Основы электромеханики

Задание на контрольную работу

Известны следующие технические данные асинхронного двигателя с фазным ротором, предназначенного для работы в сети с частотой f1=50 Гц: число фаз m=3; схема соединения фаз обмотки статора Δ/Y; число полюсов 2р; номинальная мощность Р2н, кВт; номинальное линейное напряжение обмотки статора U1н=Uлн(Δ)/Uлн(Y)=220/380, В; номинальный КПД ηн, %; номинальный коэффициент мощности cosφн; номинальная частота вращения n2н, об/мин; кратность максимального момента kм=Мmax/M2н; активное сопротивление фазы обмотки статора при расчетной температуре r1, Ом; схема соединения фаз обмотки ротора Y; линейная ЭДС ротора при нулевой скорости вращения ротора Е2л, В; коэффициент уточненной Г-образной электрической схемы замещения асинхронного двигателя С1=1; активное сопротивление фазы обмотки ротора при расчетной температуре r2, Ом; индуктивное сопротивление рассеяния фазы обмотки неподвижного ротора x2, Ом. Заданные данные приведены в таблице. Вариант задания определяется последней цифрой шифра зачётной книжки студента.

2р 4 Р2н 14 ηн 88 сosφн 0,87 п2н 1448 kм 3,5 r1 0,255 Е2л 300 r2 0,207 х2 0,385

Сделайте следующие расчеты и построения. 1.

Определите следующие значения, соответствующие номинальному режиму: номинальные активную Р1н и реактивную Q1н мощности на зажимах обмотки статора асинхронного двигателя; кратко поясните, почему асинхронный двигатель наряду с активной энергией потребляет и реактивную энергию; номинальные фазные напряжения U1н и ток I1н статора; фазную ЭДС неподвижного ротора Е2; номинальное скольжение Sн; номинальный момент на валу М2н. 2.

Начертите электрическую схему замещения фазы обмотки вращающегося ротора и рассчитайте: частоту ЭДС и тока ротора в номинальном режиме f2; номинальную фазную ЭДС ротора Е2н; индуктивное сопротивление рассеяния фазы ротора в номинальном режиме x2н; номинальный фазный ток ротора I2н. 3.

Рассчитайте энергетические параметры асинхронного двигателя, работающего в номинальном режиме: номинальные электромагнитную мощность Рэмн и электромагнитный момент Мэмн; номинальную полную механическую мощность Рмехн; сумму потерь ΣΔр=Δрэ1+Δрм+Δрэ2+Δрмех+Δрд и каждый вид потерь в отдельности, где Δрэ1 – электрические потери в обмотке статора; Δрэ2 – электрические потери в обмотке ротора; Δрм – магнитные потери; Δрмех – механические потери; Δрд – добавочные потери; постройте энергетическую диаграмму преобразования активной энергии при работе двигателя в номинальном режиме; кратко поясните, почему при одной и той же нагрузке двигателя электромагнитный момент больше полезного момента на валу. Оцените эту разницу в процентах для номинального режима ΔМ %=100(Мэмн–М2н)/Мэмн. 4.

Вычислите параметры электрической схемы замещения фазы неподвижного ротора, эквивалентной электрической схеме замещения фазы вращающегося ротора. Приведите величины и параметры электрической схемы замещения фазы неподвижного ротора к статору r2′, x2′, E2′.

Начертите схему замещения фазы неподвижного ротора и рассчитайте по ней приведенный номинальный фазный ток ротора I2′н. Сравните вычисленное значение приведенного номинального фазного тока ротора с полученным ранее при расчете электрической схемы замещения фазы вращающегося ротора, которое надо привести к статору:

5.

Запишите полную формулу Клосса и объясните, при каких допущениях ее можно привести к виду:

(упрощенная формула Клосса). Можно ли при Ваших параметрах двигателя использовать упрощенную формулу Клосса?

Вычислите значения критического скольжения по полной и упрощенной формулам Клосса и сравните их. Сделайте вывод. 6.

Вычислите значение критического скольжения sкр при работе асинхронного двигателя с закороченным ротором по точной формуле. 7.

Определите параметры короткого замыкания rк и xк асинхронного двигателя. 8.

Объясните, каким образом в асинхронном двигателе с фазным ротором добиваются увеличения кратности пускового момента при одновременном уменьшении кратности начального пускового тока. Начертите электрическую схему пуска асинхронного двигателя с фазным ротором.

9. В одной системе координат постройте следующие механические характеристики Ω2=f(Мэм) или n2=f(Mэм): естественную (обмотка статора соединена в треугольник и подключена к сети с линейным напряжением 220 В, обмотка ротора закорочена); искусственную при том же соединении обмотки статора и включении в цепь ротора пускового реостата rд, сопротивление которого необходимо выбрать таким образом, чтобы начальный пусковой момент был равен максимальному (Мп=Мmax). Рассчитайте значение этого сопротивления rд; искусственную при соединении обмотки статора звездой и подключении к той же сети с линейным напряжением 220 В и закороченном роторе; искусственную при соединении обмотки статора звездой и подключении к сети с линейным напряжением 220 В и включении в обмотку ротора сопротивления rд.

10. Поясните, в какие режимы перейдет асинхронный двигатель при работе на каждой из механических характеристик (п. 9), если к его валу приложить реактивный момент сопротивления Мс=1,1М2н=const. Будут ли эти режимы работы аварийными?

Для нахождения скоростей вращения и скольжений двигателя при работе на каждой из механических характеристик на этом же рисунке начертите механическую характеристику механизма Мс=const.

Точки пересечения механической характеристики механизма Мс=const с механическими характеристиками двигателя – это скорости вращения двигателя при данном моменте сопротивления на валу. Определив эти скорости, можно рассчитать соответствующие им скольжения .

Если механическая характеристика механизма пересекает механическую характеристику двигателя на устойчивой и неустойчивой частях, то необходимо рассмотреть два режима: первый – переключение на эту механическую характеристику двигателя во время его устойчивой работы на другой механической характеристике и второй – пуск двигателя с этим моментом сопротивления на валу.

11. В одной системе координат построить механические характеристики двигателя: естественную (обмотка статора соединена в треугольник и подключена к сети с линейным напряжением 220 В и частотой сети 50 Гц, обмотка ротора закорочена); естественную (обмотка статора соединена в треугольник и подключена к сети с линейным напряжением 220 В и частотой сети 60 Гц, обмотка ротора закорочена).

Найти отношения:

Перед построением механической характеристики для частоты 60 Гц необходимо пересчитать индуктивное сопротивление короткого замыкания:

где ω1=2πf1, Lσ1 const – индуктивность рассеяния фазы статора;

Lσ2 – индуктивность рассеяния фазы ротора.

Следовательно, хк(60Гц)=1,2хк(50Гц).

Задание на лабораторную работу

Трехфазный силовой понижающий трансформатор ТМ имеет следующие данные: номинальная мощность Sн, номинальное напряжение первичной обмотки U1, номинальное напряжение вторичной обмотки U2, процентное значение напряжения короткого замыкания uк, процентное значение тока холостого хода i0, потери холостого хода р0, потери короткого замыкания ркз, коэффициент мощности cosφ2 = 0,8. Фазы первичной и вторичной обмоток соединены «звездой». Требуется: определить коэффициент трансформации; по данным опытов холостого хода и короткого замыкания определить параметры схемы замещения и изобразить схему; рассчитать зависимость КПД от нагрузки η = f(kнг); определить максимальное значение КПД η; рассчитать зависимость изменения напряжения на зажимах вторичной обмотки от характера нагрузки; построить внешние характеристики и зависимость КПД от нагрузки.

Исходные данные для расчетов приведены в табл. 2, номер варианта выбирается по последней цифре шифра.

Пример. Трехфазный силовой понижающий трансформатор имеет следующие данные: номинальная мощность Sн = 1000 кВА, номинальное напряжение первичной обмотки U1н = 10 кВ, номинальное напряжение вторичной обмотки U2н = 0,4 кВ, процентное значение напряжения короткого замыкания uк = 8 %, процентное значение тока холостого хода i0 = 2 %, потери холостого хода р0 = 3 кВт, потери короткого замыкания ркз = 10 кВт, коэффициент мощности cosφ2 = 0,8. Фазы первичной и вторичной обмоток соединены «звездой». Требуется: определить коэффициент трансформации; по данным опытов холостого хода и короткого замыкания определить параметры схемы замещения и изобразить схему; рассчитать зависимость КПД от нагрузки η = f(kнг); определить максимальное значение КПД η; рассчитать зависимость изменения напряжения на зажимах вторичной обмотки от характера нагрузки; построить внешние характеристики и зависимость КПД от нагрузки.


Способ заказа и контакты