динамическом, начиная с режима nт = nD и Mт = tMн; в) противовключением:

–с использованием реостатного торможения и прохождением

тормозной характеристики через точку с координатами nт = = –h3 · n0 и Mт = t · Mн;

–с использованием торможения с реверсом магнитного поля и прохождением тормозной характеристики через точку с коор-

динатами nт = nD и Mт = –t · nн.

5. Рассчитать и построить на одном графике естественную и

семейство реостатных пусковых характеристик n(M) ( M = Mmax),

пуск

обеспечивающих четырехступенчатый пуск асинхронного двигателя с фазным ротором до выхода его в номинальный режим.

5

Варианты исходных данных

2. Расчет номинальных данных и построение естественной механической характеристики n(M)

Рассмотрим основные теоретические положения, необходимые для успешного выполнения домашнего задания.

В качестве исходных данных в табл. 1.1 и 1.2 приведены взятые из справочника величины:

U1н – номинальное напряжение двигателя, В;

Pн – номинальная мощность двигателя, кВт;

nн – номинальная частота вращения ротора, об/мин; E2н – ЭДС заторможенного ротора, В;

I2н – ток ротора при номинальной нагрузке, А;

λк = Mmax / Mн – кратность максимального момента;

ηн – КПД, коэффициент полезного действия при номинальной нагрузке, %;

cosφ1н – коэффициент мощности при номинальной нагрузке. Полезной мощностью P2 асинхронного двигателя является механическая мощность, которая определяется через механические

параметры так:

P2 = MΩ = M(2π / 60)n = 0,105Mn.

10