close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Sokolov Elektr mash

код для вставкиСкачать
Санкт-Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет
Факультет инженерной экологии и городского хозяйства
Кафедра электроэнергетики и электротехники
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
Санкт-Петербург
2015
Министерство образования и науки
Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет
Факультет инженерной экологии и городского хозяйства
Кафедра электроэнергетики и электротехники
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
Методические указания
Санкт-Петербург
2015
1
УДК 621.313(075.8)
Рецензент канд. техн. наук, доцент В. В. Резниченко (СПбГАСУ)
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ
Электрические машины: метод. указания / сост. В. Я. Соколов; СПбГАСУ. – СПб., 2015. – 31 с.
В методических указаниях предусматривается решение задач
по разделам дисциплины «Электрические машины»: трансформаторы, машины постоянного тока, машины переменного тока. Ниже
приводятся задачи по этим разделам и даются их решения.
Содержат задания на контрольные работы, методические указания к их
выполнению и справочные материалы по разделам дисциплины «Электрические машины».
Предназначены для студентов, обучающихся по направлению подготовки бакалавров 140400 «Электроэнергетика и электротехника», по профилю
«Электрооборудование и электрохозяйство» предприятий, организаций
и учреждений.
Табл. 11. Ил. 7. Библиогр.: 3 назв.
 Санкт-Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет, 2015
2
3
Задача № 1
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ХАРАКТЕРИСТИК СИЛОВОГО ТРЕХФАЗНОГО
ТРАНСФОРМАТОРА
Задание
Исходные данные к задаче содержат 18 вариантов. Вариант
определяется суммой последних двух цифр номера зачетной книжки.
Трехфазный силовой понижающий трансформатор типа ТС3,
соединение обмоток Y/Y – 0, имеет номинальные данные, представленные в табл. 1.
Таблица 1
Вариант
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Тип
трансформатора
ТС3-10/0,66
ТС3-16/0,66
ТС3-25/0,66
ТС3-40/0,66
ТС3-63/0,66
ТС3-100/0,66
ТС3-160/0,66
ТС3-160/10
ТС3-250/10
ТС3-400/10
ТС3-630/10
ТС3-1000/10
ТС3-1600/10
ТС3-250/15
ТС3-400/15
ТС3-630/15
ТС3-1000/15
ТС3-1600/15
S н,
кВА
10
16
25
40
63
100
160
160
250
400
630
1000
1600
250
400
630
1000
1600
U1н,
кВ
0,66
0,66
0,66
0,66
0,66
0,66
0,66
10
10
10
10
10
10
15
15
15
15
15
uк,
%
4,5
4,5
4,5
4,5
4,5
4,5
4,5
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
8,0
8,0
8,0
8,0
8,0
P0,
кВт
0,09
0,125
0,180
0,250
0,355
0,50
0,71
0,70
1,0
1,3
2,0
3,0
4,2
1,1
1,4
2,3
3,2
4,3
Pк,
кВт
0,28
0,40
0,56
0,80
1,09
1,50
2,06
2,7
3,8
5,4
7,3
11,2
16,0
4,44
8,0
8,7
12,0
18,0
i0,
%
7,0
5,8
4,8
4,0
3,3
2,7
2,3
4,0
3,5
3,0
1,5
1,5
1,5
4,0
3,5
2,0
2,0
2,0
Для каждого варианта данных трансформатор типа ТС3 имеет
следующие данные:
U1н = … кВ;
uк = …%;
Sн = … кВА;
4
P0 = … кВт;
Pк = … кВт;
i0 = …%.
cos φ = 0,8;
U2н = 0,38 кВ.
Характер нагрузки активно-индуктивный.
Требуется:
определить коэффициент трансформации;
фазное напряжение U и номинальный ток первичной обмотки;
изобразить схему замещения и определить ее параметры;
рассчитать зависимость КПД от нагрузки;
построить зависимость процентного измерения напряжения
вторичной обмотки от нагрузки.
Решение задачи
Коэффициент трансформации
U
K = 1н ;
U 2н
фазное напряжение трехфазного трансформатора при соединении фаз обмотки «звездой», В,
U
U 1ф.н = 1н ;
3
номинальный ток первичной обмотки, А,
Sн
.
I1н  I1ф.н =
3U1ф.н
Схема замещения трансформатора представлена на рис. 1.
R1
Xʹ1
X1
R1
Rμ
U1
Хμ
Рис. 1. Т-образная схема замещения трансформатора
5
Zʹн
Таблица 2
Определим параметры схемы замещения:

0,25
0,5
0,75
1
1,25
активное сопротивление короткого замыкания, Ом,
P
rк = к 2 ;
I1ф.н
полное сопротивление короткого замыкания, Ом,
uк U1ф.н
;
zк =
I1ф.н
P2, Вт
∑P, Вт
P1 , Вт
, %
индуктивное сопротивление короткого замыкания, Ом,
xк = zк 2  rк 2 ;
параметры обмоток, Ом,
r
r1  r2 = к ;
2
полное сопротивление намагничивающего контура, Ом,
U1ф.н
zм 
;
I1н i0
активное сопротивление намагничивающего контура, Ом,
P0
;
rм 
3( I1н i0 ) 2
индуктивное сопротивление намагничивающего контура, Ом,
xм = zм 2  rм 2 .
КПД трансформатора определяем по формуле
P
= 2 ,
P1
где P2 = S н cos  2 – полезная мощность;  P = P0 + β 2 Pк – сумма
потерь; P1 = P2 +  P – потребляемая мощность.
Расчеты КПД при сos φ2 = 0,8 и при активно-индуктивном характере нагрузки сведены в табл. 2.
График зависимости  = f () построить в соответствии с рис. 2.
Рис. 2. Зависимость КПД трансформатора от нагрузки
Процентное изменение напряжения на зажимах вторичной
обмотки от нагрузки ∆U = f () при cos  = 0,8 определяем по формуле
U = u a cos  2 + u psin  2 +

(u p cos  2 + ua sin  2 ) 2
   ua cos  2 +   u psin  2 ,
200
где активная составляющая, %,
(I r )
ua = 1н к  100;
U1ф.н
реактивная составляющая
6
7
u p = uк 2  ua 2 .
Расчеты изменения выходного напряжения ∆U при сos φ2 = 0,8
и активно-индуктивном характере нагрузки сведены в табл. 3.
Таблица 3
U, %

0,25
0,5
0,75
1
1,25
График зависимости ∆U = f () построить в соответствии
с рис. 3.
Задача № 2
РАСЧЕТ НОМИНАЛЬНОГО РЕЖИМА И ПОСТРОЕНИЕ
МЕХАНИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ
ПОСТОЯННОГО ТОКА ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ
Цель работы – расчет номинального режима и построение механической характеристики двигателя постоянного тока параллельного возбуждения.
Схема двигателя постоянного тока параллельного возбуждения представлена на рис. 4.
Рис. 3. Процентное изменение напряжения на вторичной
обмотке от нагрузки
Рис. 4. Схема двигателя постоянного тока (ДПТ)
параллельного возбуждения:
ОВ – обмотка возбуждения
8
9
Исходные данные
Исходными данными являются паспортные данные двигателя
постоянного тока параллельного возбуждения:
номинальное напряжение на зажимах двигателя Uн;
механическая (полезная) мощность P2;
номинальная частота вращения якоря nн;
номинальный коэффициент полезного действия н;
сопротивление цепи якоря Rя;
ток возбуждения Iв.н.
Вариант работы определяется суммой двух последних цифр
номера студенческого билета.
Исходные данные для вариантов приведены в табл. 4.
Расчет номинального режима работы двигателя:
P
потребляемая мощность, Вт, P1н  2н ;
н
Р
потребляемый ток, А, I н  1н ;
Uн
ток якоря, А, I я.н  I н  I в.н ;
электрические потери в обмотке возбуждения,
Рв.н  I в.нU н ;
электрические потери в обмотке якоря, Вт, Ря.н  Rя I я.н 2 ;
суммарные потери двигателя, Вт, pн  P1н – P2н ;
механические и магнитные потери, Вт, P0н = pн – Pв.н – Pя.н ;
P
полезный механический момент на валу, Н  м, M 2н = 9,55 2н .
nн
Таблица 4
Вариант Uн, В
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
220
440
110
220
220
220
220
220
110
110
110
110
110
220
220
110
110
220
P2н , кВт
195
107
25
17
12
9
6
5,5
4
3
2,04
1,25
1,25
0,79
0,93
0,62
0,93
0,62
n н,
об/мин
630
850
1150
1500
1500
1500
3000
1500
3000
2860
2000
1450
1450
2930
2300
2800
2930
2300
10
н
0,92
0,915
0,86
0,845
0,865
0,84
0,835
0,825
0,8
0,785
0,82
0,81
0,7
0,68
0,74
0,74
0,74
0,68
Rя, Ом Iв.н, А
0,074
0,072
0,02
0,16
0,21
0,31
0,44
0,62
0,23
0,34
0,41
0,84
3,44
6,64
3,31
2,34
4,87
10,5
9
4
5
2
1,6
1,2
2
1
1,6
1,4
0,43
0,43
0,23
0,22
0,25
0,25
0,15
0,18
Вт,
Расчет механических характеристик
Расчет частоты вращения якоря, об/мин, производим по формуле
U – I н ( Rя + Rр.я )
,
Cе Ф
где Се – постоянная по ЭДС, определяемая числом пар главных полюсов и типом обмотки якоря; Ф – основной магнитный поток машины; Rя – сопротивление цепи якоря; Iя – ток в якоре.
Машинная постоянная в номинальном режиме
U –I R
Cе Ф = н я.н я .
nн
Механической характеристикой двигателя называют взаимосвязь частоты вращения от момента:
U
M Rя

,
n=
Cе Ф Cе ФСм Ф
M
где C м Ф = 2н .
I я.н
n=
11
Естественная механическая характеристика двигателя параллельного возбуждения определяется при номинальных значениях
напряжения на зажимах якоря и тока возбуждения:
Uн
MRя

.
Cе Ф н Cе См Ф н 2
Искусственные механические характеристики определяем по
двум точкам для моментов 0 и M2н:
при пониженном напряжении на якоре U = 0,8Uн
M Rя
0,8U н
n=

;
CеФ н CеСм Ф н 2
при М = 0
n = ……;
при М = M2н n = ……;
при введенном добавочном сопротивлении в цепи якоря Rр.я =
= 4Rя
M ( Rя  Rр.я )
Uн

;
n
Cе Ф н
Cе Cм Ф н 2
при М = 0
n = ……;
при М = M2н n =……;
при введении сопротивления в цепь возбуждения (ослабленный магнитный поток Ф = 0,9 Фн)
Uн
M Rя

;
n=
2
0,9 Cе Ф н 0,9 CеСм Ф н 2
при М = 0
n =……;
при М = M2н n =…… .
n,
об/мин
n=
M,
Нм
Рис. 5. Механические характеристики ДПТ
параллельного возбуждения
По результатам расчета строим графики зависимостей n = f
(M) в соответствии с рис. 5.
Результаты расчета механических характеристик сводятся
в табл. 5.
Таблица 5
Момент,
Нм
1) U = Un ,
Ф = Фн ,
Rр.я = 0
Частота вращения n, об/мин
2) U = 0,8Uн , 3) U = Uн , 4) U = Uн ,
Ф = Фн ,
Ф = Фн ,
Ф = 0,9Фн ,
Rр.я = 0
Rр.я = 4Rя
Rр.я = 0
M=0
M = Mн
12
13
Задача № 3
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА
В РЕЖИМЕ ДВИГАТЕЛЯ
Задание
Параметры генератора постоянного тока параллельного возбуждения приведены в табл. 6. Здесь приняты обозначения: номинальная мощность Pн.г и напряжение Uн.г, ток возбуждения iв.г, сопротивление обмотки якоря при 15 °C Rя, частота вращения nн.г,
КПД η.
При расчете пренебречь реакцией якоря и считать ток возбуждения постоянным.
Исходные данные к задаче содержат 18 вариантов, сведенных
в табл. 1. Номер варианта определяется суммой двух последних
цифр номера зачетной книжки студента.
Таблица 6
Вариант
Pн.г, кВт
Uн.г, В
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
215
115
27
19
14
11
8
6
4,5
3,2
2,2
1,35
0,85
1,35
0,85
1
0,67
1
230
470
115
230
230
230
230
230
115
115
115
115
115
230
230
115
115
115
iв.г, А
9,0
4,0
5,0
2,0
1,6
1,2
2,0
1,0
1,6
1,4
0,43
0,43
0,33
0,23
0,22
0,25
0,25
0,15
14
nн.г,
об/мин
630
850
1150
1500
1500
1500
3000
1500
3000
2860
2000
1450
2000
1450
2930
2300
2800
2930
η, %
0,074
0,072
0,020
0,16
0,21
0,31
0,44
0,62
0,23
0,34
0,41
0,84
1,62
3,44
6,64
3,31
2,34
4,87
Rя, Ом Uн.д, В
195
107
25
17
12
9
6
5,5
4
3
2,04
1,25
0,79
1,25
0,79
0,93
0,62
0,93
220
440
110
220
220
220
220
220
110
110
110
110
110
220
220
110
110
220
Требуется:
определить, какую частоту вращения разовьет данная машина
в качестве двигателя, считая, что КПД при номинальной нагрузке
в генераторном режиме и двигательных режимах работы равны.
Напряжение на зажимах двигателя и его номинальную мощность
выбрать по табл. 6;
определить изменение частоты вращения двигателя при переходе от номинальной нагрузки к холостому ходу (током якоря при
холостом ходе пренебречь);
определить, как изменится частота вращения двигателя, если
подведенное к обмотке якоря напряжение уменьшится до 0,8 Uн.г
при неизменном тормозном моменте, соответствующем номинальной мощности двигателя.
Исходные данные
Заданы параметры генератора постоянного тока параллельного возбуждения: номинальная мощность Pн.г и напряжение Uн.г, ток
возбуждения iв.г, сопротивление обмотки якоря при 15 °C Rя, частота вращения nн.г, КПД η.
При расчете пренебречь реакцией якоря и считать ток возбуждения постоянным (табл. 7).
Таблица 7
Вариант
Pн.г, кВт
Uн.г, В
iв.г, А
nн г,
об/мин
Решение задачи
Номинальный ток машины, А:
в режиме генератора
P
I н.г  н.г ;
U н.г
в режиме двигателя
P
I н.д  н.д .
U н.д 
15
η, %
Rя, Ом Uн.д, В
Ток в обмотке якоря, А:
в режиме генератора
I я.н.д  I н.г  iв.г ;
в режиме двигателя
I я.н.д  I н.г  iв.д .
По условию задачи ток возбуждения остается неизменным:
iв.г  iв.д .
Сопротивление обмотки якоря, приведенное к температуре 75 °C,
Ом,
(235  75)
Rя 75 °C  Rя15 °C
.
(235  15)
ЭДС обмотки якоря при номинальной нагрузке, В:
в режиме генератора
Eн.г  U н.г  I я.н.г Rя 75 °C  U щ ;
в режиме двигателя
Eн.д  U н.д  I я.н.д Rя 75 °C  U щ .
Падение напряжения в переходном контакте для угольнографитных щеток принимают следующим:
U щ  2 В .
Частоту вращения в режиме двигателя при номинальной
нагрузке можно определить из формулы для ЭДС
E  cn ,
где c – постоянный для данной машины коэффициент.
Магнитный поток Φ считаем постоянным, так как ток возбуждения по условию задачи не меняется, а реакцией якоря пренебрегаем.
Таким образом, частота вращения двигателя nн.д при номинальной нагрузке может быть найдена из соотношения
Eн.г nн.г

,
Eн.д nн.д
откуда
E
nн.д  nн.г н.д .
Eн.г
16
Для того чтобы найти изменение частоты вращения двигателя
при переходе от номинальной нагрузки к холостому ходу, используем уравнение ЭДС двигателя:
при номинальной нагрузке
Eн.д  U н.д  I я.н.д Rя 75 °C  U  cnн.д ;
при холостом ходе, если пренебречь током якоря (по условию
задачи),
E0д  U н.д  cn0д   0 .
Принимая магнитный поток постоянным, получаем соотношение
n0д U н.д
.

nн.д Eн.д
Определяем искомую частоту вращения двигателя при холостом ходе
U
n0д  nн.д н.д .
Eн.д
Относительное изменение частоты вращения, %,
(n  n )
  0д н.д 100.
nн.д
Для определения частоты вращения двигателя при пониженном напряжении рассмотрим сначала формулу электромагнитного
момента
M  k    I я.д ,
где k – постоянный для данной машины коэффициент.
По условию задачи при изменении напряжения момент двигателя остается равным номинальному и магнитный поток Φ не меняется.
Отсюда следует, что ток обмотки якоря при изменении
напряжения также остается постоянным, равным номинальному
току Iя.н.д.
Эти обстоятельства позволяют записать формулы частоты
вращения двигателя:
при номинальном напряжении Uн.д
(U н.д  I я.н.д Rя 75 °C  U щ )
nн.д 
;
c
17
при пониженном напряжении 0,8 Uн.д
(0,8U н.д  I я.н.д Rя 75 °C  U щ )
.
n
c
Искомое относительное изменение частоты вращения
(0,8U н.д  I я.н.д Rя 75 °C  U щ )
n

.
nн.д
(U н.д  I я.н.д Rя 75 °C  U щ )
Задача № 4
РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ
ХАРАКТЕРИСТИКИ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ
Задание
Паспортные данные асинхронного двигателя с короткозамкнутым (к.з.) ротором приведены в табл. 8, где P2н – номинальная
мощность двигателя; n1 – синхронная частота вращения; η – номинальное значение КПД; cos н – номинальное значение коэффициента мощности; sн – номинальное скольжение; kм – кратность максимального момента; kп – кратность пускового момента.
Частота сети f = 50 Гц, напряжение сети U1н = 380 В, сопряжение фаз обмотки статора двигателя – «звезда».
Таблица 8
Паспортные данные асинхронных двигателей
Вариант
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
Тип
двигателя
P2н,
n1,
КПД
кВт об/мин η, %
4А160S2У3
15
4А160М2У3 18,5
4А180S2У3
22
4А160S4У3
15
4А160М4У3 18,5
4А180S4У3
22
4А160S6У3
11
4А160М6У3 15
4А160М8У3 11
4А180М2У3 15
3000
3000
3000
1500
1500
1500
1000
1000
750
750
88,0
88,5
88,5
88,5
89,5
90,0
86,0
87,5
87,0
87,0
cos н
sн,
%
kп
kм
0,91
0,92
0,91
0,88
0,88
0,90
0,86
0,87
0,75
0,82
2,1
2,1
1,9
2,3
2,2
2,0
2,7
2,6
2,5
2,6
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,2
1,2
1,4
1,2
2,2
2,2
2,5
2,3
2,3
2,3
2,0
2,0
2,2
2,0
Выбор варианта производится по последней цифре номера зачетной книжки студента.
18
19
Требуется выполнить расчет и построить график механической характеристики M = f (s).
Основные теоретические положения
Синхронная частота вращения n1, об/мин, определяется частотой питающей сети f и числом пар полюсов p двигателя:
60 f
n1 
.
p
Зависимость между n1 и р для f = 50 Гц приведена в табл. 9.
Таблица 9
p
n1,
об/мин
1
2
3
4
5
3000
1500
1000
750
600
Скольжение ротора при частоте вращения n
n n
s 1
.
n1
Номинальная частота вращения
nн  n1 (1  sн ) .
Номинальная потребляемая мощность двигателя
P
P1н  2н .

Номинальный ток двигателя
P1н
I1н 
.
3  U1нcos н
Номинальный момент на валу
P
M 2н  9550 2н .
nн
Критический момент
M к  kм M 2 н ,
где kм – кратность максимального момента.
Пусковой момент
M п  kп M 2н ,
где kп – кратность пускового момента.
20
Критическое скольжение
sк  sн ( kм  kм 2  1) .
Механическая характеристика асинхронного двигателя представляет собой зависимость вращающего момента от скольжения
при постоянном напряжении питания U1:
M = f (s) при U1 = const.
Иногда используют зависимость M = f (n).
Частота вращения n и скольжение s связаны формулой n  n1 (1  s ) .
Характерными точками механической характеристики являются номинальный, критический и пусковой моменты, а также соответствующие им значения скольжения.
Для приближенных расчетов механической характеристики
можно использовать приближенную формулу Клосса
2M к
M
.
sк s

s sк
Рекомендуемая последовательность расчета:
рассчитать номинальную и критическую частоту вращения
двигателя, критическое скольжение;
определить номинальный, пусковой и критический моменты
двигателя;
задаваясь значениями скольжения s, равными 0,2; 0,4; 0,6; 0,8,
вычислить момент двигателя по формуле Клосса. Составить таблицу расчетов, включив данные номинального и критического режимов;
результаты расчета представить в виде графика механической
характеристики, указав на ней номинальный, критический и пусковой режимы. График строить в соответствии с рис. 6.
21
M,
Нм
Задача № 5
РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
С ФАЗНЫМ РОТОРОМ
Задание
Рис. 6. График механической характеристики M = f (s)
асинхронного двигателя
22
Трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором имеет
следующие данные, приведенные в табл. 10: число полюсов, номинальную мощность, линейное напряжение обмотки ротора, активные сопротивления фазы статора и ротора при 20 С, индуктивные
сопротивления фазы статора и ротора.
Частота сети f1 = 50 Гц. Напряжение сети U1 = 380 В.
Соединение обмоток статора и ротора – «звезда».
Класс нагревостойкости изоляции – F.
Расчетная температура обмоток 115 °C.
Номер варианта определяется суммой двух последних цифр
номера зачетной книжки студента.
Требуется:
определить синхронную частоту вращения;
определить потребляемый ток, момент и коэффициент мощности;
при пуске двигателя с замкнутой накоротко обмоткой ротора,
т. е. без пускового реостата, определить сопротивление пускового
реостата Rp, при котором начальный пусковой момент имеет максимально возможное значение;
определить в этом режиме пусковой момент, ток статора и коэффициент мощности;
рассчитать механические характеристики двигателя для трех
значений добавочных сопротивлений в цепи ротора: Rд = 0,
Rд = Rp / 2, Rд = Rp.
23
Таблица 10
Вариант
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Тип
двигателя
2р
P2н,
U2л, В r1, Ом r2, Ом
кВт
4АК160S4У3
4АК160М4У3
4АК180М4У3
4АК200М4У3
4АК200L4У3
4АК225М4У3
4АК250SA4У3
4АК250SB4У3
4АК250M4У3
4АК160S6У3
4АК160M6У3
4
4
4
4
4
4
4
4
4
6
6
11
14
18,5
22
30
37
45
55
71
7,5
10
305
300
295
340
350
160
230
200
150
300
310
0,27
0,188
0,0989
0,09
0,743
0,0534
0,0391
0,0277
0,0193
0,481
0,29
12
4АК180M6У3
6
13
325
13
14
15
16
17
18
4АК200M6У3
4АК200L6У3
4АК225M6У3
4АК160S8У3
4АК160M8У3
4АК180M8У3
6
6
6
8
8
8
18,5
22
30
5,5
7,1
11
360
330
140
300
290
270
х1,
Ом
х2, Ом
0,232
0,147
0,106
0,0734
0,0634
0,0102
0,0111
0,012
0,0128
0,353
0,259
0,668
0,479
0,258
0,258
0,217
0,187
0,173
0,129
0,085
0,972
0,662
0,544
0,513
0,233
0,31
0,281
0,0376
0,0758
0,0426
0,0446
0,92
0,807
0,194
0,211
0,496
0,614
0,141
0,121
0,0942
0,652
0,456
0,243
0,147
0,101
0,012
0,732
0,403
0,167
0,336
0,307
0,267
1,65
1,29
0,7
0,391
0,311
0,0572
1,612
1,42
0,658
Исходные данные
Тип двигателя _________________ (или…………….)
2р =…; P2н =…кВт; U2л =…В;
r1 =…Ом; r2 =…Ом; х1 =…Ом; х2 =…Ом.
Решение задачи
Синхронная частота вращения, об/мин,
60 f
n1 
.
p
24
Фазное напряжение обмотки статора при соединении фаз обмоток «звездой», В,
Z к  ( R1  R2 2 )  ( x1  x2 2 )  Rк 2  X к 2 ,
где Rк  R1  R2 ; X к  x1  x2 . Начальный пусковой ток, А,
U
U1ф  1 .
3
Коэффициент трансформации обмоток статора и ротора
U 1ф
.
k
U 2ф
Активные сопротивления обмоток при 115 °C, Ом,
(235  115)
R1  r1
; (235  20)
( 235  115 )
R 2  r2
.
( 235  20 ) Расчет параметров при отсутствии пускового реостата
(естественная механическая характеристика)
Полное сопротивление короткого замыкания, Ом,
U1ф
.
Iп 
Zк
Коэффициент мощности при пуске
R
cos   к .
Ζк
Пусковой момент, Н · м,
p  m  U1ф 2  R2
Mп 
,
2f1Z к 2
где m = 3 – число фаз обмотки статора.
Критическое скольжение
R
sк  2 .
Xк
Максимальный момент, Н · м,
25
Mк 
p  m  U1ф 2
2f1 X к
Расчет параметров при добавочном сопротивлении
Rд = Rp / 2
.
Расчет параметров для режима работы, при котором пусковой
момент имеет максимальное значение
Сопротивление пускового реостата определяем из условия,
что пусковой момент Mп имеет максимальное возможное значение
Mк (Mп = Mк), поэтому критическое скольжение
R
sк  2  1.
Xк
Суммарное активное сопротивление роторной цепи определяется сопротивлением обмотки ротора и сопротивлением пускового
реостата:
R2   R2  Rр  X к ,
откуда определяется приведенное значение активного сопротивления роторной цепи, Ом,
Rр  X к  R2 .
Искомое сопротивление пускового реостата, Ом,
Rр
Rр  2 .
k
Полное сопротивление короткого замыкания при наличии
пускового реостата Rp, Ом,
zк  Rк 2  X к 2 ,
где Rк  R1  R2  Rр .
Начальный пусковой ток, А,
U1ф
.
Iп 
Zk
Коэффициент мощности при пуске
R
cos   к .
Zк
26
При добавочном сопротивлении Rд = Rp / 2 суммарное сопротивление роторной цепи, Ом,
Rр
R2  R2  .
2
Полное сопротивление короткого замыкания при добавочном
сопротивлении Rд = Rp / 2;
Z к  Rк 2  X к 2 ,
Rр
где Rк  R1  R2  .
2
Пусковой момент, Н · м,
p  m  U1ф 2  R2
Mп 
.
2f1Z к 2
Критическое скольжение
R
sк  2  .
Zк
Расчет механических характеристик
Расчет механических характеристик ведем по упрощенной
формуле Клосса
2M к
M
.
sк s

s sк
Значения Mк и sк определены ранее, причем sк различно для
каждой механической характеристики.
Расчеты механических характеристик M = f (s) для трех значений добавочных сопротивлений сведены в табл. 11.
Следует отметить, что приближенная формула Клосса дает
значительную погрешность при больших значениях скольжения,
поэтому пусковой момент при скольжении s = 1 в табл. 11 принимается по предыдущему расчету. Графики механических характеристик строить в соответствии с рис. 7.
27
Электромагнитный момент M, Н · м.
Mк =… .
Рекомендуемая литература
Таблица 11
Rд
0
0
0
0
0
Rp / 2
Rp
0,1
0,2
0,3
0,4
s
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
1. Вольдек А. И. Электрические машины: учебник для вузов /
А. И. Вольдек, В. В. Попов. – СПб. : Питер, 2009.
2. Копылов И. П. Электрические машины: учебник для вузов /
И. П. Копылов. – М. : Высшая школа, 2010.
3. Читечян В. И. Электрические машины: сборник задач / В. И. Читечян. – М. : Высшая школа, 2007.
M,
Нм
s
Рис. 7. Графики механических характеристик M = f (s)
асинхронного двигателя с фазным ротором
28
29
ОГЛАВЛЕНИЕ
Методические указания к решению задач …………………………...
Задача № 1. Расчет основных параметров и определение
характеристик силового трехфазного трансформатора …………..
Задача № 2. Расчет номинального режима и построение
механической характеристики двигателя постоянного тока
параллельного возбуждения ………………………………………..
Задача № 3. Расчет параметров машины постоянного тока
в режиме двигателя ………………………………………………….
Задача № 4. Расчет и построение механической характеристики
асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором …………..
Задача № 5. Расчет и построение механических характеристик
асинхронного двигателя с фазным ротором ……………………….
Рекомендуемая литература …………………………………………….
3
4
9
14
19
23
29
Учебное издание
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
Методические указания
Составитель Соколов Владимир Яковлевич
Редактор А. В. Афанасьева
Корректор К. И. Бойкова
Компьютерная верстка И. А. Яблоковой
Подписано к печати 28.12.15. Формат 6084 1/16. Бумага офсетная.
Усл. печ. л. 1,9. Тираж 100 экз. Заказ 199. «С» 116.
Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет.
190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 4.
Отпечатано на ризографе. 190005, Санкт-Петербург, ул. Егорова, д. 5/8, лит. А.
30
31
ДЛЯ ЗАПИСЕЙ
32
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
3
Размер файла
496 Кб
Теги
sokolov, masha, elektro
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа