Асинхронные трехфазные двигатели

Задача № 1

Трехфазный асинхронный двигатель с к. з. ротором типа АИР 160 М4, используемый в качестве электропривода насосного агрегата консольного типа марки ВК 10/45, предназначенного для перекачивания воды для технических нужд, негорючих и нетоксичных жидкостей, имеет следующие номинальные данные: мощность на валу Р_2н = 18,5 кВт; скольжение S_н = 0,03 (3,0%); синхронная частота вращения n_1н = 1500 об/мин.; коэффициент полезного действия η_н = 0,9 (90,0%); коэффициент мощности обмотки статора cosφ_н = 0,89. Известны также: отношение пускового момента к номинальному ; отношение пускового тока к номинальному ; отношение максимального (критического) вращающегося момента к номинальному Питание двигателя осуществляется от промышленной сети переменного тока 380/220 В, 50 Гц. Требуется определить:

1 – номинальную частоту вращения ротора двигателя;

2 – вращающий номинальный, номинальный, критический и пусковой моменты двигателя;

3 – мощность, потребляемую двигателем из сети Р_1н;

4 – номинальный и пусковой токи;

5 – пусковой ток и вращающий моменты, если напряжение в сети снизилось по отношению к номинальному на 5, 10 и 15% (U_c = 0,95 U_н; U_c = 0,9U_к; U_c = 0,85 U_н).

Решение.

1. Номинальная частота вращения.

2. Номинальный вращающий момент на валу.

3. Пусковой вращающий момент двигателя.

.

4. Максимальный вращающий момент.

.

5. Номинальную мощность Р_1н потребляемую двигателем из сети определим из выражения

η_н= .

при этом номинальный ток, потребляемый двигателем из сети, может быть определен из соотношения

,

а пусковой ток при этом будет

.

6. Определяем вращающий момент при снижении напряжения в сети:

- на 5%. При этом на двигатель будет подано 95% U_н, или U = 0,95 U_н. Т.к. известно, что вращающий момент на валу двигателя пропорционален квадрату напряжения М U², то он составит (0,95)² = 0,90 от номинального.

Следовательно, пусковой вращающий момент будет

;

- на 10%. При этом U = 0,9 U_н;

;

- на 15%. В данном случае U = 0,85 U_н;

.

Отметим, что работа на сниженном на 15% напряжении сети допускается, например, у башенных кранов только для завершения рабочих операций и приведения рабочих органов в безопасное положение.

7. Находим, как влияет аналогичное снижение напряжения на пусковой ток двигателя I_п:

- на 5%. Учитывая, что пусковой ток можно приближенно считать пропорциональным первой степени напряжения сети, получим:

;

- на 10% ;

- на 15% .

Задача № 2.

На рис 1 изображён паспортный щиток трёхфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором типа 6А завода «Сибэлектромотор»,

Рис. 1. Паспортный щиток асинхронного двигателя серии 6 А

используемого в крышных вентиляторах типа ВКРМ устанавливаемых в системах вытяжной вентиляции промышленных и общественных зданий.

Определить мощность, потребляемую двигателем из промышленной сети переменного тока 220/380В, 50Гц, ток в цепи статора при включении в сеть 220/380В и 220/127В, номинальные вращающий момент на валу двигателя и скольжение.

Решение.

1. Мощность, потребляемая трёхфазным двигателем из сети при номинальном режиме работы

Р_1н=Р2н/н=0,75/0,71=1,06кВт

2. Ток, потребляемый обмоткой статора из сети при соединении обмотки

• Звездой: .

• Треугольником:

3.Номинальный вращающий момент на валу двигателя

4. Номинальное скольжение двигателя определяется из выражения

,

где n₁-синхронная частота вращения.

Воспользовавшись рядом стандартных синхронных частот вращения магнитных полей статоров асинхронных двигателей:

n₁=3000, 1500, 1000, 750, 600, 500 об/мин,

определяем для нашего двигателя n₁=1000 об/мин исходя из того соображения, что она несколько превышает n_2Н, указанную на шильдике.

Тогда

5. Находим число пар полюсов р обмотки статора, имея ввиду, что частота промышленной сети f = 50 Гц.

Задача № 3.

Трехфазный приводной асинхронный двигатель поверхностного электровибратора ИВ-2А (С414), предназначенного для уплотнения бетона при бетонировании дорог, тоннелей, аэродромов, а также для изготовления деталей из железобетона, вышел из строя и требует замены. Паспортные данные его, однако, частично утрачены. По сохранившимся данным (см. рис.2) определить номинальную мощность Р_2н приводного двигателя, которым можно заменить вышедший из строя, а также его синхронную частоту вращения n₁. По табл. 5.1 выбрать тип современного двигателя, для которого затем найти: вращающий М_н, пусковой М_п, максимальный М_max моменты, номинальное скольжение S_н и число пар полюсов двигателя.

Харьковский электротехнический завод

ХЭЛЗ

эл. двиг. 3ф. кор. замкн.

Тип

АОЛ 31-4

№

2480245

∆/Y

220/380

В

/1,6

А

кВт

1410

об/мин

Гц

КПД

74

%

cosφ

0,76

Вес

11,5

кг

ГОСТ

Год выпуска

Рис.2. Паспортный щиток асинхронного двигателя серии АОЛ

с частично утраченными данными

Решение.

1. Чтобы выбрать на замену современный асинхронный двигатель необходимо прежде всего знать мощность на валу машины Р_2н. Т.к. из паспорта, приведенного на шильдике, эта мощность неизвестна, определим вначале мощность, потребляемую двигателем из сети Р_1н, используя известные данные и соотношение

Р_1н = ,

где U_н, I_нΥ, cosφ_н – известны и обозначены в паспорте двигателя

Р_1н = .

2. По известном значении КПД η_н = 0,74 находим

Р_2н = .

3. Используя ряд синхронных частот вращения (см. задачу 2), определяем, что n₁ = 1500 об/мин.

4. Имея эти данные можно выбрать современный двигатель АИР80А4.

Р_2н = 1,1 кВт; n₁ = 1500 об/мин;

s_н = 7%; η_н = 75%; cosφ_н = 0,81; ;

5. По этим данным рассчитываем:

- номинальную частоту вращения

n_2н = n₁(1 – s) = 1500 (1 – 0,07) = 1395 об/мин.;

- номинальный момент на валу

М_н = 9,55 ;

- пусковой момент

М_п = М_н·2,2 = 1,74 Н·м;

- максимальный момент

М_max = М_н·2,2 = 1,74 Н м;

- число полюсов

(f принимаем равным 50 Гц, т.к. в промышленной сети нашей страны она имеет именно это значение).