Расчет характеристик силовых трансформаторов

 

Федеральное агентство  по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Уфимский государственный  авиационный

технический университет

 

 

 

 

Кафедра ТОЭ

 

 

 

 

 

 

 

Расчетно – графическая  работа №2

 

 «Расчет характеристик асинхронного двигателя»

 

Вариант 10 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

Проверил:

 

 

 

 

 

 

УФА-2010

 

Задание

По заданным параметрам асинхронного двигателя:

1. Определить схему включения обмотки статора.

2. Рассчитать и построить механическую характеристику.

3. Рассчитать значение пускового тока.

4. Определить, возможен ли запуск электродвигателя при аварийном пониженном напряжении сети на DU %,

5. Рассчитать сечение токоподводящих проводов, приняв плотность тока 3 А/мм².

Данные

Тип двигателя – АИР3S6;

Номинальная мощность двигателя P_н = 110 кВт;

Номинальное напряжение питания двигателя U = 220/380 В;

Номинальная частота  вращения n_н = 987 об/мин;

Напряжение сети U_сети = 380 В;

КПД двигателя η = 93 %;

Коэффициент мощности cos φ_н = 0,92;

Кратность пускового  тока α = 6;

Кратность пускового момента β = 1,4;

Перегрузочная способность  λ = 2,3;

Отклонение напряжение ΔU = 10 %.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет характеристик асинхронного двигателя

1 Определение  частоты вращения магнитного  поля статора и номинального  значения скольжения

Тип двигателя – АИР3S6. Для заданного двигателя число полюсов по маркировке – 6, следовательно, число пар полюсов p=3.

Частота вращения магнитного поля статора  n₁ = 60f₁/p =60 50/3= 1000 об/мин.

Номинальное значение скольжения:

 

   или 1,3 %

 

2 Определение схемы включения обмотки статора, расчет пускового тока

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.

Т.к. напряжение питания U_сети = U_л = 380 В, то соответствует соединению обмоток двигателя – «звезда»;

 

Рисунок 1. Схема включения - «звезда»

 

Мощность, потребляемая двигателем из сети:

.

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:

.

3 Расчет и построение механической характеристики

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

1) Режим холостого хода: М = 0, s = 0,  n₂ = n₁=1000 об/мин.

2) Номинальный режим:  М= М_н,  s = s_н, n₂ = n_н.

Номинальный вращающий  момент двигателя:

;

n₂ = n_н =987 об/мин;

s = s_н=0,013.

3) Критическая точка:  М = М_max,  s = s_кр, n₂ = n_кр.

Максимальный момент определяется по заданной перегрузочной  способности двигателя:

.

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

.

Используя основную формулу скольжения можно определить n_кр:

.

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

Пусковой момент определяется по заданной кратности пускового момента  β:

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

                                                   (1)

Используя формулу (1), рассчитаем вращающий момент двигателя, частоту  вращения и занесем данные в таблицу 1.

Таблица 1.

 

s	0	0,01	Sн=0,013	0,1	Sкр=0,057	Sп=1
M, Нм	0	833,1	1064	2106	2447,2	1489,6
n2, об/мин	1000	990	987	900	943	0

По полученным данным построим механическую характеристику.

 

 

4. Определить, возможен ли запуск электродвигателя при аварийном пониженном напряжении сети на DU %.

Вращающий момент на валу двигателя в соответствии с выражением

где C – постоянный коэффициент, зависящий от конструктивных данных двигателя; U – подводимое к статору напряжение.

При понижении напряжения на 10% подводимое напряжение станет U^´ = 0.9U_н, вращающий момент:

M’ = C(U^´)² = C(0,9U_н)² = 0,81CU²_н = 0,81M_н = 0,81·1064=861,84Нм

Соответственно пусковой момент:

M_п^´ =βM^´=2,3·861,84=1982,2 Нм.

Сравниваем этот момент с номинальным – М_п^´>М_н,                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        т.е. пуск возможен.

 

 

5. Расчет сечения токоподводящих проводов

Плотность тока Δ=3 А/мм².

Определим сечение токопроводящих проводов S_мед, мм², по формуле:

S_мед = = = 64,61 мм².