Материал: Метода для РГР по ТОЭ

У – для районов с умеренным климатом, 3 – категория размещения -для эксплуатации в закрытых по-

мещениях с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий.

∙AИР250S6

AИР – асинхронный двигатель серии АИР: разработка этой серии базировалась, кроме отечественных стандартов, на рекомендациях МЭК (Международной электротехнической комиссии);

250 – высота оси вращения, мм;

S – малая длина корпуса по установочным размерам; 6 – число полюсов (1000 об/мин).

5.3. Примеры расчёта характеристик асинхронных двигате-

лей

Задача 5.3.1. Асинхронный трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором типа 4A100S4 имеет следующие паспортные данные: напряжение U = 220/380В, номинальная мощность Pн = 3, кВт; частота вращения nн = 1434, об/мин; КПД η = 82,0%; коэффициент мощности cosϕ = 0,83; кратность пускового тока α = 6,0; перегрузочная способность двигателя λ= 2,4; кратность пускового момента β = 2,0.

Определить, номинальный и пусковой токи двигателя при соединении обмотки статора в треугольник и звезду. Построить механическую характеристику не менее чем по 6 расчетным точкам. Определить, возможен ли пуск нагруженного двигателя, если подводимое напряжение на 10% ниже номинального и если пуск производится путем переключения обмоток статора со звезды на треугольник от сети с напряжением 220В.

Решение:

Для определения числа пар полюсов можно воспользоваться маркировкой двигателя, частотой вращения магнитного поля или ротора.

Структура типоразмера двигателя следующая приведена в методических указаниях.

Для заданного двигателя число полюсов по маркировке – 4, следовательно, две пары полюсов p=2

70

Частота вращения магнитного поля n1 = 60f1/p = 1500 об/мин. Эту же величину можно получить отталкиваясь от номинальной частоты вращения ротора nн = 1434 об/мин и используя стандартную шкалу скоростей, при этом частота вращения поля будет иметь ближайшее большее значение - n1 = 1500 об/мин.

Номинальное значение скольжения

Определение электрических характеристик двигателя

Для определения фазных, линейных и пусковых токов (фазными токами являются токи в обмотках статора, линейными – токи в подводящих проводах) нужно учесть, что если двигатель рассчитан на работу от сети переменного тока с напряжением 220/380В, то это значит, что каждая фаза обмотки статора рассчитана на напряжение 220В. Обмотку необходимо включить по схеме “ треугольник”, если в сети линейное напряжение U = 220В, и по схеме “ звезда”, если в сети линейное напряжение U = 380В (рис 5.1)

Rф

Хф

Rф , Хф

Рис. 5.1 Схемы соединения обмоток статора: а) треугольник; б) звезда

Мощность потребляемая двигателем из сети:

P = P2 = 3000 = 3750, об/мин. 1 η 0,82

Определим фазный, линейный и пусковой токи при линейном напряжении Uл = 220, В и соединении обмотки статора по схеме

«треугольник», при этом Uл=Uф.

Фазный ток в обмотке статора:

71

Линейный ток – ток в проводах, питающих двигатель:

Iл = 3 × Iф = 3 × 6,85 = 11,92, А.

Пусковой ток:

Iп = a × Iл = 6 ×11,92 = 71,52, А.

Найдем значения фазных, линейных и пусковых токов, если обмотки статора включены по схеме “ звезда” и подключены к сети с линейным напряжением Uл = 380 В.

Значение фазного тока найдем из формулы мощностей для линейных значений токов и напряжений с учетом того, что при данном соединении линейный ток равен фазному:

Пусковой ток:

Iп = a × Iл = 6 × 6,85 = 41,1, А.

Из сопоставления токов можно увидеть, что фазные токи получились одинаковыми, а линейные и пусковые токи при схеме вклю-

чения по схеме «треугольник» больше в 3 раз. Для уменьшения этих токов на момент пуска обмотки статора включают по схеме «звезда».

Определение механических параметров и построение механической характеристики

Механическая характеристика двигателя является основной характеристикой и представляет собой зависимость М = f(n2), а в свою

очередь n2 = f(s).

Механическая характеристика строится по четырем основным и нескольким вспомогательным токам. Основные точки следующие:

1.Режим холостого хода: М = 0, s = 0, n2 = n1=1500 об/мин.

2.Номинальный режим: М= Мн, s = sн, n2 = nн.

Номинальный вращающий момент двигателя:

M н = 9,55 P2 = 9,55 × 3000 = 19,97 » 20, Нм; n2 1434

n2 = nн=1434, об/мин.

3.Критическая точка: М = Мmax, s = sкр, n2 = nкр.

72

Максимальный момент определяется по заданной перегрузочной способности двигателя:

M max = lM н = 2, 4 ×19,97 = 47,95 » 48, Нм.

Критическое скольжение – sкр, при котором асинхронная машина развивает максимальный вращающий момент.

Используя основную формулу скольжения можно определить

nкр:

nкр = n1 (1 - sкр ) = 1500 (1 - 0, 202) = 1197, об/мин.

4.Момент пуска: М = Мп, s = 1, n2 = 0.

Пусковой момент определяется по заданной кратности пускового момента β:

M п = bМн = 2,0 ×19,97 = 39,94 Нм » 40, Нм.

Для расчета промежуточных точек воспользуемся упрощенной формулой, которая позволяет определить момент при любых значениях скольжения:

M = 2M max

s + sкр

sкр s

Следует только учесть, что эта формула наиболее точно описывает механическую характеристику на участке устойчивой работы (от холостого хода до достижения максимального момента), на участке неустойчивой работы и, особенно при значениях скольжения, близких к пусковым, появляется значительная погрешность. Двигатели рассматриваемой серии конструктивно выполнены с глубоким пазом, то есть с улучшенными пусковыми свойствами, а в данной формуле это не учтено.

Выбираются две промежуточные расчетные точки при значениях скольжения в диапазоне устойчивой работы двигателя: 0,02 (интервал между точкой холостого хода и номинальным режимом) и 0,1 (интервал между номинальным режимом и критической точкой). Скорость вращения ротора n2 при этих скольженьях вычисляем исходя из основной формулы скольжения:

n2 = n1 (1 - s).

Результаты расчета механической характеристики сводим в таблицу:

73