1

Az automatizált elektromos hajtás modelljeinek építésénél figyelembe kell venni a motorban a működése során fellépő elektromechanikus folyamatok összetettségét. A matematikai számítás során kapott eredményeket empirikusan kell ellenőrizni. Így egy teljes körű kísérlet során szükség van a villanymotorok jellemzőinek meghatározására. Az ilyen kísérlet során nyert információk lehetővé teszik a megszerkesztett matematikai modell tesztelését. A cikk egy mókuskalitkás forgórészes aszinkron motor mechanikai jellemzőinek megalkotásának módszerét vizsgálja, a számított mechanikai jellemzők kísérleti ellenőrzését egy aszinkron motorból álló rendszer példáján végezzük el, amelynek tengelyéhez egy A független gerjesztésű egyenáramú motort terhelésként csatlakoztatjuk, megbecsüljük a számítási hibát, következtetést vonunk le a kapott eredmények további kutatásokhoz való felhasználásának lehetőségéről. A kísérlet során az NTC-13.00.000 laboratóriumi állványt használjuk.

aszinkron motor

DC motor

mechanikai jellemzők

egyenértékű áramkör

a mágneses rendszer telítettsége.

1. Voronin S. G. Repülőgép elektromos hajtása: Képzési és módszertani komplexum. - Offline verzió 1.0. - Cseljabinszk, 1995-2011.- ill. 493, lista lit. - 26 cím

2. Moskalenko VV Elektromos hajtás: tankönyv diákoknak. magasabb tankönyv létesítmények. - M.: "Akadémia" Kiadói Központ, 2007. - 368 p.

3. Moshinsky Yu. A., Bespalov V. Ya., Kiryakin A. A. Egy aszinkron gép ekvivalens áramkörének paramétereinek meghatározása a katalógus adatai szerint // Villamos energia. - 4/98. - 1998. - S. 38-42.

4. Műszaki katalógus, második kiadás, javítva és kiegészítve / Vladimir Electric Motor Plant. - 74 p.

5. Austin Hughes elektromos motorok és hajtások alapjai, típusai és alkalmazásai. - Harmadik kiadás / School of Electronic and Electrical Engineering, University of Leeds. - 2006. - 431 rubel.

Bevezetés

Aszinkron motor (IM) - egy elektromos motor, amely nagyon széles körű alkalmazást talált a különböző iparágakban és Mezőgazdaság. A mókuskalitkás rotorral rendelkező HELL jellemzői széles körben használják: könnyű gyártás, ami alacsony kezdeti költséget és nagy megbízhatóságot jelent; a nagy hatékonyság és az alacsony karbantartási költségek alacsony általános működési költségeket eredményeznek; közvetlenül a váltakozó áramú hálózatról történő munkavégzés lehetősége.

Az aszinkron villanymotor működési módjai

A mókuskalitkás motorok aszinkron gépek, amelyek fordulatszáma a tápfeszültség frekvenciájától, a póluspárok számától és a tengely terhelésétől függ. Általános szabály, hogy az állandó tápfeszültség és frekvencia fenntartása mellett, ha figyelmen kívül hagyjuk a hőmérséklet-változást, a tengely nyomatéka a szliptől függ.

A vérnyomás forgatónyomatéka a Kloss-képlettel határozható meg:

ahol , - kritikus pillanat, - kritikus csúszás.

Az aszinkron motornak a motoros üzemmódon kívül további három fékezési módja van: a) generátoros fékezés a hálózatba történő energiakimenettel; b) fékezés ellenzárással; c) dinamikus fékezés.

Pozitív szlip esetén a mókusketreces gép motorként, negatív szlip esetén generátorként működik. Ebből az következik, hogy a mókuskalitkás motor armatúraárama csak a szliptől fog függni. Amikor a gép eléri a szinkron sebességet, az áram minimális lesz.

Az IM generátoros fékezése energiaátvitellel a hálózatba a szinkron sebességet meghaladó forgórész fordulatszámon történik. Ebben az üzemmódban a villanymotor aktív energiát ad a hálózatnak, a meddő energia pedig a hálózatról érkezik az elektromotorhoz, ami szükséges az elektromágneses tér létrehozásához.

A generátor üzemmód mechanikai karakterisztikája a motor üzemmód karakterisztikája folytatása a koordinátatengelyek második negyedében.

A fordított áramú fékezés az állórész mágneses mezőjének forgásirányának felel meg, ellentétes a forgórész forgásával. Ebben az üzemmódban a szlip egynél nagyobb, és a forgórész forgási sebessége az állórészmező forgási frekvenciájához viszonyítva negatív. A forgórészben és így az állórészben az áram nagy értéket ér el. Ennek az áramnak a korlátozása érdekében további ellenállást vezetnek be a rotor áramkörébe.

A fordított fékezési mód az állórész mágneses mezejének forgásirányának változása esetén lép fel, miközben a villanymotor forgórésze és a hozzá kapcsolódó mechanizmusok tehetetlenségi nyomatékkal tovább forognak. Ez az üzemmód akkor is lehetséges, ha az állórész mező nem változtatja meg a forgásirányt, és a forgórész megváltoztatja a forgásirányt külső nyomaték hatására.

Ebben a cikkben megvizsgáljuk az aszinkron motor mechanikai jellemzőinek felépítését motoros üzemmódban.

Mechanikai jellemző felépítése modell segítségével

Útlevéladatok AD DMT f 011-6u1: Uf =220 - névleges fázisfeszültség, V; p=3 - tekercspóluspárok száma; n=880 - névleges fordulatszám, ford./perc; Pн=1400 - névleges teljesítmény, W; In=5,3 - névleges forgórészáram, A; η = 0,615 - hatásfok névleges, %; cosφ = 0,65 - cos(φ) névleges; J=0,021 - a forgórész tehetetlenségi nyomatéka, kg m 2; Ki \u003d 5,25 - az indítóáram többszöröse; Kp \u003d 2,36 - az indítónyomaték többszöröse; Km = 2,68 - a kritikus pillanat többszöröse.

Az aszinkron motorok működési feltételeinek tanulmányozására üzemi és mechanikai jellemzőket használnak, amelyeket kísérleti úton határoznak meg, vagy az egyenértékű áramkör (SZ) alapján számítanak ki. Az SZ (1. ábra) használatához ismernie kell a paramétereit:

• R 1 , R 2 ", R M - az állórész, a forgórész és a mágnesezési ág fázisainak aktív ellenállása;
• X 1 , X 2", X M - a forgórész és a mágnesezési ág állórészfázisainak szivárgási induktív ellenállásai.

Ezek a paraméterek szükségesek az indítóáramok meghatározásához a mágneses indítók és mágneskapcsolók kiválasztásakor, a túlterhelés elleni védelem végrehajtása során, az elektromos hajtás vezérlőrendszerének szabályozásához, beállításához, a tranziensek szimulálásához. Ezenkívül szükségesek az IM indítási módjának kiszámításához, az aszinkron generátor jellemzőinek meghatározásához, valamint az aszinkron gépek tervezésekor a kezdeti és a tervezési paraméterek összehasonlítása érdekében.

Rizs. 1. Egy aszinkron motor ekvivalens áramköre

Az állórész és a forgórész fázisainak aktív és meddő ellenállásának meghatározásához az egyenértékű áramkör paramétereinek számítási módszerét fogjuk alkalmazni. A számításokhoz szükséges részterhelési hatásfok és teljesítménytényező értékeit a műszaki katalógus tartalmazza: pf = 0,5 - részterhelési tényező, %; Ppf = Pn pf - teljesítmény részterhelésnél, W; η _pf = 0,56 - hatásfok részterhelésnél, %; cosφ_pf = 0,4 - cos(φ) részterhelésnél.

Ellenállás értékek az egyenértékű áramkörben: X 1 = 4,58 - állórész reaktanciája, Ohm; X 2 "= 6,33 - rotor reaktanciája, Ohm; R 1 \u003d 3,32 - állórész aktív ellenállása, Ohm; R 2" \u003d 6,77 - rotor aktív ellenállása, Ohm.

Építsünk mechanikai jellemzők aszinkron motor a Kloss-képlet (1) szerint.

A csúszást a következő űrlap kifejezése alapján határozzuk meg:

ahol az IM forgórész forgási sebessége, rad/s,

szinkron forgási sebesség:

Kritikus forgórész fordulatszám:

. (4)

Kritikus csúszás:

A kritikus pillanatpontot a kifejezés határozza meg

Az indítónyomatékot a Kloss-képlet határozza meg s=1 esetén:

. (7)

Az elvégzett számítások alapján megszerkesztjük az IM mechanikai jellemzőit (4. ábra). A gyakorlati teszteléshez kísérletet végzünk.

Kísérleti mechanikai karakterisztika felépítése

A kísérlet során az NTC-13.00.000 "Electroprivod" laboratóriumi állványt használjuk. Létezik egy aszinkronmotorból álló rendszer, melynek tengelyére terhelésként független gerjesztésű egyenáramú motor (DC motor) van csatlakoztatva. Egy aszinkron motor mechanikai karakterisztikáját kell felépíteni az aszinkron és szinkron gépek útlevéladataiból és az érzékelők leolvasásából. Lehetőségünk van a DCT gerjesztő tekercs feszültségének változtatására, szinkron és aszinkron motor armatúrájánál mért áramok, tengelyfordulatszám mérésére. Csatlakoztassuk az AD-t az áramforráshoz, és a DCT gerjesztő tekercs áramának változtatásával terheljük. A kísérlet elvégzése után az érzékelők leolvasásaiból összeállítunk egy értéktáblázatot:

Asztal 1 Az érzékelő leolvasása aszinkron motor terhelése alatt

ahol Iv az egyenáramú motor gerjesztő tekercsének árama, I i az egyenáramú motor armatúra árama, Ω az aszinkronmotor forgórész-fordulatszáma, I 2 az aszinkronmotor forgórészárama.

A 2P H90L UHL4 típusú szinkrongép útlevéladatai: Pn=0,55 - névleges teljesítmény, kW; Unom=220 - névleges feszültség, V; Uin.nom=220 - névleges gerjesztési feszültség, V; Iya.nom=3,32 - névleges armatúraáram, A; Iv.nom=400 - névleges gerjesztési áram, mA; Rya=16,4 - armatúra ellenállás, Ohm; nн=1500 - névleges fordulatszám, ford./perc; Jdv=0,005 - tehetetlenségi nyomaték, kg m 2; 2p p =4 - a póluspárok száma; 2a=2 - az armatúra tekercselés párhuzamos ágainak száma; N=120 - az armatúra tekercs aktív vezetőinek száma.

Az áram az egyik kefén keresztül belép a DCT forgórészbe, átfolyik a rotor tekercsének összes fordulaton, és egy másik kefén keresztül távozik. Az állórész tekercsének érintkezési pontja a forgórész tekercselésével a kommutátorlapon vagy szegmenseken keresztül történik, amelyeket a kefe ekkor megnyom (a kefe általában egy szegmensnél szélesebb). Mivel a forgórész tekercsének minden egyes menete össze van kötve a kollektor egy-egy szegmensével, az áram tulajdonképpen az összes meneten és az összes kollektorlemezen áthalad a forgórészen.

Rizs. 2. Kétpólusú egyenáramú motor forgórészében folyó áramok

A 2. ábra azt mutatja, hogy az összes N póluson fekvő vezeték rendelkezik pozitív töltés, míg az S pólus alatti összes vezető negatív töltést hordoz. Ezért az N pólus alatti összes vezető lefelé irányuló erőt kap (amely arányos a B radiális fluxussűrűséggel és a forgórész áramával), míg az S pólus alatti összes vezető egyenlő felfelé irányuló erőt kap. Ennek eredményeként a forgórészen forgatónyomaték jön létre, amelynek nagysága arányos a mágneses fluxussűrűség és az áram szorzatával. A gyakorlatban a mágneses fluxussűrűség nem lesz tökéletesen egyenletes a pólus alatt, így egyes rotorvezetőkre ható erő nagyobb lesz, mint másokon. A tengelyen kialakuló teljes nyomaték egyenlő lesz:

M = K T FI, (8)

ahol Ф a teljes mágneses fluxus, a K T együttható egy adott motorra állandó.

A (8) képlet szerint a nyomaték szabályozása (korlátozása) az I áram vagy az F mágneses fluxus változtatásával érhető el. A gyakorlatban a nyomaték szabályozása leggyakrabban az áram szabályozásával történik. A motor áramát a vezérlőrendszere (vagy kezelője) szabályozza a motorra táplált feszültség változtatásával teljesítmény-átalakítók segítségével vagy további ellenállások beépítésével az áramköreibe.

Számítsa ki a motor tervezési állandóját, amelyet a (8) egyenlet tartalmaz:

. (9)

Határozzuk meg a kapcsolatot a motor fluxusa és a terepi tekercsáram között. Amint az az elektromos gépek elméletéből ismeretes, a mágneses rendszer telítettségének hatása miatt ez az összefüggés nem lineáris, és a 3. ábrán látható formát mutatja. A vas jobb kihasználása érdekében a gépet úgy tervezték, hogy hogy névleges üzemmódban a működési pont a mágnesezési görbe inflexiós pontján van. Vegyük a gerjesztőárammal arányos mágneses fluxus nagyságát.

Фpr.=Iв, (10)

ahol Iv a gerjesztőáram.

Ф - az áramlás valós értéke; Ф pr. - a számításokhoz elfogadott áramlás értéke

Rizs. 3. Az elfogadott és a valós mágneses fluxus értékeinek aránya

Mivel a kísérletben az IM-nek és a DPT-nek egy közös tengelye van, kiszámíthatjuk a DPT által létrehozott nyomatékot, és a kapott értékek és a sebességérzékelő leolvasásai alapján elkészíthetjük az IM kísérleti mechanikai karakterisztikáját (4. ábra). ).

4. ábra. Aszinkronmotor mechanikai jellemzői: számított és kísérleti

A kapott kísérleti jellemzők a régióban alacsony értékek a nyomaték az elméletileg számított karakterisztika alatt, a felett pedig a magas értékek tartományában található. Az ilyen eltérés a számításokhoz elfogadott és a mágneses fluxus valós értékei közötti különbséggel jár (3. ábra). Mindkét grafikon metszi egymást Фpr.=Iв. nom.

Nemlineáris függés megállapításával korrekciót vezetünk be a számításokba (5. ábra):

Ф=а·Iв, (11)

ahol a a nemlinearitási együttható.

Rizs. 5. A mágneses fluxus és a gerjesztőáram aránya

Az eredményül kapott kísérleti jellemző az ábrán látható formát ölti. 6.

6. ábra. Aszinkronmotor mechanikai jellemzői: számított és kísérleti

Számítsuk ki a kapott kísérleti adatok hibáját arra az esetre, amikor a mágneses fluxus lineárisan függ a gerjesztőáramtól (10), illetve arra az esetre, amikor ez a függés nemlineáris (11). Az első esetben a teljes hiba 3,81%, a másodikban 1,62%.

Következtetés

A kísérleti adatok alapján felépített mechanikai jellemző az elfogadott Фpr.=Iв feltevés miatt eltér az (1) Kloss-formulával épített jellemzőtől, az eltérés 3,81%, Iв=Iв.nom.=0,4 (А) ezek az előírások mérkőzés. Amikor Iv eléri a névleges értéket, a DCT mágneses rendszer telítődése következik be, ennek következtében a gerjesztőáram további növekedése egyre kevésbé befolyásolja a mágneses fluxus értékét. Ezért a pontosabb nyomatékértékek elérése érdekében telítési tényezőt kell bevezetni, amely lehetővé teszi a számítás pontosságának 2,3-szoros növelését. A modellezéssel megszerkesztett mechanikai jellemzők megfelelően tükrözik egy valós motor működését, további kutatások alapjául vehetők.

Recenzensek:

• Pyukke Georgij Alekszandrovics, a műszaki tudományok doktora, a KamcsatSTU Vezérlőrendszerek Tanszékének professzora, Petropavlovsk-Kamchatsky.
• Potapov Vadim Vadimovich, a műszaki tudományok doktora, a Távol-Kelet Szövetségi Egyetem, Petropavlovsk-Kamchatsky filiálének professzora.

Bibliográfiai link

Likhodedov A.D. AZ ASZINKRON MOTOR MECHANIKAI JELLEMZŐINEK FELÉPÍTÉSE ÉS JÓVÁHAGYÁSA Kortárs kérdések tudomány és oktatás. - 2012. - 5. sz.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=6988 (hozzáférés dátuma: 2020.02.01.). Felhívjuk figyelmüket a Természettudományi Akadémia kiadója által kiadott folyóiratokra.

Kezdeti adatok

A munkagép jellemzői: (fordulatszám nnm = 35 rpm; áttétel ipm = 14; számított nyomaték Mcm = 19540 N m; hatásfok zm = 80%; tehetetlenségi nyomaték Jm = 2200 kg m2; mechanikai jellemző Mcm ( n) \ u003d 11200 + 16,8n tápfeszültség Ul \u003d 660 V.

Háromfázisú, mókuskalitkás forgórészes aszinkron villanymotor teljesítményének kiszámítása és kiválasztása.

A munkagép ellenállási nyomatéka a motor tengelyére redukálva:

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

A motor becsült fordulatszáma:

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

A motor becsült teljesítménye:

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

A számított teljesítményértékek szerint Pp, sebesség nrés adott hálózati feszültség Ul a katalógusból egy háromfázisú aszinkron villanymotort választunk 4A355M12U3 mókuskeretes rotorral. A kiválasztott motor műszaki adatait az 1. táblázatba írjuk:

Asztal 1

A mechanikai jellemző kiszámításához és felépítéséhez szükséges villanymotor paramétereinek meghatározása:

• - a motor póluspárjainak száma p;
• - a mágneses tér forgási frekvenciája n0;
• - motor névleges szlip sn;
• - kritikus motorcsúszás skr;
• - névleges motornyomaték Mn;
• - a motor kritikus pillanata (maximum). Mcr(max);
• - indítómotor nyomatéka MP.

Az elektromos motor póluspárjainak számának meghatározásához azt a kifejezést használjuk, amely leírja a mágneses mező forgási frekvenciája közötti kapcsolatot n0, rpm(szinkron sebesség) hálózati frekvenciával f, Hzés a póluspárok száma p:

n0=60f/p, ford./perc,

ahol p=60f/n0. Mivel a szinkron sebesség n0 számunkra ismeretlen, kis hibával meg lehet határozni a póluspárok számát p, csere n0 névleges motorfordulatszám útlevélértéke nн(mert az érték nн különbözik n0 2%-5%-kal, ezért:

p?60f /nн=6050/490=6,122

A póluspárok száma nem lehet tört, ezért a kapott értéket kerekítjük p egészen egy egész számig. Kapunk p=6.

Mágneses tér sebessége (szinkron motor fordulatszáma):

n0=60f /p=60 50/6=500 ford./perc

Névleges motorcsúszás:

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

Kritikus motorcsúszás

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

A motor névleges nyomatékát a névleges (útlevél) teljesítményértékek határozzák meg Pн = 90 kW,és a sebesség nн=490 ford./perc

Mn=9550 Pn/nn =9550 90/490=1754,082 Nm

Az indítónyomatékot a névleges nyomaték határozza meg Mnés a katalógusból vett indítónyomaték-együttható értéke kp \u003d Mp / Mn \u003d 1

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

A motor kritikus (maximális) nyomatékát a névleges nyomaték határozza meg Mnés a katalógusból vett motor túlterhelési együttható értéke

l \u003d Mmax / Mn \u003d 1,8

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

A 4A355M12U3 háromfázisú aszinkron villanymotorhoz (az (1) bekezdésben kiválasztott) készítsen egy mechanikai jellemzőt a 2. feladatban található értékek felhasználásával.

A mechanikai jellemző munkaszakaszának megalkotásához a motor által kifejlesztett nyomatékok értékeit csúszási értékeken s< sкр, kifejezés alapján számítani M=2Mmax /(s /skr+ skr /s).

Egymást követő értékek felvétele s=0; sн= 0,02; skr\u003d 0,066, meghatározzuk a pillanatok értékeit M, ezeknek a csúszásoknak megfelelően (minden pillanathoz hozzárendeljük a csúszási érték indexét):

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

A korrekciós tényező megtalálása b a momentumok értékeinek kiszámításához a karakterisztika nagy csúszási értékekkel rendelkező szakaszában ( s > scr):

b \u003d Mp - 2Mmax / ((1 / scr) + scr) \u003d 1754,082-2 3157,348/((1/0,066)+0,066)=1339,12 Nm.

3.3 A motor gyorsulási szakaszára (amikor s > scr) a motor által kifejlesztett nyomatékok értékeit a М=(2Mmax /(s /scr+ scr /s))+b s kifejezés határozza meg. Adott csúszási értékek s=0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1.0, kiszámítjuk a pillanatok értékeit:

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

A számítások eredményeit a 3. táblázat tartalmazza.

A kifejezés használatával n=n0(1-s), minden csúszási értékre s kiszámítja a motor fordulatszámát n:

n0=500 (1-0) = 500 ford./perc;

nн=500 (1-0,02) = 490 ford./perc;

ncr=500 (1-0,066) = 467 ford./perc;

n01=500 (1 - 0,1)= 450 fordulat;

n02=500 (1-0,2)= 400 fordulat;

n03=500 (1 - 0,3)= 350 fordulat;

n04=500 (1 - 0,4)= 300 fordulat;

n05=500 (1 - 0,5)= 250 ford./perc;

n06=500 (1 - 0,6)= 200 ford./perc;

n07=500 (1 - 0,7)= 150 ford./perc;

n08=500 (1 - 0,8)= 100 ford./perc;

n09=500 (1-0,9) = 50 ford./perc;

n1 = 500 (1-1) = 0 ford./perc.

A számítások eredményeit a 3. táblázat tartalmazza.

A számítások eredményei alapján elkészítjük a mechanikai jellemzők grafikonját egy skálán n(M):

4. Indokolja a korábban kiválasztott 4A355M12U3 névleges feszültségű motor fázistekercseinek csatlakoztatásának módját Un=380/660 NÁL NÉL feszültséggel az elektromos hálózathoz Ul=660y V. Határozza meg a motor indító-, fázis- és lineáris névleges áramát a kiválasztott tekercselési módszerrel. Számítsa ki a névleges szlipnek megfelelő indító-, fázis- és lineáris áramot, indítási és kritikus momentumot, motorteljesítményt, a fázistekercsek csatlakoztatásának hibás megválasztásával!

A háromfázisú motor tekercselése a fázistekercs névleges feszültségétől függően csillaggal vagy delta alakban is csatlakoztatható a táphálózathoz ENSZés a hálózati feszültség Ul. A motorútlevélben általában 2 feszültség szerepel, amelyre a motor csatlakoztatható. A bekötésnél figyelembe kell venni, hogy a fázistekercsek a két feszültség közül a kisebbre (esetünkben 380 V) vannak kialakítva. A motorunkat csillagkapcsolattal kell a hálózatra kötni, mert Uph = Ul /(Uf = 660V / = 380V). aszinkron motor forgórész tengelye

A motor lineáris névleges áramát a háromfázisú áramkör teljesítményének kifejezéséből határozzuk meg:

P1n= Ul Il cosn, hol Ul=660 V- az elektromos hálózat lineáris (névleges) feszültsége; P1n, W,- a motor névleges aktív elektromos teljesítménye, amely

a motor tengelyén lévő névleges teljesítmény alapján határozható meg Pn figyelembe véve a motor veszteségeit:

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

Jelenlegi lineáris névleges motor:

Il(n)=P1n /( Ul cosn) = 98,361 10 3 / 660 0,77 = 111,745 DE.

Az áramok névleges fázisa, ha csillaggal van csatlakoztatva, egyenlő a lineáris értékkel:

Ha \u003d Il \u003d 111,745 A.

A motor indítóáramát a névleges lineáris áram határozza meg In \u003d 66.254 Aés a kezdőáram aránya kI \u003d Ip / In \u003d 5.5:

Ip \u003d kI-ben =111,745 5,5 = 614,598 DE.

Meghatározzuk a motor fő jellemzőit a motor csatlakoztatási módjának hibás megválasztása esetén, azaz a fázistekercsek csatlakoztatásakor háromszög (?). A motor jellemzőit a motor csatlakoztatásának hibás módszerével jelöljük X! (Én!, U!, M! ,R!). Delta csatlakozásnál fázisfeszültségek Uph egyenlő lineáris Ul=660 V . Ezért a fázistekercseken lévő feszültség egyenlő lesz U!f \u003d Ul \u003d 660V, amely többszöröse a névleges feszültségnek, és a motor tekercsszigetelésének meghibásodásához vezethet.

A fázisáramok az Ohm törvényének megfelelően egyenesen arányosak az Uph fázisfeszültséggel és fordítottan arányosak a fázistekercsek impedanciájával zph: Ha = Uph/zph. Következésképpen a fázisáramok tényleges értékei, valamint a fázisfeszültségek többszörösen meghaladják a névleges értékeket, pl.

I!f = Ha = 111,745 = 193,548 A.

Lineáris áramok delta kapcsolásban In =· Ha. Ezért a vonaláramok tényleges értékei egyenlők lesznek:

I!n=·I!f =··Ha=3 111,745= 335,235 A, ami háromszor nagyobb, mint a vonaláramok névleges értéke.

Az indítóáramokat a lineáris áramok tényleges értékei határozzák meg Ban benés az indítóáramok együtthatója kI \u003d Ip / In \u003d 5.5

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

csillaggal összekapcsolt indítóáramok értékének szorzata.

A motor által kifejlesztett pillanatok (indítás MP, maximum Mmax) változása a fázistekercseken lévő feszültség négyzetével arányosan, azaz. M = km U2ph , ahol km- együttható, amely figyelembe veszi a motor fő paramétereit, összekapcsolva a motor által kifejlesztett nyomatékot a feszültséggel. Mivel a fázistekercseken a feszültség a motor hibás csatlakoztatási módszerével (háromszög) egy tényezővel nőtt, a motor nyomatékai ()-szeresére nőnek, azaz. 3 alkalommal.

Ha a motor fázistekercseit csillaggal csatlakoztatja:

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

A motor tekercseinek háromszögben történő csatlakoztatásakor:

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

Indítási nyomaték a motor háromszögben történő csatlakoztatásakor (nem megfelelő módon):

O.p=3Mn = 3 1754,082 =5262,246 Nm.

Kritikus pillanat a motor csillaggal történő csatlakoztatásakor:

M!cr=Mkr · 3\u003d 3 3157,348 \u003d 9472,044 N m.

A motor tengelyének teljesítménye kifejezve Pн= Ul In zn coscl. A kifejezésben szereplő mennyiségek közül a motor csatlakoztatásának hibás megválasztásával csak a lineáris áram változik Il(hálózati feszültség Ul = 660 V nem változik). A 4.5.2. pont számítási eredménye szerint. ha a motort hibásan egy csillag köti össze, a lineáris áramok 3-szorosára nőnek, ezért a motor teljesítménye névleges szlip mellett 3-szorosára nő, és ez lesz:

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

5. Határozza meg a kezdési időpontot tstartés rajzoljuk meg a 4A355M12U3 villanymotoros elektromos hajtás és a munkagép tehetetlenségi nyomatékos gyorsulási görbéjét Jm= 9,68 kg m2és mechanikai jellemzői

Ms= 11200+16,8n , N m

Az elektromos hajtás gyorsulási idejét a hajtás mozgási egyenlete határozza meg

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

végtelenül kicsi értékeket helyettesítve dnés dt végső értékekre ?nés ?t:

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

Az eredményül kapott kifejezés akkor érvényes, ha a pillanatok statikusak Més KISASSZONY, és a tehetetlenségi nyomaték nem függ a sebességtől, azaz. (M - Ms) = állandóés j = állandó. Ezért közelítő gráf-analitikai számítási módszert fogunk alkalmazni, amelyhez a motor együttes mechanikai jellemzőit n(M)és működő gép MS(n) gyorsulási periódusokra osztva, amelyek mindegyikét figyelembe vesszük (M - Ms) = állandó.

Itt van az egyenlet a munkagép statikus ellenállásának nyomatékára a motor tengelyével szemben:

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

Meghatározzuk a munkagép statikus ellenállási nyomatékának értékeit KISASSZONY különböző sebességekhez n a 3. táblázatban található. A 3. táblázat kiegészítése az értékek számításának eredményeivel Kisasszony, kapjuk a 4. táblázatot.

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

A 4. táblázatban megadott számítási eredmények alapján kötésmechanikai jellemzőket készítünk n(M)és n(Ms).

Meghatározzuk a rendszer tehetetlenségi nyomatékát a motor tengelyére csökkentve:

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

A motor ízületi mechanikai jellemzői n(M)és működő gép MS(n) 10 gyorsulási periódusra osztjuk úgy, hogy minden perióduson könnyebben és pontosabban meg lehessen határozni a periódus pillanatainak átlagértékeit Mk, a motor által kifejlesztett, és moszkvai idő- statikus ellenállás a motor tengelyén a munkagép oldaláról. Úgy gondoljuk, hogy minden periódusban a forgási sebesség növekményt kap ?nkállandó dinamikus pillanattal (M - Ms), egyenlő az időszak átlagával, és a kifejezés alapján t = (1/9,55) J n / (M - Ms) határozza meg a gyorsulási időt ?tk minden időszakra. A számítások eredményeit az 5. táblázat tartalmazza.

• ?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

Az elektromos hajtás gyorsulási idejét úgy határozzuk meg, hogy az egyes periódusokhoz tartozó gyorsulási időt összegezzük:

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

Felhasznált irodalom jegyzéke

1. Elektrotechnika, elektronika és villamos hajtás: módszer. utasítások a számítás elvégzéséhez.-grafikon. művek / P. T. Ponomarev; szerk. E. V. Lesnykh; Sib. állapot un-t kommunikációs módok. - Novoszibirszk: SGUPS, 2014. - p.

2. Általános elektrotechnika: tankönyv / szerk. V. S. PANTYUSHIN - M.: Feljebb. iskola, 1970. - 568 p.

3. Elektrotechnika és elektronika: tankönyv. nem elektrotechnikai szakember. egyetemek / V.G. Gerasimov, E.V. Kuznyecov, O.V. Nikolaev [és mások]; szerk. V.G. Geraszimov. - M.: Energoatomizdat. Elektromos és mágneses áramkörök. - 1996. - 288 p.

A motor mechanikai jellemzője a forgórész fordulatszámának a tengelyre ható nyomatéktól való függése n = f (M2). Mivel terhelés alatt kicsi az alapjárati nyomaték, akkor M2 ? M és a mechanikai karakterisztikát az n = f (M) függés reprezentálja. Ha figyelembe vesszük az s = (n1 - n) / n1 összefüggést, akkor a mechanikai karakterisztikát úgy kaphatjuk meg, hogy grafikus függést mutatunk be az n és M koordinátákban (1. ábra).

1. ábra.

Az aszinkron motor természetes mechanikai jellemzői megfelelnek a beépítési fő (útlevél) áramkörnek és a tápfeszültség névleges paramétereinek. Mesterséges jellemzők érhetők el, ha további elemeket tartalmaznak: ellenállások, reaktorok, kondenzátorok. Ha a motort nem névleges feszültséggel látják el, a jellemzők is eltérnek a természetes mechanikai jellemzőktől.

A mechanikai jellemzők nagyon kényelmes és hasznos eszköz az elektromos hajtás statikus és dinamikus üzemmódjainak elemzéséhez.

Adatok egy adott hajtás és motor mechanikai jellemzőinek kiszámításához:

A háromfázisú aszinkron motor mókuskalitkás forgórészével = 380 V = 50 Hz feszültségű hálózat táplálja.

4AM160S4 motorparaméterek:

Pн= 12,5 kW,

nn= 1460 ford./perc,

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

Határozza meg: névleges áram az állórész tekercselési fázisában, a póluspárok száma, névleges szlip, névleges tengelynyomaték, kritikus nyomaték, kritikus szlip, és építse fel a motor mechanikai jellemzőit. Döntés.

(3.1) A hálózatból vett névleges teljesítmény:

(3.2) A hálózatból vett névleges áram:

(3.3) Póluspárok száma

ahol n1 \u003d 1500 a névleges fordulatszámhoz legközelebb eső szinkron fordulatszám, nн \u003d 1460 ford./perc.

(3.4) Névleges csúszás:

(3.5) Névleges nyomaték a motor tengelyén:

(3.6) Kritikus momentum

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

(3.7) A kritikus csúszást az M = Mn, s = sn és Mk / Mn = km behelyettesítésével találjuk meg.

A motor mechanikai jellemzőinek n = (n1 - s) segítségével történő felépítéséhez meghatározzuk a jellemző pontokat: az üresjárati pont s = 0, n = 1500 ford./perc, M = 0, a névleges üzemmód pont sn = 0,03, nn = 1500 rpm min, Mn = 249,5 Nm és a kritikus üzemmód pont sk = 0,078, Mk = 374,25 Nm.

A start mód pontra sp = 1, n = 0 azt találjuk

A kapott adatok alapján megépül a motor mechanikai jellemzője. A mechanikai jellemzők pontosabb felépítéséhez szükség van a tervezési pontok számának növelésére, valamint az adott csúszásokra vonatkozó nyomatékok és forgási sebesség meghatározására.

A motor természetes mechanikai jellemzőinek kialakítása

A motor mechanikai jellemzőjét az n forgási sebességnek a tengelyre ható M nyomatéktól való függésének nevezzük.

Az elektromos motoroknak vannak természetes és mesterséges jellemzői.

Természetes mechanikai jellemzőt neveznek - a motor fordulatszámának a tengelyen lévő nyomatéktól való függését a motor névleges körülményei között a paramétereihez (névleges feszültség, frekvencia, ellenállás stb.) viszonyítva. Egy vagy több paraméter változása megfelelő változást okoz a motor mechanikai jellemzőiben. Az ilyen mechanikai jellemzőket mesterségesnek nevezzük.

Az indukciós motor mechanikai jellemzőinek egyenlet megalkotásához a (4.1) Klos-képletet használjuk:

ahol M k a motor kritikus nyomatéka (4.1.1):;

S k a motor kritikus szlipje (4.1.2.);

motor túlterhelési kapacitása (= 3);

S n - névleges motor szlip (4.1.3):

ahol n n - forgórész fordulatszáma;

n 1 - az állórész mező szinkron fordulatszáma (4.1.4);

ahol f a hálózati áram ipari frekvenciája, (f = 50 Hz) (4.1.5);

Р - póluspárok száma (4AM132S4 motorhoz Р=2)

Névleges motor szlip 4AM132S4

Kritikus motorcsúszás

A motor kritikus pillanata

A koordináták karakterisztikájának felépítéséhez az egyenlet alapján át kell lépni a csúszásról a fordulatok számára

A csúszás 0 és 1 között van beállítva

S = 0 n = 1500. (1-0) = 1500 ford./perc;

A mechanikai jelleggörbe alatt a forgórész fordulatszámának függését szokás az n = f(M) elektromágneses nyomaték függvényében értelmezni. Ezt a karakterisztikát (2.15. ábra) az M = f (S) függéssel és a forgórész fordulatszámának újraszámításával kaphatjuk meg különböző jelentések csúszás.

Mivel S = (n0 - n) / n0, ezért n = n0(1 - S). Emlékezzünk vissza, hogy n0 = (60 f) / p a mágneses tér forgási frekvenciája.

Az 1-3. szakasz a stabil működésnek, a 3-4. szakasz az instabil működésnek felel meg. Az 1. pont a motor ideális alapjárati fordulatszámának felel meg, amikor n = n0. A 2. pont a motor névleges üzemmódjának felel meg, koordinátái Мн és нн. A 3. pont a Мcr kritikus momentumnak és az ncr kritikus sebességnek felel meg. A 4. pont az Mstart motor indítónyomatékának felel meg. A mechanikai jellemzőket az útlevél adatai alapján lehet kiszámítani és megépíteni. 1. pont:

n0 = (60 f) / p,

ahol: p a gép póluspárjainak száma;
f a hálózati frekvencia.

2. pont nn és Mn koordinátákkal. Az nн névleges sebesség az útlevélben van megadva. A névleges nyomaték a következő képlettel számítható ki:

itt: Рн - névleges teljesítmény (teljesítmény a tengelyen).

3. pont Мcr ncr koordinátákkal. A kritikus pillanatot a következő képlettel számítjuk ki: Мcr = Мн λ. A λ túlterhelési kapacitás a motorútlevélben van megadva ncr = n0 (1 - Skr), , Sн = (n0 - nн) / n0 – névleges szlip.

A 4. pont koordinátái n=0 és M=Mstart. Az indítónyomatékot a képlet számítja ki

Mstart \u003d Mn λstart,

ahol: λstart - az indítónyomaték többszöröse az útlevélben van megadva.

Az aszinkron motorok merev mechanikai karakterisztikával rendelkeznek, mert a forgórész fordulatszáma (1–3. szakasz) nem nagyon függ a tengely terhelésétől. Ez az egyik előnye ezeknek a motoroknak.

Az aszinkron mókuskalitkás motort (5.1. ábra) és a fázisrotoros IM-et (5.2. ábra) széles körben alkalmazzák az elektromos hajtásban a nagy üzemidő, a nagy teljesítmény, a jó szabályozási tulajdonságok miatt.

Az 5.3 ábra a villanymotor egy fázisának egyenértékű áramkörét mutatja, figyelembe véve az aktív mágnesező áramkör paramétereit r més induktív x m ellenállások.

A cserekörben:

r 1 - az állórész tekercsének fázisának aktív ellenállása;

r 2 ′ - az állórészhez vezetett forgórész tekercselés fázisának aktív ellenállása;

x 1 - az állórész tekercsének fázisának induktív ellenállása;

x 2 ′ - a forgórész tekercsének fázisának állórész induktív ellenállására csökkentve;

x m- a mágnesező áramkör induktív ellenállása.

Az egyenértékű áramkörnek megfelelően a rotor árama én 2 ' van értelme

Az (5.1)-ből következik, hogy a rotor árama én 2 ’ csúszástól függ s, azaz a gép rotorfordulatszámán, hiszen

Vegye figyelembe, hogy indításkor a csúszás s = 1(aktuális sebességérték w = 0), és forgási frekvencián w=w 0 ideális alapjárati szlip egyenlő s = 0. Az összefüggésből az is következik, hogy indításkor a rotor árama eléri a maximális értékét én 2k ’ @ (8¸10)I només korlátozni kell.

A rotor áramfrekvenciája f p frekvenciaértéken f c hálózati feszültség f p = f c ×s, ezért induláskor s=1 az aszinkron gépet pedig feszültségváltóval ábrázolhatjuk, hiszen f p =f c =50 Hz. Ahogy a motor felgyorsul és névleges csúszással működik s n, amely nem haladja meg s n 0,1 ; a forgórész áramának frekvenciája is csökken f p = 1...5Hz.

Erő R 1 , amelyet az AD fogyaszt el a hálózatról, a mágnesezési áramkör veszteségeinek fedezésére költik ∆Р més az állórész tekercsében ∆Р 1 , a többi része elektromágneses energiává alakul R E , ami egyenlő azzal

Viszont, , és, együtt megoldva és megkeresve az elektromágneses momentum értékét

.

A függőség (5.4) a PM mechanikai jellemzőinek leírása, és az PM nyomatékának összetett függését jelenti a csúszástól. Megvizsgáljuk a végletet úgy, hogy a deriváltot vesszük és nullával egyenlővé tesszük:

A függőség maximuma kritikus csúszási értéknél egyenlő

és kritikus (maximális) pillanat

Vegye figyelembe, hogy a (+) jel a motoros üzemmódra, a (-) jel a gép generátor üzemmódjára utal.

A gyakorlati számításokhoz célszerűbb a kifejezésekből kapott Kloss-képletet használni

, ahol .

Nagy aszinkron gépekben r 1 << r 2 ’ , és ε ≈0. Az IM mechanikai jellemzői a 2.4. ábrán láthatóak. A jellemző jellemző pontjai:

1- s=0; M=0, míg a motor fordulatszáma megegyezik a szinkronnal;

2- s=s nom M=M nom- névleges

motor működési módja;

3- s = s nak nek , M = M kr.D- maximális nyomaték motor üzemmódban;

4- s = 1, M = M P- kezdeti indítási pillanat;

5- s=-s nak nek , M = M kr.G- maximális nyomaték generátor üzemmódban.

Elemzés tápfeszültség hatása U az elektromos motor mechanikai jellemzőiről az (5.6) és (5.7) összefüggések alapján azt kapjuk, hogy a kritikus csúszás s nak nekállandó marad, ahogy a feszültség csökken, és a kritikus pillanat M kr.d a tápfeszültség négyzetével arányosan csökken (5.5. ábra).

Amikor a hálózati feszültség az értékre csökken 0,9×U nom, azaz 10% kedvezmény U nom, kritikus pillanat M kr.d 19%-kal csökken. A tápfeszültség csökkenésével a nyomaték korábbi értékének kialakítása érdekében a motornak nagy forgórészáramokkal kell működnie.

Elektromos motor tervezésénél ügyeljen arra, hogy a kezdőérték ( s = 1) és kritikus pillanatok ( s = s nak nek) a lehető legalacsonyabb feszültségen teljesíti a munkagép követelményeit.

Elemzés az aktív ellenállás hatása, bevezetve a forgórész áramkörébe, az (5.5) - (5.6) összefüggések alapján, amely a rotor növekedésével

ellenállás, amely egyenlővé válik ( r 2 ’ + R ext), a kritikus csúszás nő S nak nek, hanem a motor kritikus pillanatának értéke M kr.d változatlanul marad.

A mechanikai jellemzők a 12. ábrán láthatók. A módszer akkor használható a gép indítására, ha az indítás idejére jelentős érték szerepel a forgórész áramkörében. R ext . Az indítási diagram hasonló a független gerjesztésű egyenáramú motoréhoz. Mesterséges mechanikai jellemzők kiszámítása ellenállás bevezetésekor R ext az arányt a forgóláncban használják

ahol s ésés s e- csúsztatás, ill. mesterséges, illetve természetes tulajdonságokon.

A nagyságrend ismeretében R ext, bevezetve a forgórész áramkörébe, ugyanazon nyomatékértékeknél az (5.8) összefüggés szerint a szlipek kiszámítása s és mesterséges jellemzőkről.

Az aktív - induktív ellenállások bevezetése a gép forgórész áramkörébe (14. ábra) a gép indítónyomatékának nagyobb állandóságának fenntartását szolgálja, mint a gép természetes jellemzői - a gép mechanikai jellemzői a csúszásban. terület 1 nak nek simább görbének tűnik.

A gép kritikus pillanata M kr.dés kritikus csúszás s nak nek a gépek az arányok szerint változnak. Az aktív és induktív ellenállások bevezetése a gép állórész áramkörébe (ábra) a gép bekapcsolási áramának csökkentésére szolgál, mivel közvetlenül az állórész kapcsain a feszültség az áram függvényévé válik, az indítóáram csökkenésével (gyorsulás) ), a megadott feszültség növekszik és visszaáll egy közeli értékre U nom . Az aktív és induktív ellenállások kimenetét a gép állórész áramköréből egy relé - kontaktor vagy érintésmentes áramkör végzi.