1

Κατά την κατασκευή μοντέλων μιας αυτοματοποιημένης ηλεκτρικής κίνησης, είναι απαραίτητο να λαμβάνεται υπόψη η πολυπλοκότητα των ηλεκτρομηχανικών διεργασιών που συμβαίνουν στον κινητήρα κατά τη λειτουργία του. Τα αποτελέσματα που λαμβάνονται στον μαθηματικό υπολογισμό θα πρέπει να επαληθεύονται εμπειρικά. Επομένως, υπάρχει ανάγκη να προσδιοριστούν τα χαρακτηριστικά των ηλεκτρικών κινητήρων κατά τη διάρκεια ενός πειράματος πλήρους κλίμακας. Οι πληροφορίες που λαμβάνονται κατά τη διάρκεια ενός τέτοιου πειράματος καθιστούν δυνατό τον έλεγχο του κατασκευασμένου μαθηματικού μοντέλου. Το άρθρο εξετάζει μια μέθοδο για την κατασκευή των μηχανικών χαρακτηριστικών ενός ασύγχρονου κινητήρα με έναν ρότορα κλωβού σκίουρου, μια πειραματική επαλήθευση των υπολογισμένων μηχανικών χαρακτηριστικών πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός συστήματος που αποτελείται από έναν ασύγχρονο κινητήρα, στον άξονα του οποίου Ο κινητήρας συνεχούς ρεύματος ανεξάρτητης διέγερσης συνδέεται ως φορτίο, εκτιμάται το σφάλμα υπολογισμού, εξάγεται συμπέρασμα σχετικά με τη δυνατότητα χρήσης των ληφθέντων αποτελεσμάτων για περαιτέρω έρευνα. Κατά τη διάρκεια του πειράματος χρησιμοποιείται η εργαστηριακή βάση NTC-13.00.000.

ασύγχρονος κινητήρας

Μοτέρ DC

μηχανικό χαρακτηριστικό

ισοδύναμο κύκλωμα

κορεσμός του μαγνητικού συστήματος.

1. Voronin S. G. Ηλεκτρική κίνηση αεροσκαφών: Σύμπλεγμα εκπαίδευσης και μεθοδολογίας. - Έκδοση εκτός σύνδεσης 1.0. - Chelyabinsk, 1995-2011.- ill. 493, κατάλογος αναμ. - 26 τίτλοι

2. Moskalenko VV Electric drive: εγχειρίδιο για μαθητές. πιο ψηλά εγχειρίδιο εγκαταστάσεις. - Μ.: Εκδοτικό Κέντρο "Ακαδημία", 2007. - 368 σελ.

3. Moshinsky Yu. A., Bespalov V. Ya., Kiryakin A. A. Προσδιορισμός των παραμέτρων του ισοδύναμου κυκλώματος μιας ασύγχρονης μηχανής σύμφωνα με δεδομένα καταλόγου // Ηλεκτρισμός. - Αρ. 4/98. - 1998. - Σ. 38-42.

4. Τεχνικός κατάλογος, δεύτερη έκδοση, διορθωμένη και συμπληρωμένη / Vladimir Electric Motor Plant. - 74 σελ.

5. Austin Hughes Electric Motors and Drives Fundamentals, Types and Applications. - Τρίτη έκδοση / School of Electronic and Electrical Engineering, University of Leeds. - 2006. - 431 ρούβλια.

Εισαγωγή

Ασύγχρονος κινητήρας (IM) - ένας ηλεκτροκινητήρας που έχει βρει πολύ ευρεία εφαρμογή σε διάφορες βιομηχανίες και Γεωργία. Το HELL with a scirrel-cage rotor έχει χαρακτηριστικά που τον κάνουν να χρησιμοποιείται ευρέως: ευκολία κατασκευής, που σημαίνει χαμηλό αρχικό κόστος και υψηλή αξιοπιστία. Η υψηλή απόδοση σε συνδυασμό με το χαμηλό κόστος συντήρησης έχουν ως αποτέλεσμα χαμηλό συνολικό κόστος λειτουργίας. την ικανότητα να εργάζεστε απευθείας από το δίκτυο AC.

Τρόποι λειτουργίας ασύγχρονου ηλεκτροκινητήρα

Οι κινητήρες Squirrel-Cage είναι ασύγχρονες μηχανές των οποίων η ταχύτητα εξαρτάται από τη συχνότητα της τάσης τροφοδοσίας, τον αριθμό των ζευγών πόλων και το φορτίο στον άξονα. Κατά κανόνα, ενώ διατηρείται σταθερή η τάση και η συχνότητα τροφοδοσίας, εάν αγνοηθεί η αλλαγή θερμοκρασίας, η ροπή στον άξονα θα εξαρτάται από την ολίσθηση.

Η ροπή της αρτηριακής πίεσης μπορεί να προσδιοριστεί από τον τύπο Kloss:

όπου , - κρίσιμη στιγμή, - κρίσιμο ολίσθημα.

Εκτός από τη λειτουργία κινητήρα, ένας ασύγχρονος κινητήρας έχει τρεις ακόμη τρόπους πέδησης: α) πέδηση γεννήτριας με απόδοση ενέργειας στο δίκτυο. β) πέδηση με αντίθετη συμπερίληψη. γ) δυναμική πέδηση.

Με θετική ολίσθηση, η μηχανή σκίουρου-κλουβιού θα λειτουργεί ως κινητήρας, με αρνητική ολίσθηση, ως γεννήτρια. Από αυτό προκύπτει ότι το ρεύμα οπλισμού ενός κινητήρα κλωβού σκίουρου θα εξαρτάται μόνο από την ολίσθηση. Όταν το μηχάνημα φτάσει σε σύγχρονη ταχύτητα, το ρεύμα θα είναι ελάχιστο.

Η πέδηση της γεννήτριας του ΔΥ με μεταφορά ενέργειας στο δίκτυο πραγματοποιείται με ταχύτητα ρότορα που υπερβαίνει τη σύγχρονη. Σε αυτή τη λειτουργία, ο ηλεκτροκινητήρας δίνει ενεργή ενέργεια στο δίκτυο και η αντιδραστική ενέργεια προέρχεται από το δίκτυο στον ηλεκτρικό κινητήρα, η οποία είναι απαραίτητη για τη δημιουργία ηλεκτρομαγνητικού πεδίου.

Το μηχανικό χαρακτηριστικό για τον τρόπο λειτουργίας της γεννήτριας είναι μια συνέχεια του χαρακτηριστικού του τρόπου λειτουργίας κινητήρα στο δεύτερο τεταρτημόριο των αξόνων συντεταγμένων.

Η πέδηση με αντίστροφο ρεύμα αντιστοιχεί στη φορά περιστροφής του μαγνητικού πεδίου του στάτη, αντίθετη από την περιστροφή του ρότορα. Σε αυτόν τον τρόπο λειτουργίας, η ολίσθηση είναι μεγαλύτερη από μία και η ταχύτητα περιστροφής του δρομέα σε σχέση με τη συχνότητα περιστροφής του πεδίου του στάτορα είναι αρνητική. Το ρεύμα στον ρότορα, άρα και στον στάτορα, φτάνει σε μεγάλη τιμή. Για να περιοριστεί αυτό το ρεύμα, εισάγεται μια πρόσθετη αντίσταση στο κύκλωμα του δρομέα.

Η λειτουργία αντιανεμικής πέδησης εμφανίζεται όταν αλλάζει η φορά περιστροφής του μαγνητικού πεδίου του στάτη, ενώ ο ρότορας του ηλεκτροκινητήρα και οι μηχανισμοί που συνδέονται με αυτόν συνεχίζουν να περιστρέφονται με αδράνεια. Αυτή η λειτουργία είναι επίσης δυνατή στην περίπτωση που το πεδίο του στάτορα δεν αλλάζει την κατεύθυνση περιστροφής και ο ρότορας αλλάζει την κατεύθυνση περιστροφής υπό τη δράση μιας εξωτερικής ροπής.

Σε αυτό το άρθρο, εξετάζουμε την κατασκευή των μηχανικών χαρακτηριστικών ενός ασύγχρονου κινητήρα σε λειτουργία κινητήρα.

Κατασκευή ενός μηχανικού χαρακτηριστικού χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο

Δεδομένα διαβατηρίου AD DMT f 011-6u1: Uf =220 - ονομαστική τάση φάσης, V; p=3 - αριθμός ζευγών πόλων περιέλιξης. n=880 - ονομαστική ταχύτητα περιστροφής, σ.α.λ. Pn=1400 - ονομαστική ισχύς, W; In=5,3 - ονομαστικό ρεύμα ρότορα, A; η = 0,615 - απόδοση ονομαστική, %; cosφ = 0,65 - cos(φ) ονομαστική; J=0,021 - ροπή αδράνειας του ρότορα, kg m 2 ; Ki \u003d 5,25 - η πολλαπλότητα του ρεύματος εκκίνησης. Kp \u003d 2,36 - η πολλαπλότητα της ροπής εκκίνησης. Km = 2,68 - η πολλαπλότητα της κρίσιμης στιγμής.

Για τη μελέτη των συνθηκών λειτουργίας των ασύγχρονων κινητήρων, χρησιμοποιούνται λειτουργικά και μηχανικά χαρακτηριστικά, τα οποία προσδιορίζονται πειραματικά ή υπολογίζονται με βάση το ισοδύναμο κύκλωμα (SZ). Για να χρησιμοποιήσετε το SZ (Εικ. 1), πρέπει να γνωρίζετε τις παραμέτρους του:

• R 1 , R 2 ", R M - ενεργή αντίσταση των φάσεων του στάτορα, του ρότορα και του κλάδου μαγνήτισης.
• X 1 , X 2", X M - επαγωγικές αντιστάσεις διαρροής των φάσεων του στάτορα του ρότορα και του κλάδου μαγνήτισης.

Αυτές οι παράμετροι απαιτούνται για τον προσδιορισμό των ρευμάτων εκκίνησης κατά την επιλογή μαγνητικών εκκινητήρων και επαφών, κατά την εκτέλεση προστασίας από υπερφόρτωση, για ρύθμιση και ρύθμιση του συστήματος ελέγχου της ηλεκτρικής κίνησης, για προσομοίωση μεταβατικών φαινομένων. Επιπλέον, είναι απαραίτητες για τον υπολογισμό του τρόπου εκκίνησης της AM, για τον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών μιας ασύγχρονης γεννήτριας, καθώς και για το σχεδιασμό ασύγχρονων μηχανών προκειμένου να συγκριθούν οι αρχικές και σχεδιαστικές παραμέτρους.

Ρύζι. 1. Το ισοδύναμο κύκλωμα ενός ασύγχρονου κινητήρα

Θα χρησιμοποιήσουμε τη μέθοδο υπολογισμού των παραμέτρων του ισοδύναμου κυκλώματος για να προσδιορίσουμε τις ενεργές και αντιδρώσες αντιστάσεις των φάσεων του στάτορα και του ρότορα. Οι τιμές της απόδοσης και του συντελεστή ισχύος σε μερικά φορτία που απαιτούνται για τους υπολογισμούς δίνονται στον τεχνικό κατάλογο: pf = 0,5 - συντελεστής μερικού φορτίου, %; Ppf = Pn pf - ισχύς σε μερικό φορτίο, W; η _pf = 0,56 - απόδοση σε μερικό φορτίο, %; cosφ_pf = 0,4 - cos(φ) σε μερικό φορτίο.

Τιμές αντίστασης στο ισοδύναμο κύκλωμα: X 1 = 4,58 - αντίδραση στάτορα, Ohm; X 2 "=6,33 - αντίσταση ρότορα, Ohm; R 1 \u003d 3,32 - ενεργή αντίσταση στάτη, Ohm; R 2" \u003d 6,77 - ενεργή αντίσταση ρότορα, Ohm.

Ας χτίσουμε μηχανικό χαρακτηριστικόασύγχρονος κινητήρας σύμφωνα με τον τύπο Kloss (1).

Το ολίσθημα καθορίζεται από μια έκφραση της μορφής:

πού είναι η ταχύτητα περιστροφής του δρομέα IM, rad/s,

Ταχύτητα σύγχρονης περιστροφής:

Κρίσιμη ταχύτητα ρότορα:

. (4)

Κρίσιμο ολίσθημα:

Το σημείο κρίσιμης στιγμής προσδιορίζεται από την έκφραση

Η ροπή εκκίνησης προσδιορίζεται από τον τύπο Kloss για s=1:

. (7)

Με βάση τους υπολογισμούς που έγιναν, κατασκευάζουμε το μηχανικό χαρακτηριστικό του IM (Εικ. 4). Για να το δοκιμάσουμε στην πράξη, θα κάνουμε ένα πείραμα.

Κατασκευή πειραματικού μηχανικού χαρακτηριστικού

Κατά τη διάρκεια του πειράματος χρησιμοποιείται η εργαστηριακή βάση NTC-13.00.000 "Electroprivod". Υπάρχει ένα σύστημα που αποτελείται από έναν επαγωγικό κινητήρα, στον άξονα του οποίου συνδέεται ως φορτίο ένας κινητήρας συνεχούς ρεύματος (κινητήρας συνεχούς ρεύματος) ανεξάρτητης διέγερσης. Είναι απαραίτητο να κατασκευαστεί ένα μηχανικό χαρακτηριστικό ενός ασύγχρονου κινητήρα χρησιμοποιώντας τα δεδομένα διαβατηρίου ασύγχρονων και σύγχρονων μηχανών και τις ενδείξεις των αισθητήρων. Έχουμε τη δυνατότητα να αλλάξουμε την τάση της περιέλιξης διέγερσης DCT, να μετρήσουμε τα ρεύματα στον οπλισμό ενός σύγχρονου και ασύγχρονου κινητήρα και την ταχύτητα του άξονα. Ας συνδέσουμε το AD στην πηγή ισχύος και ας το φορτώσουμε αλλάζοντας το ρεύμα της περιέλιξης διέγερσης DCT. Μετά τη διεξαγωγή του πειράματος, θα συντάξουμε έναν πίνακα τιμών από τις μετρήσεις των αισθητήρων:

Τραπέζι 1 Ενδείξεις αισθητήρα υπό φορτίο ασύγχρονου κινητήρα

όπου Iv είναι το ρεύμα περιέλιξης διέγερσης του κινητήρα συνεχούς ρεύματος, I i είναι το ρεύμα οπλισμού του κινητήρα συνεχούς ρεύματος, Ω είναι η ταχύτητα του ρότορα του κινητήρα επαγωγής, I 2 είναι το ρεύμα ρότορα του κινητήρα επαγωγής.

Δεδομένα διαβατηρίου της σύγχρονης μηχανής τύπου 2P H90L UHL4: Pн=0,55 - ονομαστική ισχύς, kW; Unom=220 - ονομαστική τάση, V; Uin.nom=220 - ονομαστική τάση διέγερσης, V; Iya.nom=3,32 - ονομαστικό ρεύμα οπλισμού, A; Iv.nom=400 - ονομαστικό ρεύμα διέγερσης, mA; Rya=16,4 - αντίσταση οπλισμού, Ohm; n=1500 - ονομαστική ταχύτητα περιστροφής, σ.α.λ. Jdv=0,005 - ροπή αδράνειας, kg m 2 ; 2p p =4 - ο αριθμός των ζευγών πόλων. 2a=2 - ο αριθμός των παράλληλων κλάδων της περιέλιξης του οπλισμού. N=120 - ο αριθμός των ενεργών αγωγών της περιέλιξης του οπλισμού.

Το ρεύμα εισέρχεται στον ρότορα DCT μέσω μιας βούρτσας, ρέει μέσα από όλες τις στροφές της περιέλιξης του ρότορα και εξέρχεται από μια άλλη βούρτσα. Το σημείο επαφής της περιέλιξης του στάτορα με την περιέλιξη του ρότορα είναι μέσω της πλάκας ή των τμημάτων του μεταγωγέα που πιέζει η βούρτσα εκείνη τη στιγμή (η βούρτσα είναι συνήθως πιο φαρδιά από ένα τμήμα). Δεδομένου ότι κάθε μεμονωμένη στροφή της περιέλιξης του ρότορα είναι διασυνδεδεμένη με ένα τμήμα του συλλέκτη, το ρεύμα διέρχεται πραγματικά από όλες τις στροφές και μέσα από όλες τις πλάκες συλλέκτη στο δρόμο του μέσω του ρότορα.

Ρύζι. 2. Ρεύματα που ρέουν στον ρότορα ενός κινητήρα συνεχούς ρεύματος με δύο πόλους

Το σχήμα 2 δείχνει ότι όλοι οι αγωγοί που βρίσκονται στον Ν πόλο έχουν θετικό φορτίο, ενώ όλοι οι αγωγοί κάτω από τον πόλο S φέρουν αρνητικό φορτίο. Επομένως, όλοι οι αγωγοί κάτω από τον πόλο Ν θα λάβουν μια δύναμη προς τα κάτω (η οποία είναι ανάλογη με την ακτινική πυκνότητα ροής Β και το ρεύμα του δρομέα), ενώ όλοι οι αγωγοί κάτω από τον πόλο S θα λάβουν ίση προς τα πάνω δύναμη. Ως αποτέλεσμα, δημιουργείται μια ροπή στον ρότορα, το μέγεθος της οποίας είναι ανάλογο με το γινόμενο της πυκνότητας της μαγνητικής ροής και του ρεύματος. Στην πράξη, η πυκνότητα της μαγνητικής ροής δεν θα είναι απόλυτα ομοιόμορφη κάτω από τον πόλο, επομένως η δύναμη σε ορισμένους αγωγούς του δρομέα θα είναι μεγαλύτερη από ό,τι σε άλλους. Η συνολική ροπή που αναπτύσσεται στον άξονα θα είναι ίση με:

M = K T FI, (8)

όπου Φ είναι η συνολική μαγνητική ροή, ο συντελεστής K T είναι σταθερός για έναν δεδομένο κινητήρα.

Σύμφωνα με τον τύπο (8), η ρύθμιση (περιορισμός) της ροπής μπορεί να επιτευχθεί αλλάζοντας το ρεύμα I ή τη μαγνητική ροή F. Στην πράξη, η ρύθμιση της ροπής πραγματοποιείται συχνότερα με ρύθμιση του ρεύματος. Το ρεύμα του κινητήρα ρυθμίζεται από το σύστημα ελέγχου του (ή τον χειριστή) αλλάζοντας την τάση που παρέχεται στον κινητήρα χρησιμοποιώντας μετατροπείς ισχύος ή συμπεριλαμβάνοντας πρόσθετες αντιστάσεις στα κυκλώματά του.

Υπολογίστε τη σταθερά σχεδιασμού του κινητήρα, η οποία περιλαμβάνεται στην εξίσωση (8):

. (9)

Ας καθορίσουμε τη σχέση μεταξύ της ροής του κινητήρα και του ρεύματος περιέλιξης πεδίου. Όπως είναι γνωστό από τη θεωρία των ηλεκτρικών μηχανών, λόγω της επίδρασης του κορεσμού του μαγνητικού συστήματος, αυτή η σχέση είναι μη γραμμική και έχει τη μορφή που φαίνεται στο σχήμα 3. Για την καλύτερη χρήση του σιδήρου, η μηχανή έχει σχεδιαστεί έτσι ότι στον ονομαστικό τρόπο λειτουργίας το σημείο λειτουργίας βρίσκεται στην κλίση της καμπύλης μαγνήτισης. Ας πάρουμε το μέγεθος της μαγνητικής ροής ανάλογο με το ρεύμα διέγερσης.

Фpr.=Iв, (10)

όπου Iv είναι το ρεύμα διέγερσης.

Ф - πραγματική τιμή της ροής. Ф pr. - η τιμή της ροής που γίνεται αποδεκτή για υπολογισμούς

Ρύζι. 3. Η αναλογία των τιμών της μαγνητικής ροής, αποδεκτή και πραγματική

Δεδομένου ότι το AM και το DPT στο πείραμα έχουν έναν κοινό άξονα, μπορούμε να υπολογίσουμε τη ροπή που δημιουργείται από το DPT και, με βάση τις λαμβανόμενες τιμές και τις μετρήσεις του αισθητήρα ταχύτητας, να δημιουργήσουμε ένα πειραματικό μηχανικό χαρακτηριστικό του IM (Εικόνα 4 ).

Εικ.4. Μηχανικά χαρακτηριστικά κινητήρα επαγωγής: υπολογισμένα και πειραματικά

Το ληφθέν πειραματικό χαρακτηριστικό στην περιοχή χαμηλές τιμέςη ροπή εντοπίζεται κάτω από το χαρακτηριστικό που υπολογίζεται θεωρητικά και πάνω - στην περιοχή των υψηλών τιμών. Μια τέτοια απόκλιση σχετίζεται με τη διαφορά μεταξύ των αποδεκτών για υπολογισμούς και των πραγματικών τιμών της μαγνητικής ροής (Εικ. 3). Και τα δύο γραφήματα τέμνονται στο Фpr.=Iв. ονομ.

Εισάγουμε μια διόρθωση στους υπολογισμούς καθιερώνοντας μια μη γραμμική εξάρτηση (Εικ. 5):

Ф=а·Iв, (11)

όπου a είναι ο συντελεστής μη γραμμικότητας.

Ρύζι. 5. Λόγος μαγνητικής ροής προς ρεύμα διέγερσης

Το προκύπτον πειραματικό χαρακτηριστικό θα πάρει τη μορφή που φαίνεται στο Σχ. 6.

Εικ.6. Μηχανικά χαρακτηριστικά κινητήρα επαγωγής: υπολογισμένα και πειραματικά

Ας υπολογίσουμε το σφάλμα των πειραματικών δεδομένων που λαμβάνονται για την περίπτωση στην οποία η μαγνητική ροή εξαρτάται γραμμικά από το ρεύμα διέγερσης (10) και την περίπτωση στην οποία αυτή η εξάρτηση είναι μη γραμμική (11). Στην πρώτη περίπτωση το συνολικό σφάλμα είναι 3,81%, στη δεύτερη 1,62%.

Παραγωγή

Το μηχανικό χαρακτηριστικό που κατασκευάστηκε σύμφωνα με πειραματικά δεδομένα διαφέρει από το χαρακτηριστικό που κατασκευάστηκε χρησιμοποιώντας τον τύπο Kloss (1) λόγω της αποδεκτής υπόθεσης Фpr.=Iв, η απόκλιση είναι 3,81%, με Iв=Iв.nom.=0,4 (А) αυτές τις προδιαγραφές αγώνας. Όταν το Iv φτάσει στην ονομαστική τιμή, εμφανίζεται κορεσμός του μαγνητικού συστήματος DCT, ως αποτέλεσμα, μια περαιτέρω αύξηση του ρεύματος διέγερσης έχει όλο και μικρότερη επίδραση στην τιμή της μαγνητικής ροής. Επομένως, για να ληφθούν πιο ακριβείς τιμές ροπής, είναι απαραίτητο να εισαχθεί ένας παράγοντας κορεσμού, ο οποίος καθιστά δυνατή την αύξηση της ακρίβειας του υπολογισμού κατά 2,3 φορές. Το μηχανικό χαρακτηριστικό που κατασκευάζεται με τη μοντελοποίηση αντικατοπτρίζει επαρκώς τη λειτουργία ενός πραγματικού κινητήρα, μπορεί να ληφθεί ως βάση για περαιτέρω έρευνα.

Αναθεωρητές:

• Pyukke Georgy Alexandrovich, Διδάκτωρ Τεχνικών Επιστημών, Καθηγητής του Τμήματος Συστημάτων Ελέγχου του KamchatSTU, Petropavlovsk-Kamchatsky.
• Potapov Vadim Vadimovich, Διδάκτωρ Τεχνικών Επιστημών, Καθηγητής του κλάδου του Ομοσπονδιακού Πανεπιστημίου Άπω Ανατολής, Petropavlovsk-Kamchatsky.

Βιβλιογραφικός σύνδεσμος

Likhodedov A.D. ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΟΥ ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΥ ΚΙΝΗΤΗΡΑ ΚΑΙ Η ΕΓΚΡΙΣΗ ΤΟΥ // Σύγχρονα θέματαεπιστήμη και εκπαίδευση. - 2012. - Νο. 5.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=6988 (ημερομηνία πρόσβασης: 01.02.2020). Εφιστούμε στην προσοχή σας τα περιοδικά που εκδίδονται από τον εκδοτικό οίκο "Academy of Natural History"

Αρχικά στοιχεία

Χαρακτηριστικά της μηχανής εργασίας: (ταχύτητα περιστροφής nnm = 35 rpm, σχέση μετάδοσης ipm = 14, υπολογισμένη ροπή Mcm = 19540 N m, απόδοση zm = 80%, ροπή αδράνειας Jm = 2200 kg m2, μηχανικό χαρακτηριστικό Mcm ( n) \ u003d 11200 + 16,8n τάση τροφοδοσίας Ul \u003d 660 V.

Υπολογισμός ισχύος και επιλογή τριφασικού ασύγχρονου ηλεκτροκινητήρα με ρότορα κλωβού σκίουρου.

Η ροπή αντίστασης της μηχανής εργασίας, μειωμένη στον άξονα του κινητήρα:

Mc = Mcm (1/ ipm) (1/ sm) = 19540 (1/14) (1/0,8) = 1744,6 N m

Εκτιμώμενη ταχύτητα κινητήρα:

nr \u003d nnm ipm \u003d 35 14 \u003d 490 rpm

Εκτιμώμενη ισχύς κινητήρα:

Pr \u003d Mc nr / 9550 \u003d 1744,6 490 / 9550 \u003d 89,5 kW

Σύμφωνα με τις υπολογιζόμενες τιμές ισχύος Σελ, Ταχύτητα αρκαι δεδομένης τάσης δικτύου Ulεπιλέγουμε έναν τριφασικό ασύγχρονο ηλεκτροκινητήρα με ρότορα 4A355M12U3 σκίουρου από τον κατάλογο. Γράφουμε τα τεχνικά δεδομένα του επιλεγμένου κινητήρα στον πίνακα 1:

Τραπέζι 1

Προσδιορισμός των παραμέτρων του ηλεκτροκινητήρα που είναι απαραίτητες για τον υπολογισμό και την κατασκευή ενός μηχανικού χαρακτηριστικού:

• - αριθμός ζευγών πόλων κινητήρα Π;
• - συχνότητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου n0;
• - ονομαστική ολίσθηση κινητήρα sn;
• - κρίσιμη ολίσθηση κινητήρα skr;
• - ονομαστική ροπή κινητήρα Mn;
• - κρίσιμη στιγμή (μέγιστη) του κινητήρα Mcr(μέγ.);
• - ροπή εκκίνησης κινητήρα βουλευτής.

Για να προσδιορίσουμε τον αριθμό των ζευγών πόλων του ηλεκτροκινητήρα, χρησιμοποιούμε την έκφραση που περιγράφει τη σχέση μεταξύ της συχνότητας περιστροφής του μαγνητικού πεδίου n0, σ.α.λ(σύγχρονη ταχύτητα) με συχνότητα δικτύου f, Hzκαι τον αριθμό των ζευγών πόλων Π:

n0=60f/p, rpm,

όπου p=60f /n0. Επειδή η σύγχρονη ταχύτητα n0άγνωστο σε εμάς, είναι δυνατό με ένα μικρό σφάλμα να προσδιοριστεί ο αριθμός των ζευγών πόλων Π, αντικαθιστώντας n0τιμή διαβατηρίου της ονομαστικής ταχύτητας κινητήρα nн(γιατί η αξία nнδιαφέρει από n0κατά 2% - 5%), επομένως:

p?60f /nн=6050/490=6,122

Ο αριθμός των ζευγών πόλων δεν μπορεί να είναι κλασματικός, οπότε στρογγυλοποιούμε την τιμή που προκύπτει Πμέχρι έναν ακέραιο αριθμό. Παίρνουμε p=6.

Ταχύτητα μαγνητικού πεδίου (σύγχρονη ταχύτητα κινητήρα):

n0=60f /p=60 50/6=500 rpm

Ονομαστική ολίσθηση κινητήρα:

sn \u003d (n0 - nн) / n0 \u003d (500 -490) / 500 \u003d 0,02

Κρίσιμη ολίσθηση κινητήρα

skr \u003d sn (l +)=0,02(1,8+) =0,066

Η ονομαστική ροπή του κινητήρα προσδιορίζεται μέσω των τιμών ονομαστικής ισχύος (διαβατηρίου). Pn=90 kW,και ταχύτητα n = 490 rpm

Mn=9550 Pn /nn =9550 90/490=1754.082 Nm

Η ροπή εκκίνησης προσδιορίζεται μέσω της ονομαστικής ροπής Mnκαι την τιμή του συντελεστή ροπής εκκίνησης που λαμβάνεται από τον κατάλογο kp \u003d Mp / Mn \u003d 1

Mp \u003d kp Mn \u003d 1 1754,082 \u003d 1754,082 N m

Η κρίσιμη (μέγιστη) ροπή του κινητήρα προσδιορίζεται μέσω της ονομαστικής ροπής Mnκαι την τιμή του συντελεστή υπερφόρτωσης κινητήρα που λαμβάνεται από τον κατάλογο

l \u003d Mmax / Mn \u003d 1,8

Mcr(max)= l Mn=1,8 1754,082=3157,348 Nm

Για έναν τριφασικό ασύγχρονο ηλεκτροκινητήρα 4A355M12U3 (που επιλέγεται στην παράγραφο 1), κατασκευάστε ένα μηχανικό χαρακτηριστικό χρησιμοποιώντας τις τιμές που βρέθηκαν στην εργασία 2.

Για να κατασκευαστεί το τμήμα εργασίας του μηχανικού χαρακτηριστικού, οι τιμές των ροπών που αναπτύσσονται από τον κινητήρα σε τιμές ολίσθησης μικρό< sкр, υπολογισμός με έκφραση M=2Mmax /(s /skr+ skr /s).

Λαμβάνοντας διαδοχικές τιμές μικρό=0; sн= 0,02; skr\u003d 0,066, προσδιορίζουμε τις τιμές των στιγμών Μ,που αντιστοιχεί σε αυτές τις ολισθήσεις (εκχωρούμε τον δείκτη τιμής ολίσθησης σε κάθε στιγμή):

M0=2 3157.348/(0/0.066+0.066/0)=0;

Mn=2 3157.348/(0.02/0.066+0.066/0.02)=1752.607 Nm;

М01=2 3157.348/(0.1/0.066+0.066/0.1)=2903.106 N m

Mcr \u003d 2 3157,348 / (0,066 / 0,066 + 0,066 / 0,066) \u003d 3157,348 N m.

Εύρεση του συντελεστή διόρθωσης σινα υπολογίσετε τις τιμές των ροπών στο τμήμα του χαρακτηριστικού με μεγάλες τιμές ολίσθησης ( s > skr):

b \u003d Mp - 2Mmax / ((1 / scr) + scr) \u003d 1754.082-2 3157.348/((1/0.066)+0.066)=1339.12 Nm.

3.3 Για το τμήμα επιτάχυνσης κινητήρα (όταν s > scr), οι τιμές των ροπών που αναπτύσσονται από τον κινητήρα καθορίζονται από την έκφραση М=(2Mmax /(s /scr+ scr /s))+b s. Δεδομένες τιμές ολίσθησης ·s=0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1.0, υπολογίζουμε τις τιμές των στιγμών:

М02=2 3157.348/(0.2/0.066+0.066/0.2)+ 1339.12 0.2=2147.028 Nm;

М03=2 3157.348/(0.3/0.066+0.066/0.3)+ 1339.12 0,3=1726,834 Nm;

М04=2 3157.348/(0.4/0.066+0.066/0.4)+ 1339.12 0.4=1549.958 Nm;

М05=2 3157.348/(0.5/0.066+0.066/0.5)+ 1339.12 0.5=1488.825 N m;

М06=2 3157.348/(0.6/0.066+0.066/0.6)+ 1339.12 0.6=1489.784 N m;

М07=2 3157.348/(0.7/0.066+0.066/0.7)+ 1339.12 0,7=1527,523 Nm;

М08=2 3157.348/(0.8/0.066+0.066/0.8)+ 1339.12 0.8=1588.737 N m;

М09=2 3157.348/(0.9/0, 0.066+0.066/0.9)+ 1339.12 0.9=1665.809 N m;

М1=2 3157.348/(1.0/0.066+0.066/1.0)+ 1339.12 1.0=1754.082 N m

Τα αποτελέσματα των υπολογισμών καταχωρούνται στον πίνακα 3.

Χρησιμοποιώντας την έκφραση n=n0(1-s),για κάθε τιμή ολίσθησης μικρόυπολογίστε τις στροφές του κινητήρα n:

n0=500 (1 - 0)= 500 σ.α.λ.

nn=500 (1 - 0,02)=490 σ.α.λ.

ncr=500 (1-0,066)=467 σ.α.λ.

n01=500 (1 - 0,1)= 450 σ.α.λ.

n02=500 (1 - 0,2)= 400 σ.α.λ.

n03=500 (1 - 0,3)= 350 σ.α.λ.

n04=500 (1 - 0,4)= 300 σ.α.λ.

n05=500 (1 - 0,5)= 250 σ.α.λ.

n06=500 (1 - 0,6)= 200 σ.α.λ.

n07=500 (1 - 0,7)= 150 σ.α.λ.

n08=500 (1 - 0,8)= 100 σ.α.λ.

n09=500 (1 - 0,9)=50 σ.α.λ.

n1=500 (1 - 1)= 0 σ.α.λ.

Τα αποτελέσματα των υπολογισμών καταχωρούνται στον πίνακα 3.

Με βάση τα αποτελέσματα των υπολογισμών, κατασκευάζουμε ένα γράφημα του μηχανικού χαρακτηριστικού σε μια κλίμακα n(Μ):

4. Να αιτιολογήσετε τη μέθοδο σύνδεσης των περιελίξεων φάσης του προηγουμένως επιλεγμένου κινητήρα 4A355M12U3 με ονομαστική τάση Un=380/660 ΣΕστο ηλεκτρικό δίκτυο με τάση Ul=660y V.Προσδιορίστε τα ρεύματα εκκίνησης, φάσης και γραμμικά ονομαστικά ρεύματα του κινητήρα με την επιλεγμένη μέθοδο σύνδεσης των περιελίξεων του. Υπολογίστε τα ρεύματα εκκίνησης, φάσης και γραμμικά, εκκίνησης και κρίσιμες στιγμές, ισχύ κινητήρα που αντιστοιχεί στην ονομαστική ολίσθηση, με λανθασμένη επιλογή της μεθόδου σύνδεσης των περιελίξεων φάσης.

Οι περιελίξεις ενός τριφασικού κινητήρα μπορούν να συνδεθούν στο δίκτυο τροφοδοσίας σε αστέρι ή τρίγωνο, ανάλογα με την ονομαστική τάση της περιέλιξης φάσης Ηνωμένα Έθνηκαι τάση γραμμής Ul. Το διαβατήριο κινητήρα υποδεικνύει συνήθως 2 τάσεις στις οποίες μπορεί να συνδεθεί ο κινητήρας. Κατά τη σύνδεση, πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι οι περιελίξεις φάσης έχουν σχεδιαστεί για τη μικρότερη από τις δύο τάσεις (στην περίπτωσή μας 380 V). Ο κινητήρας μας θα πρέπει να είναι συνδεδεμένος στο δίκτυο με σύνδεση αστέρι, γιατί Uph = Ul /(Uf = 660V / = 380V). ασύγχρονος άξονας ρότορα κινητήρα

Το γραμμικό ονομαστικό ρεύμα του κινητήρα προσδιορίζεται από την έκφραση για την ισχύ ενός τριφασικού κυκλώματος:

P1n= Ul Il cosn, όπου Ul=660 V- γραμμική (ονομαστική) τάση του ηλεκτρικού δικτύου. P1n, W,- ονομαστική ενεργή ηλεκτρική ισχύς του κινητήρα, η οποία

προσδιορίζεται μέσω της ονομαστικής ισχύος της πινακίδας στον άξονα του κινητήρα Πνλαμβάνοντας υπόψη τις απώλειες στον κινητήρα:

P1n= Pn/ zn=90 10 3/0,915=98,361 10 3 W.

Τρέχουσα γραμμική ονομαστική κινητήρας:

Il(n)=P1n /( Ul cosn)=98.361 10 3 / 660 0.77=111.745 ΑΛΛΑ.

Η ονομαστική φάση των ρευμάτων όταν συνδέεται με ένα αστέρι είναι ίση με γραμμική:

Εάν \u003d Il \u003d 111,745 A.

Το ρεύμα εκκίνησης του κινητήρα προσδιορίζεται μέσω του ονομαστικού γραμμικού ρεύματος Σε \u003d 66.254 Aκαι συντελεστής ρεύματος εκκίνησης kI \u003d Ip / Σε \u003d 5.5:

Ip \u003d Σε kI =111.745 5.5=614.598 ΑΛΛΑ.

Καθορίζουμε τα κύρια χαρακτηριστικά του κινητήρα σε περίπτωση λανθασμένης επιλογής της μεθόδου σύνδεσης του κινητήρα, δηλαδή κατά τη σύνδεση περιελίξεων φάσης τρίγωνο (;).Δηλώνουμε τα χαρακτηριστικά του κινητήρα με μια λανθασμένη μέθοδο σύνδεσης του κινητήρα Χ! (Εγώ!, U!, Μ! , R!).Σε σύνδεση τριγώνου, τάσεις φάσης Uphίσο με γραμμικό Ul=660 V . Επομένως, η τάση στις περιελίξεις φάσης θα γίνει ίση U!f \u003d Ul \u003d 660V, η οποία είναι αρκετές φορές υψηλότερη από την ονομαστική τάση και μπορεί να οδηγήσει σε βλάβη της μόνωσης της περιέλιξης του κινητήρα.

Τα ρεύματα φάσης, σύμφωνα με το νόμο του Ohm, είναι ευθέως ανάλογα με την τάση φάσης Uph και αντιστρόφως ανάλογα με την αντίσταση των περιελίξεων φάσης zph: Αν = Uph/zph. Κατά συνέπεια, οι πραγματικές τιμές των ρευμάτων φάσης, καθώς και οι τάσεις φάσης, θα υπερβούν τις ονομαστικές τιμές κατά πολλές φορές, δηλ.

I!f =Αν = 111.745 = 193.548 Α.

Γραμμικά ρεύματα σε σύνδεση δέλτα Σε =· Αν. Επομένως, οι πραγματικές τιμές των ρευμάτων γραμμής θα είναι ίσες με:

I!n=·I!f =··If=3 111.745= 335.235 ΕΝΑ,που είναι τρεις φορές υψηλότερο από τις ονομαστικές τιμές των ρευμάτων γραμμής.

Τα ρεύματα εκκίνησης προσδιορίζονται μέσω των πραγματικών τιμών των γραμμικών ρευμάτων Σεκαι συντελεστής ρευμάτων εκκίνησης kI \u003d Ip / Σε \u003d 5.5

I!p \u003d I!n kI \u003d 335,235 5,5 \u003d 1843,793 A,

φορές την τιμή των ρευμάτων εκκίνησης όταν συνδέεται με ένα αστέρι.

Οι στιγμές που αναπτύσσονται από τον κινητήρα (εκκίνηση βουλευτής, το πολύ Mmax) αλλαγή αναλογικά με το τετράγωνο της τάσης στις περιελίξεις φάσης, δηλ. M = km U2ph , όπου χλμ- συντελεστής που λαμβάνει υπόψη τις κύριες παραμέτρους του κινητήρα, συνδέοντας τη ροπή που αναπτύσσει ο κινητήρας με την τάση. Δεδομένου ότι η τάση στις περιελίξεις φάσης με μια λανθασμένη μέθοδο σύνδεσης του κινητήρα (τρίγωνο) έχει αυξηθεί κατά έναν παράγοντα, οι ροπές του κινητήρα θα αυξηθούν κατά () 2 φορές, δηλ. 3 φορές.

Όταν συνδέετε τις περιελίξεις φάσης του κινητήρα με ένα αστέρι:

M = km U2f = km 3802,όπου km \u003d M / 3802.

Όταν συνδέετε τις περιελίξεις του κινητήρα σε τρίγωνο:

Μ! \u003d km (U! f) 2 \u003d M 6602 / 3802 \u003d 3 M.

Ροπή εκκίνησης κατά τη σύνδεση του κινητήρα σε τρίγωνο (λανθασμένος τρόπος):

M!p=3Mn = 3 1754.082 =5262.246 Nm.

Κρίσιμη στιγμή κατά τη σύνδεση του κινητήρα με ένα αστέρι:

M!cr=Mkr · 3\u003d 3 3157.348 \u003d 9472.044 N m.

Η ισχύς στον άξονα του κινητήρα εκφράζεται Pn= Ul In zn coscl. Από τις ποσότητες που περιλαμβάνονται σε αυτήν την έκφραση, με μια λανθασμένη επιλογή της μεθόδου σύνδεσης του κινητήρα, αλλάζει μόνο το γραμμικό ρεύμα Il(τάση δικτύου Ul = 660 Vδεν αλλάζει). Σύμφωνα με το αποτέλεσμα υπολογισμού της ενότητας 4.5.2. εάν ο κινητήρας συνδέεται λανθασμένα με ένα αστέρι, τα γραμμικά ρεύματα αυξάνονται κατά 3 φορές, επομένως, η ισχύς του κινητήρα στην ονομαστική ολίσθηση θα αυξηθεί κατά 3 φορές και θα είναι:

P!n \u003d 3Pn \u003d 3 90 \u003d 270 kW.

5. Καθορίστε την ώρα έναρξης ξεκίνημακαι σχεδιάστε την καμπύλη επιτάχυνσης της ηλεκτροκίνησης με τον ηλεκτροκινητήρα 4A355M12U3 και τη μηχανή εργασίας με τη ροπή αδράνειας Jm= 9,68 kg m2και μηχανικό χαρακτηριστικό

κα= 11200+16,8ν , N m

Ο χρόνος επιτάχυνσης της ηλεκτρικής κίνησης προσδιορίζεται από την εξίσωση κίνησης μετάδοσης κίνησης

M - Ms \u003d (1 / 9,55) J dn / dt,

αντικαθιστώντας τις απειροελάχιστες τιμές dnΚαι dtσε τελικές αξίες ?nΚαι ?t:

?t=(1/9,55) J ?n /(M - Ms)

Η έκφραση που προκύπτει είναι έγκυρη με την προϋπόθεση ότι οι ροπές είναι στατικές ΜΚαι Κυρία, και η ροπή αδράνειας δεν εξαρτώνται από την ταχύτητα, δηλ. (Μ - Μς)=στΚαι j = καταστ.Επομένως, θα χρησιμοποιήσουμε μια κατά προσέγγιση γραφική-αναλυτική μέθοδο υπολογισμού, για την οποία τα κοινά μηχανικά χαρακτηριστικά του κινητήρα n(M)και μηχανή εργασίας MS(n)χωρίζονται σε περιόδους επιτάχυνσης, σε καθεμία από τις οποίες παίρνουμε (Μ - Μς)=στ.

Εδώ είναι η εξίσωση για τη στιγμή της στατικής αντίστασης της μηχανής εργασίας στον άξονα του κινητήρα:

Mc=Mcm (1/i) (1/cp)=(11200+16,8n)/(14 0,915); Ms = 874,317+1,312 n, N m.

Καθορίζουμε τις τιμές της ροπής στατικής αντίστασης της μηχανής εργασίας Κυρίαγια διαφορετικές ταχύτητες nπου δίνονται στον Πίνακα 3. Συμπλήρωση του Πίνακα 3 με τα αποτελέσματα του υπολογισμού των τιμών Κυρία,παίρνουμε τον πίνακα 4.

Mc=874.317+1.312 500=1530.317 N m

Mc=874.317+1.312 490=1517.197 Nm

Mc=874.317+1.312 467=1487.021 Nm

Mc=874.317+1.312 450 =1464.717 Nm

Mc=874.317+1.312 400=1399.117 Nm

Mc=874.317+1.312 350=1333.517 Nm

Mc=874.317+1.312 300=1267.917 Nm

Mc=874.317+1.312 250=1202.317 Nm

Mc=874.317+1.312 200=1136.717 Nm

Mc=874.317+1.312 150=1071.117 Nm

Mc=874.317+1.312 100=1005.517 Nm

Mc=874.317+1.312 50=939.917 Nm

Mc=874.317+1.312 0=874.317 Nm

Με βάση τα αποτελέσματα των υπολογισμών που δίνονται στον Πίνακα 4, κατασκευάζουμε τα μηχανικά χαρακτηριστικά των αρμών n(M)Και n (κα).

Καθορίζουμε τη ροπή αδράνειας του συστήματος, που μειώνεται στον άξονα του κινητήρα:

J=Jd + Jm(nm/ nd)2=9,58+2200(35/490)2=20,805 kg m2

Κοινά μηχανικά χαρακτηριστικά του κινητήρα n(M)και μηχανή εργασίας MS(n)το χωρίζουμε σε 10 περιόδους επιτάχυνσης με τέτοιο τρόπο ώστε σε κάθε περίοδο να είναι ευκολότερο και ακριβέστερο να προσδιοριστούν οι μέσες τιμές των ροπών για την περίοδο Mk,που αναπτύχθηκε από τον κινητήρα και ώρα Μόσχας- στατική αντίσταση στον άξονα του κινητήρα από την πλευρά της μηχανής εργασίας. Θεωρούμε ότι σε κάθε περίοδο η ταχύτητα περιστροφής λαμβάνει μια αύξηση ?nkμε σταθερή δυναμική ροπή (M - Ms), ίσο με τον μέσο όρο της περιόδου και από την έκφραση ?t=(1/9,55) J ?n /(M - Ms)καθορίσει το χρόνο επιτάχυνσης ?tkγια κάθε περίοδο. Τα αποτελέσματα των υπολογισμών καταχωρούνται στον πίνακα 5.

• ?tc=(1/9,55) 20.805 50/802.829=0.136
• ?tc=(1/9,55) 20.805 50/654.556=0.166
• ?tc=(1/9,55) 20.805 50/519.813=0.21
• ?tc=(1/9,55) 20.805 50/408.737=0.268
• ?tc=(1/9,55 )· 20.805 50/410.788=0.265
• ?tc=(1/9,55) 20.805 50/289.275=0.377
• ?tc=(1/9,55) 20.805 50/342.679=0.318
• ?tc=(1/9,55) 20.805 50/570.614=0.191
• ?tc=(1/9.5520.805 50/1093.15=0.1
• ?tc=(1/9,55) 20.805 45/836.895=0,13

Προσδιορίζουμε το χρόνο επιτάχυνσης της ηλεκτρικής κίνησης αθροίζοντας τη διάρκεια της επιτάχυνσης για κάθε περίοδο:

tstart =0,136+0,166+0,21+0,268+0,265+0,377+0,318+0,191+0,1+0,13=2,161sec

Κατάλογος χρησιμοποιημένης βιβλιογραφίας

1. Ηλεκτρολογία, ηλεκτρονική και ηλεκτρική κίνηση: μέθοδος. οδηγίες για την εκτέλεση του υπολογισμού.-γραφική παράσταση. έργα / P. T. Ponomarev; εκδ. E. V. Lesnykh; Sib. κατάσταση μη τρόπους επικοινωνίας. - Novosibirsk: SGUPS, 2014. - Σελ.

2. Γενική ηλεκτρολόγος μηχανική: σχολικό βιβλίο / εκδ. V. S. PANTYUSIN - Μ.: Πιο ψηλά. σχολείο, 1970. - 568 σελ.

3. Ηλεκτρολογία και ηλεκτρονικά: εγχειρίδιο. για μη ηλεκτροτεχνικά ειδικός. πανεπιστήμια / V.G. Gerasimov, E.V. Kuznetsov, O.V. Νικολάεφ [και άλλοι]. εκδ. V.G. Γερασίμοφ. - Μ.: Energoatomizdat. Ηλεκτρικά και μαγνητικά κυκλώματα. - 1996. - 288 σελ.

Το μηχανικό χαρακτηριστικό του κινητήρα είναι η εξάρτηση της ταχύτητας του ρότορα από τη ροπή στον άξονα n = f (M2). Εφόσον η ροπή ρελαντί είναι μικρή υπό φορτίο, τότε το M2 ? M και το μηχανικό χαρακτηριστικό αντιπροσωπεύεται από την εξάρτηση n = f (M). Αν λάβουμε υπόψη τη σχέση s = (n1 - n) / n1, τότε το μηχανικό χαρακτηριστικό μπορεί να ληφθεί παρουσιάζοντας τη γραφική του εξάρτηση στις συντεταγμένες n και M (Εικ. 1).

Εικ.1.

Το φυσικό μηχανικό χαρακτηριστικό ενός ασύγχρονου κινητήρα αντιστοιχεί στο κύριο (διαβατήριο) κύκλωμα της συμπερίληψής του και στις ονομαστικές παραμέτρους της τάσης τροφοδοσίας. Τα τεχνητά χαρακτηριστικά αποκτώνται εάν περιλαμβάνονται πρόσθετα στοιχεία: αντιστάσεις, αντιδραστήρες, πυκνωτές. Όταν ο κινητήρας τροφοδοτείται με μη ονομαστική τάση, τα χαρακτηριστικά διαφέρουν επίσης από τα φυσικά μηχανικά χαρακτηριστικά.

Τα μηχανικά χαρακτηριστικά είναι ένα πολύ βολικό και χρήσιμο εργαλείο για την ανάλυση στατικών και δυναμικών τρόπων λειτουργίας της ηλεκτρικής κίνησης.

Δεδομένα για τον υπολογισμό των μηχανικών χαρακτηριστικών για μια δεδομένη κίνηση και κινητήρα:

Ένας τριφασικός ασύγχρονος κινητήρας με ρότορα κλωβού σκίουρου τροφοδοτείται από ένα δίκτυο με τάση = 380 V στα = 50 Hz.

Παράμετροι κινητήρα 4AM160S4:

Pn= 12,5 kW,

n = 1460 rpm,

coscn= 0,86, cn= 0,89, kn= 2,2

Προσδιορίστε: ονομαστικό ρεύμα στη φάση περιέλιξης του στάτη, αριθμό ζευγών πόλων, ονομαστική ολίσθηση, ονομαστική ροπή άξονα, κρίσιμη ροπή, κρίσιμη ολίσθηση και δημιουργήστε τα μηχανικά χαρακτηριστικά του κινητήρα. Λύση.

(3.1) Ονομαστική ισχύς που αντλείται από το δίκτυο:

(3.2) Ονομαστικό ρεύμα που αντλείται από το δίκτυο:

(3.3) Αριθμός ζευγών πόλων

όπου n1 \u003d 1500 είναι η σύγχρονη ταχύτητα πλησιέστερη στην ονομαστική ταχύτητα nн \u003d 1460 rpm.

(3.4) Βαθμολογημένο δελτίο:

(3.5) Ονομαστική ροπή στον άξονα του κινητήρα:

(3.6) Κρίσιμη στιγμή

Mk \u003d km x Mn \u003d 1,5 x 249,5 \u003d 374,25 Nm.

(3.7) Βρίσκουμε την κρίσιμη ολίσθηση αντικαθιστώντας M = Mn, s = sn και Mk / Mn = km.

Για να δημιουργήσουμε τα μηχανικά χαρακτηριστικά του κινητήρα χρησιμοποιώντας n = (n1 - s), προσδιορίζουμε τα χαρακτηριστικά σημεία: σημείο ρελαντί s = 0, n = 1500 rpm, M = 0, σημείο ονομαστικής λειτουργίας sn = 0,03, nn = 1500 rpm min , Mn = 249,5 Nm και το σημείο κρίσιμου τρόπου λειτουργίας sk = 0,078, Mk = 374,25 Nm.

Για τη λειτουργία έναρξης σημείο sp = 1, n = 0 βρίσκουμε

Με βάση τα δεδομένα που ελήφθησαν, κατασκευάζεται τα μηχανικά χαρακτηριστικά του κινητήρα. Για την ακριβέστερη κατασκευή ενός μηχανικού χαρακτηριστικού, είναι απαραίτητο να αυξηθεί ο αριθμός των σημείων σχεδιασμού και να προσδιοριστούν οι ροπές και η ταχύτητα περιστροφής για δεδομένες ολισθήσεις.

Δημιουργία ενός φυσικού μηχανικού χαρακτηριστικού του κινητήρα

Το μηχανικό χαρακτηριστικό του κινητήρα ονομάζεται η εξάρτηση της ταχύτητας περιστροφής n από τη στιγμή M του φορτίου στον άξονα.

Υπάρχουν φυσικά και τεχνητά χαρακτηριστικά των ηλεκτροκινητήρων.

Φυσικός ονομάζεται ένα μηχανικό χαρακτηριστικό - η εξάρτηση των στροφών του κινητήρα από τη ροπή στον άξονα υπό τις ονομαστικές συνθήκες του κινητήρα σε σχέση με τις παραμέτρους του (ονομαστικές τάσεις, συχνότητα, αντίσταση κ.λπ.). Μια αλλαγή σε μία ή περισσότερες παραμέτρους προκαλεί αντίστοιχη αλλαγή στα μηχανικά χαρακτηριστικά του κινητήρα. Ένα τέτοιο μηχανικό χαρακτηριστικό ονομάζεται τεχνητό.

Για να κατασκευάσουμε μια εξίσωση για τα μηχανικά χαρακτηριστικά ενός κινητήρα επαγωγής, χρησιμοποιούμε τον τύπο Klos (4.1):

όπου M k είναι η κρίσιμη ροπή του κινητήρα (4.1.1):;

S k είναι η κρίσιμη ολίσθηση του κινητήρα (4.1.2).

Ικανότητα υπερφόρτωσης κινητήρα (= 3);

S n - ονομαστική ολίσθηση κινητήρα (4.1.3):

όπου n n - ταχύτητα ρότορα.

n 1 - σύγχρονη ταχύτητα του πεδίου στάτορα (4.1.4).

όπου f είναι η βιομηχανική συχνότητα του ρεύματος δικτύου, (f = 50 Hz) (4.1.5);

Р - αριθμός ζευγών πόλων (για κινητήρα 4AM132S4 Р=2)

Ονομαστική ολίσθηση κινητήρα 4AM132S4

Κρίσιμη ολίσθηση κινητήρα

Κρίσιμη στιγμή του κινητήρα

Για να δημιουργήσουμε ένα χαρακτηριστικό σε συντεταγμένες, περνάμε από την ολίσθηση στον αριθμό των περιστροφών με βάση την εξίσωση

Το Slip έχει οριστεί από 0 έως 1

S = 0 n = 1500 . (1 - 0) = 1500 σ.α.λ.

Κάτω από το μηχανικό χαρακτηριστικό, είναι σύνηθες να κατανοούμε την εξάρτηση της ταχύτητας του δρομέα ως συνάρτηση της ηλεκτρομαγνητικής ροπής n = f(M). Αυτό το χαρακτηριστικό (Εικ. 2.15) μπορεί να ληφθεί χρησιμοποιώντας την εξάρτηση M = f (S) και υπολογίζοντας εκ νέου την ταχύτητα του ρότορα σε διαφορετικές έννοιεςγλιστράω.

Εφόσον S = (n0 - n) / n0, επομένως n = n0(1 - S). Θυμηθείτε ότι n0 = (60 f) / p είναι η συχνότητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου.

Το τμήμα 1-3 αντιστοιχεί σε σταθερή λειτουργία, το τμήμα 3-4 - σε ασταθή λειτουργία. Το σημείο 1 αντιστοιχεί στην ιδανική ταχύτητα ρελαντί του κινητήρα όταν n = n0. Το σημείο 2 αντιστοιχεί στον ονομαστικό τρόπο λειτουργίας του κινητήρα, οι συντεταγμένες του είναι Μн και нн. Το σημείο 3 αντιστοιχεί στην κρίσιμη ροπή Мcr και στην κρίσιμη ταχύτητα ncr. Το σημείο 4 αντιστοιχεί στη ροπή εκκίνησης του κινητήρα Mstart. Το μηχανικό χαρακτηριστικό μπορεί να υπολογιστεί και να κατασκευαστεί σύμφωνα με τα δεδομένα του διαβατηρίου. Σημείο 1:

n0 = (60 f) / p,

όπου: p είναι ο αριθμός των ζευγών πόλων της μηχανής.
f είναι η συχνότητα δικτύου.

Σημείο 2 με συντεταγμένες nn και Mn. Η ονομαστική ταχύτητα nн καθορίζεται στο διαβατήριο. Η ονομαστική ροπή υπολογίζεται από τον τύπο:

εδώ: Рн - ονομαστική ισχύς (ισχύς στον άξονα).

Σημείο 3 με συντεταγμένες Мcr ncr. Η κρίσιμη ροπή υπολογίζεται με τον τύπο Мcr = Мн λ. Η χωρητικότητα υπερφόρτωσης λ καθορίζεται στο διαβατήριο κινητήρα ncr = n0 (1 - Skr), , Sн = (n0 - nн) / n0 – ονομαστική ολίσθηση.

Το σημείο 4 έχει συντεταγμένες n=0 και M=Mstart. Η ροπή εκκίνησης υπολογίζεται από τον τύπο

Mnstart \u003d Mn λstart,

όπου: λstart - η πολλαπλότητα της ροπής εκκίνησης καθορίζεται στο διαβατήριο.

Οι ασύγχρονοι κινητήρες έχουν ένα άκαμπτο μηχανικό χαρακτηριστικό, επειδή η ταχύτητα του ρότορα (τμήμα 1–3) δεν εξαρτάται πολύ από το φορτίο στον άξονα. Αυτό είναι ένα από τα πλεονεκτήματα αυτών των κινητήρων.

Ο ασύγχρονος κινητήρας κλωβού σκίουρου (Εικόνα 5.1) και ο IM με ρότορα φάσης (Εικόνα 5.2) χρησιμοποιούνται ευρέως στην ηλεκτρική κίνηση λόγω του μεγάλου χρόνου λειτουργίας, της υψηλής απόδοσης και των καλών ιδιοτήτων ελέγχου.

Το σχήμα 5.3 δείχνει το ισοδύναμο κύκλωμα μιας φάσης του ηλεκτροκινητήρα, λαμβάνοντας υπόψη τις παραμέτρους του κυκλώματος μαγνήτισης με ενεργό r Μκαι επαγωγική Χ Μ αντιστάσεις.

Στο κύκλωμα αντικατάστασης:

r 1 - ενεργή αντίσταση της φάσης της περιέλιξης του στάτορα.

r 2 ′ - την ενεργή αντίσταση της φάσης της περιέλιξης του ρότορα που φέρεται στον στάτορα.

Χ 1 - επαγωγική αντίσταση της φάσης της περιέλιξης του στάτορα.

Χ 2 ′ - μειωμένη στην επαγωγική αντίσταση του στάτη της φάσης της περιέλιξης του ρότορα.

Χ Μ- επαγωγική αντίσταση του κυκλώματος μαγνήτισης.

Σύμφωνα με το ισοδύναμο κύκλωμα, το ρεύμα του ρότορα Εγώ 2 'έχει το νόημα

Από την (5.1) προκύπτει ότι το ρεύμα του ρότορα Εγώ 2 ’ εξαρτάται από την ολίσθηση μικρό, δηλ. στην ταχύτητα του ρότορα της μηχανής, αφού

Σημειώστε ότι κατά την εκκίνηση το ολίσθημα s = 1(τρέχουσα τιμή ταχύτητας w = 0)και σε συχνότητα περιστροφής w=w 0 ιδανική ολίσθηση ρελαντί ισούται με s = 0. Από τη σχέση προκύπτει επίσης ότι κατά την εκκίνηση το ρεύμα του ρότορα φτάνει τη μέγιστη τιμή του Εγώ 2κ ’ @ (8¸10)Ι ονομκαι θα πρέπει να περιοριστεί.

Συχνότητα ρεύματος ρότορα φά Π σε τιμή συχνότητας φά ντο τάση δικτύου φά Π = στ ντο × s,επομένως κατά την εκκίνηση s=1και μια ασύγχρονη μηχανή μπορεί να αναπαρασταθεί από έναν μετασχηματιστή τάσης, αφού φά Π =στ ντο =50 Hz. Καθώς ο κινητήρας επιταχύνει και λειτουργεί με ονομαστική ολίσθηση μικρό n, η οποία δεν υπερβαίνει μικρό n 0,1 ; πέφτει επίσης η συχνότητα του ρεύματος του ρότορα φά Π = 1..5Hz.

Εξουσία R 1 , που καταναλώνεται από το AD από το δίκτυο, δαπανάται για την κάλυψη των απωλειών στο κύκλωμα μαγνήτισης ∆Ρ Μκαι στην περιέλιξη του στάτορα ∆Ρ 1 , το υπόλοιπο μετατρέπεται σε ηλεκτρομαγνητική ισχύ R μι , που ισούται με

Με τη σειρά τους, , και, λύνοντας μαζί και βρείτε την τιμή της ηλεκτρομαγνητικής ροπής

.

Η εξάρτηση (5.4) είναι μια περιγραφή του μηχανικού χαρακτηριστικού του ΔΥ και αντιπροσωπεύει μια σύνθετη εξάρτηση της ροπής του ΔΥ από την ολίσθηση. Το εξετάζουμε για ένα άκρο παίρνοντας την παράγωγο και εξισώνοντάς την με το μηδέν:

Η εξάρτηση έχει ένα μέγιστο σε μια κρίσιμη τιμή ολίσθησης ίση με

και κρίσιμη (μέγιστη) στιγμή

Σημειώστε ότι το σύμβολο (+) αναφέρεται στη λειτουργία κινητήρα και το σύμβολο (-) στη λειτουργία γεννήτριας του μηχανήματος.

Για πρακτικούς υπολογισμούς, είναι πιο βολικό να χρησιμοποιήσετε τον τύπο Kloss που λαμβάνεται από τις εκφράσεις

, όπου .

Σε μεγάλες ασύγχρονες μηχανές r 1 << r 2 ’ , Και ε ≈0. Το μηχανικό χαρακτηριστικό του IM έχει τη μορφή που φαίνεται στο Σχήμα 2.4. Χαρακτηριστικά σημεία του χαρακτηριστικού:

1- s=0; Μ=0, ενώ η ταχύτητα του κινητήρα είναι ίση με τη σύγχρονη.

2- s=s ονομ , Μ=Μ ονομ- ονομαστική

τρόπος λειτουργίας κινητήρα.

3- s = s προς την , Μ = Μ kr.D- μέγιστη ροπή στη λειτουργία κινητήρα.

4- s = 1, M = M Π- αρχική στιγμή εκκίνησης

5- s=-s προς την , Μ = Μ κρ.Γ- μέγιστη ροπή στη λειτουργία γεννήτριας.

Αναλύοντας επίδραση της τάσης τροφοδοσίας Uσχετικά με τα μηχανικά χαρακτηριστικά του ηλεκτροκινητήρα, έχουμε, με βάση τις σχέσεις (5.6) και (5.7), ότι η κρίσιμη ολίσθηση μικρό προς τηνπαραμένει σταθερή καθώς μειώνεται η τάση και η κρίσιμη στιγμή Μ kr.dμειώνεται αναλογικά με το τετράγωνο της τάσης τροφοδοσίας (Εικόνα 5.5).

Όταν η τάση του δικτύου πέσει στην τιμή 0,9×U ονομ, δηλ. έκπτωση 10 U ονομ, κρίσιμη στιγμή Μ kr.dμειώνεται κατά 19%. Με μείωση της τάσης τροφοδοσίας, για να αναπτυχθεί η προηγούμενη τιμή της ροπής, ο κινητήρας πρέπει να λειτουργεί με μεγάλα ρεύματα ρότορα.

Όταν σχεδιάζετε έναν ηλεκτροκινητήρα, βεβαιωθείτε ότι η τιμή εκκίνησης ( s = 1) και κρίσιμες στιγμές ( s = s προς την) στη χαμηλότερη δυνατή τάση πληρούν τις απαιτήσεις της μηχανής εργασίας.

Αναλύοντας επιρροή της ενεργητικής αντίστασης, που εισάγεται στο κύκλωμα του ρότορα, με βάση τις σχέσεις (5.5) - (5.6), οι οποίες με αύξηση του δρομέα

αντίσταση, η οποία γίνεται ίση με ( r 2 ’ + R εσωτ), η κρίσιμη ολίσθηση αυξάνεται μικρό προς την, αλλά η αξία της κρίσιμης στιγμής του κινητήρα Μ kr.dπαραμένει αναλλοίωτο.

Τα μηχανικά χαρακτηριστικά φαίνονται στο Σχήμα 12. Η μέθοδος χρησιμοποιείται για την εκκίνηση του μηχανήματος όταν μια σημαντική τιμή περιλαμβάνεται στο κύκλωμα του ρότορα για το χρόνο εκκίνησης. R εσωτ . Το διάγραμμα εκκίνησης είναι παρόμοιο με αυτό ενός ανεξάρτητα διεγερμένου κινητήρα συνεχούς ρεύματος. Υπολογισμός τεχνητών μηχανικών χαρακτηριστικών κατά την εισαγωγή αντίστασης R εσωτη αναλογία χρησιμοποιείται στην περιστροφική αλυσίδα

όπου μικρό ΚαιΚαι μικρό μι- ολίσθηση, αντίστοιχα, σε τεχνητά και φυσικά χαρακτηριστικά.

Γνωρίζοντας το μέγεθος R εσωτ, που εισάγεται στο κύκλωμα του ρότορα, για τις ίδιες τιμές της στιγμής, σύμφωνα με τη σχέση (5.8), υπολογίζονται οι ολισθήσεις μικρό Και σε τεχνητά χαρακτηριστικά.

Η εισαγωγή ενεργών - επαγωγικών αντιστάσεων στο κύκλωμα του ρότορα της μηχανής (Εικόνα 14) χρησιμοποιείται για τη διατήρηση μεγαλύτερης σταθερότητας της ροπής εκκίνησης της μηχανής σε σύγκριση με το φυσικό χαρακτηριστικό της μηχανής - το μηχανικό χαρακτηριστικό της μηχανής στην ολίσθηση περιοχή 1 προς τηνφαίνεται να είναι πιο ομαλή καμπύλη.

Κρίσιμη στιγμή της μηχανής Μ kr.dκαι κρίσιμο ολίσθημα μικρό προς την οι μηχανές αλλάζουν ανάλογα με τις αναλογίες. Η εισαγωγή ενεργών και επαγωγικών αντιστάσεων στο κύκλωμα στάτορα της μηχανής (σχήμα) χρησιμοποιείται για τη μείωση του ρεύματος εισόδου της μηχανής, καθώς η τάση απευθείας στους ακροδέκτες του στάτη γίνεται συνάρτηση του ρεύματος και καθώς το ρεύμα εκκίνησης μειώνεται (επιτάχυνση ), η καθορισμένη τάση αυξάνεται και επανέρχεται σε τιμή κοντά στο U ονομ . Η έξοδος ενεργών και επαγωγικών αντιστάσεων από το κύκλωμα στάτορα της μηχανής πραγματοποιείται από ρελέ - επαφέα ή κύκλωμα χωρίς επαφή.