Расчет и построение естественной механической характеристики АД по паспортным данным

Задание и исходные данные к выполнению расчетно-графической работы

При изменении числа пар полюсов, изменятся угловая скорость вращения магнитного поля. Если число пар полюсов увеличить вдвое, то угловая скорость идеализированного холостого хода уменьшится в два раза. Жесткость механических характеристик не изменяется.

Искусственными механическими характеристиками АД называются характеристики при отклонении одного из перечисленных выше параметров от значений соответствующих понятию естественная характеристика.

Тогда

Полученное значение тока I^׀₂, подставим в (1)

(2)

Уравнение (2) представляет собой зависимость электромагнитного момента АД от скольжения, выраженную через параметры схемы замещения.

Если в уравнение (2) подставить значение скольжения в пределах S=-1÷1 и совместно с этим уравнением при тех же значениях скольжения решить уравнение

(3)

то получим характеристики в координатах М=f(S) и ω=f(М) – механические характеристики АД (рис. 1.2).

М, Н·м ω, рад/с

M_K ДР ГР

ДР

M_П ω₀

- S -1 S_КР. 1 S

-М_К М_П М_К М, Н·м

ГР

-М_К

Рисунок 1.2 – Механические характеристики АД. M_K – максимальный или критический момент; М_П – пусковой момент; ω₀ – угловая скорость идеализированного ХХ (скорость ВМП).

Части характеристик, выражающие зависимость М(S) и ω(М) в области скольжений , описывают двигательный режим (ДР) в АД. Части характеристик при изменении скольжения описывают генераторный режим (ГР) в АД.

Определим параметры точки экстремума. Для этого нужно продифференцировать уравнение (2), затем приравнять его к нулю и решить относительно критического скольжения

(4)

где знак «+» означает ДР, знак «-» - ГР.

Подставив в уравнение (2) критическое скольжение из уравнения (4), найдем М_К

(5)

Кроме того, подставив в уравнение (2) значение скольжения, равное единице, получим пусковой момент М_П

(6)

Проанализировав уравнения (2), (4), (5) и (6), можно сделать следующие выводы:

1) Моменты АД пропорциональны квадрату питающего напряжения;

2) Критическое скольжение пропорционально активному сопротивлению ротора;

3) Критический момент не зависит от активного сопротивления ротора;

4) Пусковой момент пропорционален активному сопротивлению ротора и квадрату питающего напряжения.

1.2 Понятие естественной и искусственной механических характеристик АД

Естественными механическими характеристиками АД называются характеристики, построенные при номинальном напряжении, подводимого к статорной обмотке, отсутствии добавочных сопротивлений в цепи ротора и при номинальной частоте питающей сети (рис.1.3).

ω рад/с

ω₀

ω_ном

М_НОМ. М_П М_К М, Н·м

Рисунок 1.3 – Естественная механическая характеристика АД

Область этой характеристики при изменении момента от нулевого значения до критического значения является практически линейной, обладает большой жесткостью и называется рабочая часть характеристики (). Нелинейная часть характеристики, которой соответствует изменение скольжения от критического значения до единицы называется нерабочая часть характеристики, на которой АД работает неустойчиво.

Рассмотрим искусственные механические характеристики АД:

1) Искусственные механические характеристики АД при изменении напряжения (понижение напряжения), подводимого к обмотке статора (рис. 1.4)

ω рад/с 0

U=U_HOM.

ω₀ U^׀<U_HOM.

S_КР. U^׀׀<U^׀

S

М_К М, Н·м

Рисунок 1.4 – Искусственные механические характеристики АД при изменении напряжения, подводимого к обмотке статора

При изменении питающего напряжения, уменьшается значение критического момента пропорционально квадрату напряжения и как следствие снижается перегрузочная способность двигателя. Также уменьшается значение пускового момента, критическое значение скольжения не изменяется. При одном и том же значении момента на валу двигателя угловая скорость вращения уменьшается. Угловая скорость вращения идеализированного ХХ не изменяется. Жесткость рабочих частей механических характеристик падает, что приводит к потере устойчивости.

2) Искусственные механические характеристики АД при введении добавочного сопротивления в цепь ротора – реостатная характеристика (рис. 1.5). Такие характеристики реализуются только для АД с фазным ротором.

ω рад/с 0

R_ДОБ.=0 (ест.)

ω₀ R^׀_ДОБ.

R^׀׀_ДОБ.> R^׀_ДОБ.

S

М_К М, Н·м

Рисунок 1.5 – Искусственные механические характеристики АД при введении добавочного сопротивления в цепь ротора – реостатная характеристика

При увеличении добавочного сопротивления, вводимого в цепь ротора (активного сопротивления), значение критического момента не изменяется, значение пускового момента увеличивается, также увеличивается значение критического скольжения. Величина угловой скорости при одном и том же моменте уменьшается, следовательно, снижается устойчивость характеристик. Угловая скорость вращения идеализированного ХХ не изменяется.

3) Искусственные механические характеристики АД при изменении числа пар полюсов (рис. 1.6). Реализуются изменением схемы соединения фаз статорной обмотки, при этом изменение кратно двум.

ω рад/с 0

р

2ω₀

2р

ω₀

S

М_К М, Н·м

Рисунок 1.6 – Искусственные механические характеристики АД при изменении числа пар полюсов

4) Искусственные механические характеристики АД при изменении частоты напряжения, подводимого к статору – частотные характеристики (рис. 1.7). Частоту можно изменять как в большую, так и в меньшую сторону.

ω рад/с 0

f^׀׀>f_HOM.

ω^׀׀₀ f=f_HOM.

ω₀ f^׀<f_HOM.

ω^׀₀

S

М, Н·м

Рисунок 1.7 – Искусственные механические характеристики АД при изменении частоты напряжения, подводимого к статору – частотные характеристики

При увеличении частоты относительно номинального значения, увеличивается угловая скорость вращающего магнитного поля, а критический момент и пусковой момент уменьшаются. При уменьшении частоты относительно номинального значения, уменьшается угловая скорость вращающего магнитного поля, а критический момент и пусковой момент увеличиваются.

1) По паспортным данным АД с фазным ротором (табл. 1) рассчитать и построить естественную и реостатную механические характеристики двигателя, приняв

2) Рассчитать сопротивления пусковых реостатов

a. Точным графическим методом;

b. Аналитическим методом.

Принять пуск трехступенчатым (m=3), нормальным.

Таблица 1 - Паспортные данные АД с фазным ротором

№	Тип двигателя	РНОМ., кВт	n0, об/мин	Cos φном	Sном, %	λ	I2, A	η, %	Вид пуска
	4АНК315M6У3			0,88	3,0	1,9		92,5	форсированный
	4АНК315S6У3			0,88	3,0	1,9			нормальный
	4АНК280M6У3			0,87	3,6	1,9		91,5	форсированный
	4АНК280S6У3			0,88	3,6	1,9			нормальный
	4АНК250M6У3			0,85	3,0	2,5		91,5	форсированный
	4АНК250SB6У3			0,88	3,5	2,5			нормальный
	4АНК250SA6У3			0,86	4,0	2,3		89,5	форсированный
	4АНК225M6У3			0,86	4,0	1,9			нормальный
	4АНК180S4У3			0,86	5,5	3,2			форсированный
	4АНК180M4У3			0,81	4,5	3,3			нормальный
	4АНК200M4У3			0,88	3,0	3,0			форсированный
	4АНК200L4У3			0,88	3,5	3,0			форсированный
	4АНК225M4У3			0,87	4,0	2,5		89,5	форсированный
	4АНК2508A4У3			0,88	4,5	2,3			нормальный
	4АНК250B4У3			0,87	4,0	2,5		91,5	форсированный
	4АНК250M4У3			0,9	3,5	2,5			нормальный
	4АНК28084У3			0,88	2,9	2,0			форсированный
	4АНК280M4У3			0,88	2,6	2,0		92,5	нормальный
	4АНК315S4У3			0,89	2,5	2,0			форсированный
	4АНК315M4У3			0,9	2,5	2,0			нормальный
	4АНК355S4У3			0,9	2,2	2,0		93,5	форсированный
	4АНК355М4У3			0,9	2,0	2,0			нормальный
	4АНК200М6У3			0,81	3,5	3,0			форсированный
	4АНК200L6У3			0,82	4,0	3,0		88,5	нормальный
	4АНК355S6У3			0,89	2,5	1,8			форсированный
	4АНК355M6У3			0,89	2,5	1,8			нормальный
	4АНК255M8У3			0,8	5,0	1,8		86,5	форсированный
	4АНК250SA8У3			0,8	5,5	2,2		87,5	нормальный
	4АНК250SB8У3			0,82	4,0	2,2			форсированный

3 Методические указания к выполнению расчетно-графической работы

Построение естественной механической характеристики АД с помощью выражения (2) требует предварительных вычислений параметров статора и ротора (активное и индуктивное сопротивления), что само по себе является сложной задачей. Поэтому для инженерных расчетов в электроприводе используют формулу Клосса, которая имеет вид

(7)

а также с использованием формулы для угловой скорости вращения АД

(8)

и паспортных данных двигателя.

Дата добавления: 2014-12-26