Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Уфимский государственный нефтяной технический университет

Кафедра электроники и электрооборудования предприятий

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД

Учебно-методическое пособие для студентов специальности 140604

Расчёт и построение естественных и реостатных характеристик

АД с фазным ротором. Расчёт ступеней пусковых реостатов

Уфа 2006

Приводятся исходные данные к выполнению расчетно-графической работы, основные теоретические положения и методические указания к выполнению расчетно-графической работы по курсу «Электрический привод» для студентов специальности 140604 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов».

Составители: Бабакин В. И., доц., канд. техн. наук

Шакирьянова Л.М., студ. гр. АЭ 02-01

Шилина О.Ю., студ. гр. АЭ 02-01

Рецензент: Кирлан В. Л., доц.

© Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2006

СОДЕРЖАНИЕ

1. Основные теоретические положения

1. Механические характеристики АД в различных режимах

1. Понятие естественной и искусственной механических характеристик АД

1. Задание и исходные данные к выполнению расчетно-графической работы

2. Методические указания к выполнению расчетно-графической работы

   1. Расчет и построение естественной механической характеристики АД по паспортным данным

   2. Расчет и построение реостатной механической характеристики при введении в цепь ротора добавочного сопротивления, равного

   3. Расчет ступеней пусковых реостатов графическим методом для АД с фазным ротором

   4. Аналитический расчет ступеней пусковых реостатов для АД с фазным ротором

1 Основные теоретические положения

В настоящее время асинхронные двигатели находят наиболее широкое применение в промышленных электроприводах по причине их неоспоримых преимуществ перед другими типами двигателей, а именно: простота, надежность низкая стоимость, высокие массогабаритные показатели, а также возможность непосредственного подключения к трехфазной линии электропередачи.

1. Механические характеристики ад в различных режимах

Для того чтобы получить уравнение механической характеристики АД, воспользуемся простейшей электрической моделью АД, которая носит название схема замещения (рис. 1.1).

X₁ R₁ X^׀₂

I₁ I^׀₂

X₀

U_1Ф R^׀₂/S

I₀ R^׀₂

R₀ U^׀₂

Рисунок 1.1 - Т-образная схема замещения АД, представленная для одной фазы. U_1Ф – напряжение фазы обмотки статора; I₁ – ток фазы обмотки статора; R₁, X₁ – соответственно активное и индуктивное сопротивления фазы обмотки статора; I^׀₂ – приведенный ток ротора; R^׀₂/S – приведенное активное сопротивление обмотки ротора с учетом механической нагрузки на валу двигателя; X^׀₂ – приведенное индуктивное сопротивление обмотки ротора; I₀ – ток ветви намагничивания (ток ХХ); R₀, X₀ – соответственно активное и индуктивное сопротивления ветви намагничивания.

Если пренебречь потерями мощности в АД, то тогда электромагнитную мощность можно считать равной механической мощности

Или

Решив это уравнение относительно момента, получим

(1)

При условии, что током I₀ пренебрегаем, получим I^׀₂= I₁. Тогда величину тока I^׀₂ можно определить через параметры схемы замещения

где Z_ДВ. - полное сопротивление схемы замещения

Тогда

Полученное значение тока I^׀₂, подставим в (1)

(2)

Уравнение (2) представляет собой зависимость электромагнитного момента АД от скольжения, выраженную через параметры схемы замещения.

Если в уравнение (2) подставить значение скольжения в пределах S=-1÷1 и совместно с этим уравнением при тех же значениях скольжения решить уравнение

(3)

то получим характеристики в координатах М=f(S) и ω=f(М) – механические характеристики АД (рис. 1.2).

М, Н·м ω, рад/с

M_K ДР ГР

ДР

M_П ω₀

- S -1 S_КР. 1 S

-М_К М_П М_К М, Н·м

ГР

-М_К

Рисунок 1.2 – Механические характеристики АД. M_K – максимальный или критический момент; М_П – пусковой момент; ω₀ – угловая скорость идеализированного ХХ (скорость ВМП).

Части характеристик, выражающие зависимость М(S) и ω(М) в области скольжений , описывают двигательный режим (ДР) в АД. Части характеристик при изменении скольжения описывают генераторный режим (ГР) в АД.

Определим параметры точки экстремума. Для этого нужно продифференцировать уравнение (2), затем приравнять его к нулю и решить относительно критического скольжения

(4)

где знак «+» означает ДР, знак «-» - ГР.

Подставив в уравнение (2) критическое скольжение из уравнения (4), найдем М_К

(5)

Кроме того, подставив в уравнение (2) значение скольжения, равное единице, получим пусковой момент М_П

(6)

Проанализировав уравнения (2), (4), (5) и (6), можно сделать следующие выводы:

1. Моменты АД пропорциональны квадрату питающего напряжения;

2. Критическое скольжение пропорционально активному сопротивлению ротора;

3. Критический момент не зависит от активного сопротивления ротора;

4. Пусковой момент пропорционален активному сопротивлению ротора и квадрату питающего напряжения.