Динамические электромеханические и механические характеристики

асинхронного двигателя:

Динамические электромеханические и механические характеристики учитывают влияние электромагнитных и электромеханических переходных процессов в асинхронном двигателе. Они могут быть получены методом математического моделирования.

Различают естественные и искусственные характеристики асинхронного двигателя. Естественной называется характеристика, соответствующая работе асинхронного двигателя при номинальных значениях амплитуды и частоты питающего напряжения и отсутствию добавочных сопротивления в цепях статора и ротора.

Характеристики, соответствующие работе асинхронного двигателя при не соблюдении любого из выше перечисленных условий, называются искусственными.

К рабочим характеристикам асинхронного двигателя относятся:

1.Скоростная характеристика n=f(P2) – зависимость скорости вращения ротора в функции полезной мощности (мощность на валу).

2.Зависимость полезного момента (момента на валу ротора) от полезной мощности М2=f(P2).

3.Зависимость тока статора от полезной мощности I=f(P₂).

4.Зависимость коэффициента полезного действия от полезной мощности.

асинхронного двигателя ή =f(P2).

5.Зависимость коэффициента мощности от полезной мощности cosφ =f(P2).

Рабочие характеристики асинхронного двигателя снимаются при номинальном напряжении и частоте.

 

 

РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ ДЛЯ ВВОДА В МОДЕЛЬ.

1.Номинальная скорость:

ω _Н=ω ₀*(1-S_n) [рад/с]

2.Номинальный момент:

М_Н=Р_Н*10³/ ω _Н [Нм]

3.Номинальный ток статора:

I_SН= Р_Н*10³/(1.732*U_Н*cosφ _Н*η _Н) [A]

4.Номинальный ток ротора:

I_RН= I_SН* cosφ _Н [A]

5.Приведенное значение активного сопротивления ротора:

R'₂=М_Н* ω ₀* S_n/(3*I²_RН) [Ом]

6.Значение тока намагничивания:

I_μ = I_SН*(sinφ _Н - cosφ _Н/(λ _max+( λ ²_max-1)^0.5) [A]

7.Номинальная реактивная мощность

Q_Н=3*U_Ф* I_SН* sinφ _Н [ВAр]

8.Индуктивное сопротивление короткого замыкания

Х_КЗ=(Q_Н-3*U_Ф* I_μ )/(3*I²_RН) [Ом]

9.Критическое значение скольжения:

S_КР= R'₂/ Х_КЗ [о.е.]

10.Расчетная перегрузочная способность АД:

λ _max=0.5*( S_n/ S_КР + S_КР/ S_n) [о.е.]

11.Максимальный момент:

М_max=M_Н* λ _max [Нм]

12.Активное сопротивление статора:

R_S=U²_Н/(4*ω ₀*М_max) - М_max*ω ₀*Х²_КЗ/ U²_Н [Ом]

13.Индуктивное сопротивление ветви намагничивания:

Х_μ =U_Н/(1.732*I_μ ) [Ом]

14.Индуктивное сопротивление статора:

Х_S=0.45*Х_КЗ [Ом]

15.Приведенное индуктивное сопротивление ротора:

Х'_R=0.55*Х_КЗ [Ом]

16.Базовое сопротивление:

Z_БАЗ=U_Н/(1.732*I_SH) [Ом]

17.Значения параметров схемы замещения асинхронного двигателя

в относительных единицах:

Z'=Z/Z_БАЗ [о.е.]

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ПРОВЕДЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ.

Для выполнения лабораторной работы необходимо открыть модель по пути: MATLAB-6.5 – Current Directory – work – Электрические машины – AKZ.mdl.

В открывшуюся модель ввести рассчитанные параметры асинхронного двигателя. В блоке Moment ввести значение, равное «1».

Запустить модель и по осциллографу определить максимальные значения тока статора, скорости и электромагнитного момента.

Выбрать масштабы величин – тока, скорости и электромагнитного момента на осях координат графопостроителей. Повторно запустить модель и проверить по графикам графопостроителей правильность выбранных масштабов. На модели асинхронного двигателя установить такой момент инерции, чтобы в достаточной степени переместить влияние электромагнитных процессов в область низких частот вращения двигателя

(десяти – пятнадцати кратное значение момента инерции).

Снять с помощью графопостроителей динамические характеристики асинхронного двигателя – электромеханическую n=f(I_S) и механическую n=f(M). Определить по динамическим характеристикам максимальный и пусковой моменты, пусковой ток и критическую скорость асинхронного двигателя(пункт 2 программы работы).

Для остальных опытов (пункты 3 -6 программы работы) вернуть значение момента инерции, равное двойному номинальному.

Снятие естественных электромеханических и механических характеристик машины в двигательном и генераторном режимах производится на модели асинхронного двигателя при изменении нагрузочного момента в диапазоне от -1.5Мn до +0, 95 Ммакс.

При этом для каждого значения момента нагрузки осуществляется моделирование. Данные записываются в таблицы:

 

Таблица 1- естественные характеристики в генераторном режиме, нагрузочный момент изменяется от – 1.5Мn до нуля.

№опыта
М Нм
ω рад/с
IRMS A

 

Таблица 2а –естественные характеристики в двигательном режиме, нагрузочный момент изменяется от нуля до 0, 95 Ммакс при номинальном напряжении:

№опыта
М Нм
ω рад/с
IRMS A

 

Таблица 2б –искусственные характеристики в двигательном режиме, нагрузочный момент изменяется от нуля до 0, 7 Ммакс при напряжении, равном 0.85 от номинального:

№опыта
М Нм
ω рад/с
IRMS A

 

Таблица 2в – искусственные характеристики в двигательном режиме, нагрузочный момент изменяется от нуля до 0, 35 Ммакс при напряжении, равном 0.6 от номинального:

№опыта
М Нм
ω рад/с
IRMS A

 

Далее снимаются искусственные механические и электромеханические характеристики при частотном управлении для пропорционального закона частотного управления т.е. U/f=const

 

Таблица 3а – двигательный режим при частотном управлении для f₁=40 Гц при пропорциональном законе частотного управления (U/f=const).U=0.8Un

№опыта
М Нм
ω рад/с
IRMS A

 

Таблица 3б – двигательный режим при частотном управлении для f₁=30 Гц при пропорциональном законе частотного управления (U/f=const). U=0.6Un

№опыта
М Нм
ω рад/с
IRMS A

 

 

Таблица 3в – двигательный режим при частотном управлении для f₁=20 Гц при пропорциональном законе частотного управления (U/f=const). U=0.4Un

№опыта
М Нм
ω рад/с
IRMS A

 

 

Таблица 3г – двигательный режим при частотном управлении для f₁=10 Гц при пропорциональном законе частотного управления (U/f=const). U=0.2Unπ

№опыта
М Нм
ω рад/с
IRMS A

 

Таблица 4.- рабочие характеристики асинхронного двигателя ( снимаются при номинальном напряжении и частоте).

№		Измерения	Вычисления
	IRMS	M	Р1	Q1	ω	φ	cosφ	P2	ή	s
	A	Нм	Вт	ВАр	рад/с	град.	о.е.	Вт	%	%

 

При снятии рабочих характеристик предварительно найти экспериментально значение номинального момента на валу асинхронного двигателя, соответствующее номинальному току статора, рассчитанного по формуле (3)

Вычисления рабочих характеристик производятся по формулам:

φ =180*arctg(Q1/P1)/π; P2=M*ω; ή %=(P2/P1)*100%;

s%=100*[( ω 0- ω )/ ω 0]%

По данным таблиц строятся механические, электромеханические и рабочие характеристики асинхронного двигателя.

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К СОСТАВЛЕНИЮ ОТЧЕТА.

Отчет должен содержать:

1.Модели с характеристикой виртуальных измерительных приборов.

2.Расчетные формулы и определение параметров асинхронного двигателя.

3.Расчет электромеханических и механических характеристик асинхронного двигателя по теоретическим формулам (таблицы 1.1 -4.3)

4.Таблицы опытных данных для всех режимов испытаний асинхронного двигателя.

5.Расчет и построение естественных и искусственных механических и электромеханических характеристик асинхронного двигателя по экспериментальным данным (Табл.1-3г).

6.Расчет и построение рабочих характеристик асинхронного двигателя (Табл.4).

7.Построение динамических характеристик асинхронного двигателя методом моделирования с помощью графопостроителя (XY-Graph).

8.Выводы по проведению всей работы (сравнение теоретических и экспериментальных характеристик).

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Расскажите принцип действия асинхронного двигателя. Почему он называется асинхронным?

2.Что такое скольжение асинхронной машины?

3.Каков диапазон изменения скольжения асинхронной машины в различных режимах ее работы?

4.В чем сходство и в чем различие между асинхронным двигателем и трансформатором?

5.От каких параметров зависят максимальный момент асинхронного двигателя и критическое скольжение?

6.Почему с увеличением механической нагрузки на вал асинхронного двигателя возрастает потребляемая из сети двигателем мощность?

7.Какие виды потерь имеют место в асинхронном двигателе?

8.Почему при нагрузках двигателя меньше номинальной его коэффициент мощности (cosϕ ) имеет низкие значения?

9.Какими причинами вызван " провал" в механической характеристике?

10.Какими показателями характеризуются пусковые свойства асинхронных двигателей?

11.Какие существуют способы пуска асинхронных двигателей при пониженном напряжении?

12.Какими способами можно регулировать частоту вращения асинхронного двигателя?

13.Почему при частотном регулировании частоты вращения асинхронного двигателя одновременно с частотой тока необходимо изменять напряжение?

14.В каких тормозных режимах может работать асинхронная машина?

15.Почему двигатели большой мощности делают высоковольтными?

 

 

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Аэродинамические характеристики самолета
2. Вибрация (механические колебания)
3. Влияние металлической матрицы и структуры чугуна на механические свойства отливки
4. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН
5. Гидромеханические способы разработки грунта: гидромониторный и землесосный. Оборудование для гидромеханизации. Гидротранспорт
6. Динамические показатели оценки инвестиций
7. Динамические сдвиги в системах, управляюших психикой
8. Динамические характеристики популяций.
9. Занятие 2.1. Динамические разделы
10. Кафедра «Электромеханические комплексы и системы»
11. Механические (арматурные) ткани